Походження сонячної системи. §30.1

Дані про "віці" небесних тіл є з космогонічної точки зору такими ж важливими, як і астрономічні дані у власному розумінні цього слова.

Проблема про "віці" може здатися зовсім відмінної від тих, які ми тільки що розглядали, оскільки вона відноситься до часу, а ми до сих пір як ніби займалися тільки простором. Але в дійсності відмінність не є дуже великим. У попередніх параграфах ми бачили, як астрономи змогли поступово поширити закони, відкриті на Землі, на весь простір, куди досягає наше око, озброєний досконалими телескопами. За допомогою цих законів вчені можуть цілком задовільно пояснювати процеси, що відбуваються в різних зірках і навіть в найбільш далеких спіральних туманностях.

Правда, астрономи спостерігають небесні тіла, від яких світло йде до нас тисячі й мільйони років. Отже, явища, які вивчаються в цих зірках, відбуваються не зараз, але відбувалися рівно стільки років назад, скільки необхідно для того, щоб промінь світла, який нам про це розповідає, - пройшов шлях від небесного світила до нас (так само, як лист , прислане наприклад, з Москви, приносить нам в Парижі не свіжі вісті, але із запізненням на кілька днів). Таким чином, до явищ, що відбувалися тисячі і мільйони років тому, можна з успіхом застосовувати закони, що мають місце сьогодні на нашій планеті і відомості про яких придбані на підставі досвіду протягом тільки двох-трьох століть. *

* (Та обставина, що ми спостерігаємо небесні тіла такими, які вони були багато тисяч і мільйони років тому (оскільки світло від них йде до нас тисячі й мільйони років), не грає особливої \u200b\u200bролі, тому що терміни еволюції небесних тіл, як правило, дуже великі і обчислюються сотнями мільйонів і мільярдами років. (Прим. Ред.))

Вчені, бажаючи обчислити вік небесних тіл, виходять з фактів, що спостерігаються в даний час, і намагаються пояснити ці факти на підставі передбачуваної еволюції світу, погодившись з відомими їм законами природи. Безсумнівно, що застосування подібного методу не може пройти без деяких труднощів, тим більше, що розглядаються проміжки часу тут в тисячі разів більше. Наші знання про закони природи є і завжди будуть лише наближенням до дійсності, і ніщо не говорить про те, що всі закони, справедливі сьогодні, можуть бути застосовані без будь-яких змін до епох, віддаленим від нашої на мільярди років. Проте має місце той чудовий факт, що різні вчені, використовуючи цілком відмінні один від одного методи, прийшли до узгоджується з результатами, що стосуються віку Землі. Що стосується віку зірок, то в цьому питанні ще не досягнута така ж ясність, але тим не менше отримані дуже важливі результати.

вік Землі

Перші методи, до яких вдавалися при визначенні віку Землі, були "геологічними". Саме геологія перша показала, що земна кора не мала один і той же самий вид протягом усіх століть, але безперервно змінювалася і зазнавала гігантські катастрофи - підняття і осідання.

Проблема полягала в тому, щоб визначити, скільки часу знадобилося для формування земної кори (В тому вигляді, в якому вона знаходиться зараз). Це час і називають "віком Землі".

Перші способи обчислення віку Землі спиралися на закони геології. Було, наприклад, відмічено, що сіль, що міститься в морській воді, принесена в море ріками, які розчиняють на своєму шляху грунтові солі. Знаючи, з одного боку, кількість солі, принесеної різними річками, і коливання цієї кількості протягом геологічних періодів та, з іншого боку, загальна кількість солі, що міститься в даний момент в океанах, можна легко отримати уявлення про час, необхідний для накопичення цієї кількості солі в океанах.

Вдалося визначити також товщину різних шарів грунту, поступово відкладалися в результаті річкових наносів па дні колишніх морів. У той же час інші дослідження дозволили обчислити швидкість росту цих відкладень. Просте ділення дало після цього число років, необхідних для їх утворення.

Ці різні геологічні методи привели до висновку, що вік Землі повинен вимірюватися принаймні сотнями мільйонів років.

Пізніше для визначення віку Землі стали застосовувати методи, засновані на вивченні розпаду радіоактивних елементів, що має виключно регулярний характер. Наприклад, в результаті радіоактивного розпаду уран поступово перетворюється в свинець, причому при цьому процесі виділяється певна кількість гелію (газу, що служить для наповнення дирижаблів). За співвідношенням між кількостями урану і свинцю, що містяться в деяких гірських породах, можна визначити вік цих порід. За допомогою подібних методів оцінюють не тільки вік Землі, але і тривалість формування окремих пластів земної кори.

Аналізуючи сукупність результатів, отриманих зазначеним методом, англійський учений Холмс визначив, що найбільш вірогідний вік земної кори становить 3 мільярди 300 мільйонів років. Само собою зрозуміло, що не слід створювати ілюзій щодо точності цього числа; у всякому разі, помилка в кілька сотень мільйонів років цілком допустима. Можна тільки стверджувати, що всі оцінки, що заслуговують на увагу, які отримані в даний час, укладені між 3 і 5 мільярдами років.

Додамо, що ці результати повністю задовольняють біологів. Дійсно, на думку останніх, еволюція живої матерії тривала приблизно протягом 500 мільйонів років.

вік зірок

а) довга і коротка шкали часу. Проблема визначення віку зірок порушила набагато більш гарячі дискусії. Саме в зв'язку з цією проблемою зіткнулися між собою прихильники довгою шкали часу (які оцінюють тривалість еволюції небесних тіл трильйонами років) і прихильники короткої шкали (провідні рахунок мільярдами років).

Незважаючи на те, що прихильники короткої шкали здобули деяку перевагу (наприклад, при оцінці віку найбільш яскравих зірок Галактики), їх перемогу можна вважати повною, і тому необхідно висвітлити деякі деталі цього конфлікту, згадавши спочатку про методи, які використовуються для оцінки шуканих проміжків часу. Ці методи двох видів: одні оцінюють час внутрішніх фізичних змін, які призводять до змін зірок, і намагаються визначити тривалість "життя" зірок; інші ставлять собі завдання обчислити час, який знадобився для встановлення в зоряних системах (скупченнях зірок, подвійних зірках) характеристик їх нинішнього стану в результаті взаємного тяжіння зірок.

б) Джерела променевої енергії зірок. Теорія Бете. Коли говорять про "життя" зірки, то мають на увазі тривалість такого стану зірки, протягом якого вона виявляє свою присутність завдяки світловому і теплового випромінювання. Отже, проблема можливої \u200b\u200bтривалості життя зірки тісно пов'язана з проблемою джерел випромінюваної нею енергії. Ця енергія виключно велика. Наприклад, кожен квадратний сантиметр поверхні Сонця випромінює безперервно енергію, достатню для того, щоб змусити працювати двигун потужністю вісім кінських сил.

Спочатку хотіли пояснити виділення енергії Сонця звичайним горінням, потім поступовим стисненням Сонця під впливом сил тяжіння. Але ці гіпотези приводили до занадто малому віком Сонця: відповідно до першої гіпотезою він оцінювався в тисячі років, відповідно до другої - в мільйони років.

Теорія, прийнята в даний час усіма вченими, спирається на один з фундаментальних результатів теорії відносності, відкритий в 1905 р одночасно Ейнштейном і Ланжевеном: "маса тіла в стані спокою являє собою не що інше, як міру внутрішньої енергії цього тіла". Іншими словами, речовина (матерія в корпускулярном стані) може частково або навіть повністю "зникнути" (т. Е. Перейти в іншу форму існування - в випромінювання), причому це явище супроводжується виділенням енергії.

Ця гіпотеза була запропонована вперше французьким фізиком Жаном Перреном в 1919 р, який мав на увазі значне виділення енергії в процесі перетворення водню в гелій. Вона була підхоплена і доведена до крайніх наслідків ( "повне знищення" матерії в результаті перетворення її в енергію) різними вченими, зокрема, англійським астрономом Джинсом. *

* (Насправді відбувається не "знищення" матерії, не перетворення її в енергію, а перетворення однієї форми матерії - речовини - в іншу - випромінювання. (Прим. Ред.))

Енергія, що виділяється завдяки таким процесам, колосальна. При повному перетворенні речовини вугілля в випромінювання можна отримати в три мільярди разів більше енергії, ніж при звичайному його горінні, і Джинс цілком справедливо говорив, що невеликого шматочка кам'яного вугілля величиною в горошину достатньо для подорожі на найбільшому океанському пароплаві з Європи в Америку і назад .

Зауважимо для порівняння, що при розпаді урану, який має місце в звичайній атомну бомбу і який відповідає лише часткового перетворенню речовини у випромінювання, звільняється в два з половиною мільйона разів більше енергії, ніж при згорянні такої ж кількості вугілля. Що стосується перетворення водню в гелій, який має місце у водневій бомбі, то при цьому звільняється в 10 мільйонів разів більше енергії, ніж при згорянні такої ж кількості вугілля.

Деякі види перетворення речовини (матерії в корпускулярної формі) в випромінювання, які до недавнього часу ми ніколи не спостерігали на Землі, відбуваються всередині зірок, де панують температури порядку мільйонів градусів.

У припущенні, що в зірці відбудеться перетворення усієї кількості речовини, з якого вона складається, можна підрахувати, що виділяється при цьому енергія може підтримувати її випромінювання, т. Е. Зірці є на що "жити", протягом трильйонів років. Наприклад, Сонце при цьому припущенні може жити ще 10 трильйонів років, і якщо воно "народилося" у вигляді червоного гіганта звичайних розмірів, то це "народження" сталося близько восьми трильйонів років тому.

Прихильники довгою шкали часу, як наприклад, Джинс, підтримували гіпотезу повного розпаду речовини, яка призводить до проміжків часу, вкладається в їх космогонічні гіпотези. У той же час прихильники короткої шкали, які вважали на підставі різних міркувань, що ці проміжки часу занадто великі, дотримувалися точки зору Жана Перрена.

Здавалося, що вирішити це спірне питання буде важкою справою, але незадовго до війни 1939 р успіхи атомної хімії, зокрема, відкриття Фредеріка і Ірен Жоліо-Кюрі, пролили деяке світло на цю проблему. Створення циклотрона, за допомогою якого можна було піддавати речовина дії значних електричних і магнітних полів, дозволило частково реалізувати в лабораторіях умови, аналогічні тим, які існують всередині зірок. Дійсно, в цих приладах можна було розганяти заряджені частинки до таких швидкостей, що вони набували енергію, порівнянну з тією, яку вони (в середньому) мають, перебуваючи в центрі такої зірки, як Сонце при температурі в мільйони градусів.

Завдяки цьому виключно могутньому засобу, вчені могли створити теорію перетворень речовини всередині зірок; вона була розроблена американським астрофізиком Бете.

Істотним агентом цих перетворень є водень. Остаточним результатом сукупності цих ядерних реакцій є перетворення чотирьох ядер водню в одне ядро \u200b\u200bгелію. *

* (Атоми різних хімічних елементів складаються з центрального ядра з позитивним електричним зарядом і певного числа електронів, заряджених негативно, причому сумарний заряд електронів у звичайного (електрично нейтрального) атома чисельно дорівнює заряду ядра. Величина позитивного заряду ядра визначає так зване атомне число хімічного елемента. Якщо розташувати хімічні елементи в порядку зростання їх атомних чисел, то ми отримаємо відому класифікацію елементів за їх атомним вагам ( періодична система Менделєєва). Додамо також, що ядра атомів самі мають складну структуру, Різну для різних елементів, що явища всередині атомів підкоряються вельми специфічними законами і що на відміну від думки, що існував ще деякий час назад, атоми за своєю будовою зовсім не схожі на Сонячну систему в мініатюрі.)

Що стосується тривалості цих процесів, то перетворення водню в гелій, відповідне втрати тільки 1/14 частки маси (перетвореної в випромінювання), займає набагато менший проміжок часу, ніж те, які виходять в гіпотезах, що виходять з припущення про повному перетворенні речовини у випромінювання. Згідно з новою точкою зору спостерігаються нами зірки почали випромінювати світло лише кілька мільярдів років тому.

Деякі зірки - білі і блакитні гіганти, маса яких досягає двадцяти мас Сонця, - випромінюють настільки інтенсивно, що не можуть існувати в такому стані більше декількох десятків мільйонів років, так що вони, ймовірно, пройшли поки не дуже довгий "життєвий шлях".

Варто було б тепер показати, як можна за допомогою теорії Бете витлумачити діаграму Рассела. Ми повернемося до цього питання дещо пізніше, коли будемо викладати новітні космогонічні теорії. Зауважимо, однак, вже зараз, що якщо ядерні реакції, Запропоновані Бете, дозволяють добре пояснити спостережувані факти щодо зірок головної послідовності, то щодо гігантів виявляється необхідним припустити існування інших ядерних перетворень, далеко ще не цілком встановлених. Що стосується білих карликів, то лише в 1946 р французький астроном Шацман зміг уточнити наше уявлення про процеси, що відбуваються всередині цих зірок.

вік Галактики

Серед різних методів оцінки віку зірок, що входять до складу нашої Галактики, використовувалися також статистичні методи. В цьому випадку враховувався вплив на подвійні зірки тяжіння сусідніх зірок, вироблене в середньому за дуже великі проміжки часу. Можна, наприклад, знаючи теперішнє відстань між зірками пари, приблизно оцінити проміжок часу, що протік після утворення зірок пари, якщо, звичайно, припустити, що обидві зірки пари мають спільне походження (як це і вважається в даний час) і якщо знати досить точно середні значення відстаней мас і швидкостей сусідніх зірок. Можна також оцінити час, необхідний для того, щоб деякі кульові скупчення, що мають невелику щільність, розсіялися внаслідок тяжіння проходять поблизу зірок.

Ці обчислення досить делікатні і тут легко зробити помилки. Наприклад, Джинс, вивчаючи деякі пари зірок, прийшов до висновку, що вік цих пар повинен становити кілька трильйонів років. У цьому він знаходив підтвердження своїм поглядам про довгу шкалою часу. Однак насправді, як довів кількома роками потому В. А. Амбарцумян, вік цих пар не перевищує декількох мільярдів років.

Як правило, самі останні обчислення як щодо подвійних зірок, так і по відношенню до кульових скупчень, призводять до оцінок, зреалізований мільярдами років. Але не можна ще звідси цілком виразно укладати, що саме таким повинен бути фактичний вік нашої Галактики. Цей висновок був би справедливий лише в тому випадку, якщо б всі пари зірок, все кульові скупчення, які нам відомі, сформувалися одночасно з нашою Галактикою. Недавні роботи Амбарцумяна, навпаки, показали, що відбувається безперервне формування нових зірок в Чумацькому шляху. Тому ніщо не заважає припустити, що поряд з подвійними зірками і кульовими скупченнями, які нам зараз відомі, існували також інші пари і інші кульові скупчення, повністю в даний час розпорошився і перетворилися в поодинокі зірки. Отже, можна лише стверджувати, що дійсний вік Чумацького шляху не менше декількох мільярдів років.

Попередні міркування про еволюцію галактик

Чи можна йти далі і намагатися оцінити час повної еволюції будь-якої галактики так само, як ми визначали тривалість всієї "життя" зірки? Зрозуміло, така проблема є набагато складнішою. Однак при порівнянні різних відомих типів галактик можна все ж отримати деякі цікаві дані (рис.7). Дійсно, вже просте зіставлення форм галактик змушує підозрювати, що ми маємо тут справу з різними етапами еволюції. Правда, зараз же виникає питання, в якому напрямку йде ця еволюція: від сферичних до спіральним туманностям або навпаки.

Мал. Еволюція спіральної туманності по Хабблу. (Спостерігач знаходиться в екваторіальній площині). Більш темні ділянки на фігурах IV і V відповідають областям, де є темна матерія

Спочатку була прийнята перша гіпотеза, висловлена \u200b\u200bХабблом, і відповідна, грубо кажучи, еволюції рідкої швидко обертається маси (сплющування, а потім викид матерії по напрямку дотичної). Але спостереження показали, що, з одного боку, еліптичні туманності мають розміри того ж порядку, як і спіральні туманності, а з іншого боку (роботи Бааде 1943 г.), вони "перенаселені" зірками, але позбавлені яких би то не було слідів розсіяною матерії. Тому більшість вчених дотримується тієї думки, що галактики розвиваються в протилежному напрямку, Т. Е. Їх еволюція починається з галактики неправильної форми і закінчується гігантським кульовим скупченням. У цій схемі спіральна форма галактики є лише проміжним етапом, досить близьким до початку еволюційного шляху і, отже, попри те, що думали раніше, наша Галактика повинна бути відносно "молодий".

Мал. Вид спіральної туманності з утворилися рукавами. (Спостерігач знаходиться на осі обертання туманності)

Що стосується оцінок повної тривалості життя однієї галактики, то вони ще дуже ненадійні, але не нижче десятків мільярдів років. Нарешті, розподіл галактик у скупченнях вказує, на думку деяких астрономів (наприклад, Цвикки), що вік скупчень галактик становить десятки трильйонів років.

Таким чином, всупереч передчасним висновкам деяких прихильників короткої шкали, цілком виразно вимальовується наступна ідея: в астрономії немає єдиної шкали часу, а є багато шкал. * Вік планет сонячної системи відрізняється від тривалості життя більшості зірок Чумацького Шляху, а остання не може, мабуть, оцінюватися такою ж величиною, що і вік великих скупчень галактик.

* (Подібна закономірність спостерігається і в мікросвіті. Тривалість "життя" різна у різних видів "елементарних" частинок: у одних (наприклад, у електрона) вона практично нескінченна, у інших (мю-мезони) дорівнює всього 10-14 сек. Однак, як показують новітні дані, для різних небесних тіл різниця "часів життя", мабуть, значно менше. (Прим. Ред.))

Вік Землі визначають різними методами. Найточніший з них полягає у визначенні віку гірських порід. Він полягає в підрахунку кількості радіоактивного урану до кількості свинцю, що знаходяться в цій породі. Справа в тому, що свинець є кінцевим продуктом мимовільного розпаду урану. Швидкість цього процесу відома точно, і змінити її не можна ніякими способами. Чим менше урану залишилося і чим більше свинцю накопичилося в породі, тим більше її вік. Найдавніші гірські породи в земній корі мають вік кілька мільярдів років. Земля в цілому виникла, очевидно, дещо раніше, ніж земна кора. Вивчення скам'янілих решток тварин і рослин показує, що за останні сотні мільйонів років випромінювання Сонця істотно не змінилося. За сучасними оцінками вік Сонця становить близько 5 млрд. Років. Сонце старше Землі

Є зірки, які набагато молодший, ніж Земля, наприклад - гарячі надгіганти. По темпу витрачання енергії гарячими надгігантами можна судити про те, що можливі запаси їх енергії дозволяють їм витрачати її так щедро лише короткий час. Значить, гарячі надгіганти молоді - їм 10 6 -10 7 років.

Молоді зірки знаходяться в спіральних гілках галактики, як і газові туманності, з речовини яких виникають зірки. Зірки, які не встигли розсіятися з гілки, молоді. Виходячи з гілки, вони старіють.

Зірки кульових скупчень, по сучасної теорії внутрішньої будови і еволюції зірок, найстаріші. Їм може бути більше 10 10 років Ясно, що зоряні системи - галактики повинні бути старше, ніж зірки, з яких вони складаються. Вік більшості з них повинен бути не менше ніж 10 10 років

У зоряної Всесвіту відбуваються не тільки повільні зміни, а й швидкі, навіть катастрофічні. Наприклад, за час порядку року звичайна на вигляд зоря спалахує, як «наднова» (§ 24.3), і приблизно за той же час її яскравість спадає.

В результаті вона, ймовірно, перетворюється в крихітну зорю, що складається з нейтронів і обертається з періодом порядку секунди й швидше, (нейтронну зірку). Її щільність зростає до густини атомних ядер (10 16 кг / м), і вона стає найпотужнішим випромінювачем радіо- і рентгенівських променів, які, як і її світло, пульсують з періодом обертання зірки. прикладом такого пульсара, Як їх називають, служить слабка зірочка в центрі розширюється Крабовидної радіотуманності ($ 24.3). Залишків спалахів наднових зірок у вигляді пульсарів і радіотуманності, подібних Крабовидної, відомо вже багато.

Питання про походження Сонячної системи має вирішуватися разом з проблемою походження і розвитку зірок. Мабуть, її важко вирішити правильно без знання того, як формуються і розвиваються галактики.

урок 33

Тема: Походження Сонячної системи

мета:Вік Землі та інших тіл Сонячної системи. Радіоізотопний метод визначення. Основні закономірності в Сонячній системі. Теорії утворення Сонячної системи (Канта, Лапласа, Шмідта і інші).

завдання :
1. навчальна: ввести поняття: радіоізотопного методу, віку об'єктів Сонячної системи.

2. виховує: поширити ідею розвитку (еволюції) від конкретні небесні тіла (планети) до Сонячної системи і всього Всесвіту.

3. розвиваюча: Формування умінь аналізувати інформацію, пояснювати властивості систем і окремих тел на основі найважливіших фізичних теорій, використовувати узагальнений план для вивчення послідовності еволюції і робити висновки.
знати:

- радіоізотопний метод визначення віку, вік Сонячної системи (Сонця, Землі і Місяця), деякі закономірності в Сонячній системі, сучасну теорію утворення Сонячної системи.
вміти:

- обчислювати вік використовуючи радіоізотопний метод.

Хід уроку:

1. Новий матеріал

Розділ астрономії, що займається вивченням походження та еволюції небесних тіл, - зірок (в тому числі Сонця), планет (в тому числі Землі) і інших тіл планетної системи, називається космогонією.
1. Вік тіл Сонячної системи
Визначення віку засноване на використанні радіоізотопного методу - дослідження вмісту радіоактивних елементів (ізотопів хімічних елементів) в породах. Метод запропонований в 1902р П'єром Кюрі і розроблений спільно з Ернестом Резерфорд().
Радіоактивний розпад залежить від зовнішніх чинників (Т, р, хімічних взаємодій) і кількість розпалися атомів визначається формулою N \u003d No.2-t / T, Де Т - період напіврозпаду. Так наприклад U235 має період напіврозпаду 710 млн. Років, а U, 5 млрд. Років. Вік оцінюють по співвідношенню Pb206 / U238, так як свинець, звичайно, не радіоактивний продукт розпаду.
Метод абсолютного геохронологія для останніх 60тис років - радіовуглецевий метод, заснований на випромінюванні радіоактивного 14С, відкритого при дослідженні процесу фотосинтезу в 1941р в Берклі М. Камен і С. Рубенз періодом напіврозпаду 5568 років розроблено Уілард Френк Ліббі (1946р, США). На Землі для 94 хімічних елементів є 350 ізотопів.
Вік Сонця 4,9 млрд. Років, тобто воно відноситься до зірок другого покоління, що виникли з газо-пилових комплексів.
Сонячна система вважається має вік близько понад 4,6 млрд. Років.
Останні дослідження в кінці 2005 року показали що вік Місяця становить 4 млрд 527 млн \u200b\u200bроків. За оцінками вчених, помилка вимірювання може скласти максимум 20-30 млн років.
Вік найдавніших порід на Землі (кори) становить 3960 млн. Років.
Вулканічні і осадові породи комплексу Пілбара, що на захід від Великої піщаної пустелі в Австралії - одні з найстаріших порід на 3емле, що показує що життя на планеті Земля з'явилася 3,416 мільярдів років тому.

2. Закономірності в Сонячній системі
Космологічна гіпотеза утворення Сонячної системи повинна пояснити закономірності, які спостерігаються в ній. Ось деякі з них:
1 . Орбіти всіх планет лежать практично в одній площині, яка називається площиною Лапласа.
2 . Ексцентриситети орбіт планет дуже малі.
3 . Середня відстань планет від Сонця підпорядковується певної закономірності, яка називається правилом Тициуса-Боде .
4 . Планети рухаються навколо Сонця в напрямі його обертання, як і більшість їх супутників.
5 . Астероїди (Головний пояс) розташовані на такій відстані від Сонця, де, згідно з правилом Тициуса-Боде, повинна бути планета.
6 . Всі планети Сонячної системи, крім планет найближчих до Сонця, Меркурія і Венери, мають природні супутники.
7 . Спостерігається позитивна кореляція кутової швидкості обертання планет з їх масою: чим більше маса, тим більше і швидкість обертання. Винятки - знову Меркурій і Венера.
8. В параметрах рухів планет і їх супутників витримуються сумірності, що вказують на явища резонансу.
9. Більшість планет (крім Венери і Уран) обертаються в напрямку обертання навколо Сонця.
10. На долю планет припадає 98% кількості руху в Сонячній системі при всього 0,1 маси Сонця.
11. За своїми фізичними характеристиками планети різко діляться на земну групу і гіганти.
12. Рівність кутових розмірів Сонця і Місяця при спостереженнях із Землі, звичне з дитинства і забезпечує нам можливість спостерігати повні (НЕ кільцеподібні) сонячні затемнення.
13. Рівність відносин діаметра Сонця до діаметру Землі і відстані від Сонця до Землі до діаметру Сонця з точністю до 1%: 1390000: 12751 \u003d 109 і: 1390000 \u003d 108
14. Рівність періоду обертання Місяця навколо Землі періоду її обертання навколо осі (сидеричний місячний місяць, 27.32 сут.) І керрінгтоновскому періоду обертання Сонця (27.28 сут.). Шугріна і Взутий вказують, що 600-650 млн. Років тому синодичний місячний місяць дорівнював 27 сучасних діб, т. Е. Був точний резонанс з Сонцем.
15. "Сонячний квадрат". Цікава властивість періодичності сонячної активності, датована 1943 роком. Наводиться середнє значення тривалості циклу сонячної активності за 17 циклів (128 років), середнє значення для послемаксов (період максимум-мінімум сонячного циклу) Р \u003d 6.52 років, а також середнє значення для передмаксов (період мінімум-максимум сонячного циклу) N \u003d 4.61 року . При цьому спостерігається наступна закономірність: (6.52) 2 / (4.61) 2 \u003d 42.51 / 21.25 \u003d 2 або P / N \u003d √2.
І інші закономірності. Створюючи гіпотезу утворення Сонячної системи, необхідно все закономірності врахувати і пояснити.

3. Гіпотези утворення Сонячної системи

Гіпотези про утворення нашої Сонячної системи можна розбити на дві групи: катастрофічні і еволюційні. космогонічні гіпотези
Перші гіпотези з'явилися задовго до того, як стали відомі багато важливі закономірності Сонячної системи. Відкидаючи теорії створення Сонячної системи як одночасний акт божественного творіння, зупинимося на найбільш значущих теоріях в яких походження небесних тіл пояснюється результатом природного процесу і містили правильні ідеї.
1 . гіпотеза Канта - перша універсальна природно-філософська концепція, розроблена в рр. У його гіпотезі небесні тіла відбулися з гігантського холодного пилової хмари під дією тяжіння. У центрі хмари утворилося Сонце, а на периферії - планети. Таким чином, спочатку висловлювалася думка, що Сонце і планети виникли одночасно.
2 . гіпотеза Лапласа - в 1796р висунув гіпотезу про походження Сонячної системи з єдиної розпеченій обертається газової туманності, не знаючи теорії І. Канта. Планети зароджувалися на кордоні туманності шляхом конденсації охолоджених парів у площині екватора і від охолодження туманності поступово стискалася, обертаючись все швидше і коли відцентрова сила стає рівною силі тяжіння, утворюються численні кільця, які, ущільнюючи, ділячись на нові кільця, створили спершу газові планети, а центральний згусток перетворився в Сонце. Газові планети, холоднішими і стискалися, утворюють навколо кільця з яких потім виникли супутнику планет (кільце Сатурна вважав вірністю своїх міркувань). В теорії одночасно відбувається формування всіх тіл Сонячної системи: Сонця, планет, супутників. Призводить 5 фактів (явно недостатньо) - особливостей Сонячної системи, виходячи із закону тяжіння. Це перша, розроблена в математичній формі, теорія і існувала майже 150 років, аж до теорії.
Гіпотеза Канта-Лапласа не могла пояснити, чому в сонячній системі більше 98% моменту кількості руху належить планет. Детально цю проблему вивчив англійський астрофізик Хойл. Він вказав на можливість передачі моменту кількості руху від "протосолнца" до навколишньому середовищу за допомогою магнітного поля.
3. Однією з найпоширеніших катастрофічних гіпотез була гіпотеза джинса. Відповідно до цієї гіпотези поблизу Сонця пройшла зірка, яка своїм тяжінням вирвала з поверхні Сонця струмінь газу, з якої утворилися планети. Головний недолік цієї гіпотези полягає в тому, що ймовірність того, що зірка виявиться на близькій відстані від Сонця дуже мала. Крім того, в сорокових-п'ятдесятих роках, коли обговорювалася ця гіпотеза, вважалося що не вимагає доказу існування множинності світів, а, отже, ймовірність утворення планетної системи не повинна бути малою. Радянський астроном Микола Миколайович Парийский своїми розрахунками переконливо показав мізерну ймовірність утворення планетної системи, а отже і життя на інших планетах, що суперечило панівним в ті часи поглядів філософів. Подання про винятковість сонячної планетної системи приводила, нібито, до ідеалістичної концепції антропоцентризму, з чим вчений-матеріаліст не може погодитися.
4. Ще однасучасна катастрофічна гіпотеза. У початковий момент існували Сонце, протопланетного туманність і зірка, яка в момент проходження біля Сонця вибухнула і перетворилася на наднову. У формуванні планет з цього протопланетної хмари зіграли визначальну роль ударні хвилі. Сильну підтримку ця гіпотеза отримала, як пише у книзі "Парад планет", в результаті аналізу хімічного складу великого метеорита Альєнде. У ньому виявилося аномально багато кальцію, барію і неодиму.
5. Ще цікавіше катострофічна гіпотеза російського астрофізика професора Санкт-Петербурзького університету Кирила Павловича Бутусова, що передбачив початку 70-х наявність планет за Нептуном. Американці, спостерігаючи комети з довгими періодами обертання навколо Сонця, прийшли до висновку про наявність на великій відстані від нашого світила якогось масивного тіла, «коричневого карлика» і назвали його Люцифер. Цю передбачувану другу зірку Сонячної системи Бутусов назвав Раджа-Сонцем з масою близько 2% сонячної. Відомості про неї зберігають тибетські легенди. Лами вважають її металевої планетою, тим самим підкреслюючи її величезну масу при невеликих порівняно розмірах. Вона рухається по дуже витягнутій орбіті і з'являється в наших краях раз в 36 тисяч років. Бутусов припускає, що Цар-Сонце колись випереджало у своєму розвитку Сонце і було головною зіркою подвійної системи. Потім, слідуючи природним процесам, пройшло фазу червоного гіганта, вибухнуло і перетворилося в кінці кінців в білого, а потім коричневого карлика. Планетна система включала в себе Юпітер, Нептун, Землю і Меркурій. Можливо, на них була життя, випереджала сучасну на пару сотень мільйонів років (інакше як пояснити наявність слідів людини поруч зі слідами динозаврів?). Решта планети належали Сонця. Сильно втративши в масі, Раджа-Сонце передало свою «свиту» нинішньому Сонцю. Під час всіх цих космічних пертурбацій Земля перехопила Місяць у Марса. Багато легенди свідчать, що раніше у нашої планети супутника не було. Можливо, біля Раджі-Сонця досі збереглися кілька планет з незрівнянно більш високою цивілізацією, ніж наша. І вони звідти інспектують Землю. Але проти Раджі-Сонця говорить той факт, що Бутусов очікував його появи до 2000 року, але воно так і не з'явилося.
5 . Загальновизнана нинішня теорія - теорія Шмідта.
космологічні моделі

1. Глоба, в якій виникає протозвезда (зокрема наше Сонце), стискається, збільшуючи швидкість обертання. В ході більш швидкого стиснення протозірки, вона утворює диск з речовини, що оточує майбутню зірку. Частина в першу чергу довколишнього речовини диска падає на утворюється зірку під дією сили тяжіння. Газ і пил, що залишилася в диску і володіє надмірною моментом обертання, поступово охолоджується. Навколо протозвезди формується газопилової протопланетний диск.
2. Охолоджене речовина в диску стаючи більш плоским, ущільнюючи, починає збиратися в невеликі згустки - планетезимали, утворюючи рій мільярдів згустків розміром близько кілометра, які при своєму русі стикалися, руйнуючись і об'єднуючись. Найбільші збереглися - утворюючи планетні ядра, а з їх зростанням збільшується сила тяжіння сприяла поглинанню близько розташованих планетезималей і тяжінню навколишнього газу і пилу. Таким чином через 50 млн. Років утворилися гігантські газові планети. У центральній частині диска відбувався подальший розвиток протозвезди - стискається і розігріватися.
3. Через 100 млн. Років протозвезда перетворюється в зірку. Виник випромінювання нагріває хмара до 400К, утворюється зона випаровування і починається виштовхування водню і гелію на більш віддалене відстань, залишаючи поблизу важчі елементи і наявні великі планетезимали (майбутні планети земної групи). В процесі гравітаційної диференціації речовини (поділу на важкі і легкі) утворюється ядро \u200b\u200bпланети і її мантія.
4. У зовнішній, більш віддаленої від Сонця частини Сонячної системи на 5 а. е. утворюється зона намерзання з температурою приблизно 50К і тут утворилися великі планетні ядра, які виявилися здатними утримати певну кількість газу у вигляді первинного хмари. У ньому в подальшому сформувалося велике число супутників, а із залишків кільця.
5. Місяць і супутники Марса (як і деякі супутники планет гігантів) колишні планетезимали (пізніше астероїди) утримані (захоплені) силами гравітації планет.
ось ще одна з теорій утворення Сонячної системи :
На перших порах Сонце рухалося по орбіті навколо центру галактики в повній самоті.
Матеріальні тіла з ознаками планет, що входять в даний час до складу нашої сонячної системи також існували самі по собі, без будь-якого зв'язку один з одним, хоча і розташовувалися у відносній близькості від Сонця і переміщалися в одному з ним напрямку. Кожен з цих об'єктів, що знаходився на певній стадії розвитку, був оточений глибоким розрядженням, рівень якого прямо залежав від розмірів небесного тіла. Найбільшою масою мало Сонце, що, природно, викликав існування навколо нього самого сильного розрядження. Тому саме туди були спрямовані і найпотужніші потоки гравітаційного речовини, які, зустрівши на своєму шляху планети, починали повільно зрушувати їх до Сонця.
Першим в зону дії околосолнечной гравітації потрапив Меркурій. З наближенням до світила він починав відчувати з сонячної сторони брак гравітаційних мас, необхідних для власної еволюції, що змушувало його ухилятися в бік від прямолінійного напряму і огинати Сонце стороною. Минувши останнім, Меркурій віддалявся від нього, але під напором зустрічних потоків матерії змушений був повертати назад, знову і знову повторюючи зворотно-обертальні рухи навколо центру утворюється системи тіл по своїй еліптичній орбіті, додаючи при цьому до околосолнечной порожнечі власне розрядження. Це виражається в існуванні порожнечі не тільки навколо самої планети, але і в її освіті на всьому протязі орбіти, по якій рухається Меркурій.
Так почала створюватися наша Сонячна система.
Другий в оточенні Сонця з'явилася Венера, яка практично в точності повторила долю Меркурія, зайнявши таку за ним орбіту. Своє відрізняється від інших планет обертання навколо власної осі Венера придбала в процесі свого формування, і воно ніяк не пов'язане з утворенням Сонячної системи.
Земля та інші матеріальні об'єкти, що володіють супутниками, були залучені в орбітальний рух навколо Сонця, вже маючи власну систему тел.
Існуючий за Марсом пояс астероїдів, розташований на орбіті, раніше, безсумнівно, належав невеликий, практично не обертається навколо осі, планеті Фаетон, зруйнованої близько 65 млн. Років тому. Аналогічну природу мають і кільця навколо деяких планет. Основна маса вибухнули космічних об'єктів зібралася і рівномірно розподілилася по всьому орбітальному розрядці, що утворився при їх обертанні до катастрофи.
Безперервне рух гравітаційних мас до центру Сонячної системи як і раніше не тільки змінює якісний стан останньої, але і переміщує до неї вільні матеріальні об'єкти, які мають у віддаленому майбутньому стати супутниками Сонця.
Так сформувалася наша Сонячна система, але процес її поповнення новими небесними тілами не завершився, він триватиме ще не один мільйон років.
Але який же вік Сонячної системи? Вчені встановили, що близько трьохсот мільйонів років Земля була крижаною кулею. У зв'язку з цим, можна припустити, що в цей період температура Сонця була відносно невисокою і його енергії було недостатньо, щоб забезпечити на нашій планеті тепловий режим, який можна порівняти з нинішнім. Але подібне припущення абсолютно неприйнятно, так як навіть Марс, що знаходиться на значно більшій відстані від Сонця, ніж Земля, і одержує набагато менше теплової енергії, до такої низької температури так і не охолов.
Більш правдоподібним виглядає пояснення феномена глобального зледеніння Землі тим, що вона тоді перебувала дуже далеко від Сонця, т. Е. За межами простору сучасної Сонячної системи. З цього випливає важливий висновок: триста мільйонів років назад Сонячної системи, як такої не існувало, Сонце рухалося по просторах Всесвіту в самоті, в кращому випадку, в оточенні Меркурія і Венери.
Таким чином, можна доказово стверджувати - приблизний вік Сонячної системи значно менше трьохсот мільйонів років!

Одна з сучасних теорій освіти Землі

4. Планети інших зірок (екзопланети) в Вікіпедії
Думки про існування інших світів висловлювалися ще давньогрецькими філософами: Лівкіпп, Демокріт, Епікур. Також думка про існування у зірок інших планет висловив в 1584 р Джордано Бруно (1548-17.02.1600, Італія). Станом на 24.04.2007 року відкрито 219 позасонячних планет в 189 планетних системах, 21 численна планетна система. Перша екзопланета відкрита в 1995 році біля зірки 51 Pegasi, що знаходиться в 14,7 пк від нас астрономами Женевської обсерваторії Мішель МАЙОР (M. Mayor) і Дідьє КВЕЛОЦ (D. Queloz).
Професор астрономії Каліфорнійського університету в Берклі Джеффрі Марсі (Geoffrey Marcy) і астроном Пол Батлер (Paul Butler) з Університету Карнегі оголосили 13 червня 2002р про відкриття планети класу Юпітера, яка обертається навколо своєї зірки на відстані приблизно рівному того, на якому наш Юпітер облітає Сонце. Зірка 55 Cancri віддалена від Землі на відстані 41 світлового року і відноситься до типу сонцеподібних зірок. Відкрита планета віддалена від зірки на. 5,5 астрономічних одиниці (Юпітер на 5,2 астрономічні одиниці). Період її обертання становить 13 років (для Юпітера - 11,86 років). Маса - від 3,5 до 5 мас Юпітера. Так вперше за 15 років спостережень міжнародній команді "мисливців за планетами у інших зірок" вдалося виявити планетарну систему, що нагадує нашу. Зараз відомо таких систем сім.
За допомогою орбітального телескопа Hubble студент Університету Пенсільванії Джон Дебес (John Debes), який працював над проектом з пошуку зірок в інших системах, на початку травня 2004 р вперше в історії сфотографував планету в іншій системі, розташовану на відстані приблизно 100 світлових років від Землі, підтвердивши спостереження на початку 2004 році телескопом VLT (Чилі) і вперше отриману фотографію супутника у зірки 2M 1207 (червоний карлик). Його масу оцінюють в 5 мас Юпітера, а радіус орбіти в 55 а. е.

будинки:

Закономірність в розподілі відстаней планет від Сонця виражається емпіричною залежністю а. е., Яке називають правилом Тициуса-Боде. Її не пояснює жодна з існуючих космогонічних гіпотез, але цікаво, що в таблиці її ілюструє явно не вписується Плутон. Можливо це теж одна з причин рішення МАС ( які покладені в визначення планети?) Про виключення Плутона з числа великих планет? [У визначення планети включені три положення: 1) обертається навколо Сонця, 2) достатня велика (більше 800 км) і масивна (вище 5x1020 кг), щоб прийняти кулясту форму, 3) поряд з її орбітою немає тел порівнянних розмірів. Ця причина також підходить, так як в поясі Койпера є тіла за своїми розмірами перевершують Плутон.]

Планета		спостерігається піввісь (a. e.)	обчислена піввісь (a. e.)
Меркурій
астероїди

Вік небесних тіл

ВІК небесних ТЕЛ. Вік Землі і метеоритів, а звідси побічно і ін. Тіл Сонячної системи найбільш надійно оцінюється методами, напр. за кількістю ізотопів свинцю 206 Рb і 207 Рb, що утворилися в досліджуваних породах в результаті радіоактивного розпаду ізотопів урану 238 U і 235 U. З моменту припинення контакту досліджуваного зразка породи з можливими джерелами 238 U і 235 U (напр., після виділення породи з розплаву в разі її вулканічних. походження або механічні. ізоляції в разі, к-які можуть бути осколками більших космічних. тел) освіту ізотопів 206 Рb і 207 Рb йде за рахунок наявних в зразку ізотопів урану. Оскільки швидкість радіоактивного розпаду постійна, кількість накопичених ізотопів свинцю характеризує час, що минув з моменту ізоляції зразка до моменту дослідження. Практично вік породи визначається по відношенню вмісту ізотопів 206 Рb і 207 Рb до змісту природного ізотопу 204 Рb, що не породженого радіоактивністю. Цей метод дає для віку найдавніших порід земної кори оцінку до 4,5 млрд. Років. Аналіз вмісту ізотопів свинцю в залізних метеоритах дає зазвичай оцінки до 4,6 млрд. Років. Вік кам'яних метеоритів, що визначається за радіоактивного перетворення в них ізотопу калію 40 До в ізотоп аргону 40 Аг, коливається від 0,5 до 5 млрд. Років. Це вказує на те, що частина метеоритів виникла порівняно недавно.

Аналіз порід, доставлених з Місяця на Землю, показав, що кількість містяться в них інертних газів - продуктів радіоактивного розпаду - відповідає віку порід від 2 до 4,5 млрд. Років. Т. о., Вік місячних порід і найдавніших порід земної кори приблизно однаковий.

Планети Сонячної системи, але суч. уявленням, виникли з речовини в конденсованої фазі (порошинок чи метеоритів). Планети, отже, молодше деяких метеоритів. У зв'язку з цим вік Сонячної системи оцінюється зазвичай в 4,6 млрд. Років.

(Млн. Років) (2)

Сума t c + t H дає макс. оцінку віку зірки, що перебуває на головній послідовності.

Тривалість стадії горіння гелію (стадії червоних гігантів) t He становить приблизно 0,1 t H. Сумою t c + t H + t He оцінюється макс. вік. Наступні стадії еволюції, пов'язані з "вигоранням" в зірках вуглецю н кремнію, швидкоплинні і характерні для масивних зірок-надгігантів (вони закінчують свою еволюцію вибухом, см.). При цьому можуть утворитися і (див.). Зірки з масами в процесі еволюції стають, uo-віднмому,. Оцінок тривалості існування зірок на цих стадіях немає.

Т. о., Можливо встановити межі віку зірки даної маси, що знаходиться в тій чи іншій стадії еволюції, але знаходиться вона на початку цій стадії або вже майже пройшла її, з'ясувати значно складніше. Пряму оцінку віку зірки можна було б отримати, порівнявши процентний вміст водню і гелію в її ядрі (знаходиться розрахунком внутр. Будови зірки) і оболонці (знаходиться по спектру зірки). За умови неперемешівання зовн. і внутр. шарів, але зміни складу зірки в центрі, обумовленого термоядерними процесами, можна було б визначити її вік. На жаль, співвідношення гелію н водню і зірках оцінюється дуже грубо, і то лише у зірок спектр. класів Про і В, в спектрах яких брало спостерігаються сильні лінії гелію. Для Сонця ця оцінка дуже приблизна - 5 млрд. Років з часу початку стадії горіння водню. Це узгоджується з оцінками віку Сонячної системи, але не виключено також, що Сонце старший за неї на 1-2 млрд. Років. Якщо вік Сонця 5 млрд. Років, то, згідно з формулою (2), воно буде знаходитися на головній послідовності ще ок. 5 млрд. Років. Пройде воно потім стадію червоного гіганта або ж відразу буде білим карликом, поки неясно, хоча перше ймовірніше. У найстаріших з відомих зоряних скупчень зірки з масою Сонця або дещо меншою ще займають головну послідовність, і їх подальша еволюція поки досить повно невідома.

Судячи з хім. складом, Сонці не явл. ровесником Галактики, воно молодше, хоча і відноситься до найстаріших зірок галактичного. диска.

Вік зоряних скупчень і асоціацій, в яких брало зірки виникли майже одночасно, оцінюється набагато надійніше, ніж вік окремих зірок. Найбільш масивні зірки розсіяних скупчень швидко просуваються в своїй еволюції, йдуть з головної послідовності і стають червоними гігантами або (найбільш масивні) - надгігантами. На діаграмі Герцшпрунга - Ресселла такого скупчення (рис.1) легко відрізнити ті зірки, к-які закінчують своє перебування на головній послідовності і готуються піти з неї. Ф-ла (2) дає оцінку віку цих зірок і, отже, всього скупчення. У наймолодших розсіяних скупчень вік оцінюється в 1 млн. Років, найстаріші мають вік 4,5-8 млрд. Років (при різних припущеннях про кількість водню, який перетворився на гелій).

Вік оцінюється аналогічним шляхом, хоча діаграми Герцшпрунга - Ресселла для кульових скупчень мають свої відмінності. Оболонки зірок в цих скупченнях містять значно менше хімічних елементів, важчих за гелій, т. К. Скупчення складаються з найдавніших зірок Галактики (в їх склад майже не увійшли важкі елементи, синтезовані в ін. Зірках, всі наявні там важкі елементи синтезовані в них самих). Оцінки віку кульових скупчень - від 9 до 15 млрд. Років (з похибкою 2-3 млрд. Років).

Вік Галактики оцінюється відповідно до теорії її еволюції. Первинне газова хмара (Протогалактіка) за перший мільярд років розпалося, очевидно, на окремі згустки, які поклали край початок кульовим скупченням і зіркам сферич. підсистеми Галактики. В ході еволюції вибухають зірки першого покоління викидали в простір газ з домішкою важких хім. елементів. Газ концентрувався до галактичного. площині, і з нього утворювалися зірки наступного покоління, які складають більше стислу до площини систему (населення). Зазвичай виділяють неск. населений, що характеризуються відмінністю св-в які входять в них зірок, змістом в їх атмосферах важких елементів (т. е. всіх елементів, крім Н і Не), формою займаного в Галактиці обсягу і різним віком (табл.).

Склад і вік деяких типів населення Галактики

населення Галактики	Вміст важких хім. елементів,%	Граничний вік, млрд. Років
Галактики, зірки-субкарлики, короткопериодические цефеїди	0,1 - 0,5	12 - 15
Довгоперіодичні змінні, зірки з великими швидкостями	1	10 - 12
Зірки головної послідовності сонячного типу, червоні гіганти, планетарні туманності, нові зірки	2	5 - 7
Зірки спектрального класу А	3 - 4	0,1-5
Зірки класів Про і В, надгіганти	3 - 4	0,1

Вік Галактики може бути оцінений також за часом, необхідному для освіти спостережуваного в ній кількості важких елементів. Їх синтез припинився, очевидно, в нашому районі Галактики з утворенням Сонячної системи (т. Е. 4,6 млрд. Років тому). Якщо синтез стався раптово, за порівняно короткий час, то для утворення суч. співвідношення ізотопів важких елементів він повинен був відбутися за 4-6 млрд. років до виникнення Сонячної системи, т. е. 9 - 11 млрд. років тому. Відносить. короткочасність періоду інтенсивного синтезу підтверджується як аналізом відносить. складу зазначених елементів, так і астрономич. даними - зореутворення в Галактиці було особливо інтенсивним в початковий період. Т. о., Вік Галактики, який визначається по синтезу елементів, становить від 9 до 11 млрд. Років.

У більшості сучасних підручників, енциклопедій та довідників вік Сонця оцінюється в 4,5-5 мільярдів років. Ще стільки ж йому відводиться, щоб «догоріти».

У першій половині XX століття розвиток ядерної фізики досягло такого рівня, що стало можливим розраховувати ефективність різних термоядерних реакцій. Як було встановлено в кінці 30-х років, при фізичних умовах, Існуючих в центральній області Сонця і зірок, можуть відбуватися реакції, що призводять до об'єднання чотирьох протонів (ядер атома водню) в ядро \u200b\u200bатома гелію. В результаті такого об'єднання звільняється енергія і, як випливало з розрахунків, цим шляхом забезпечується світіння Сонця протягом мільярдів років. У зірок-гігантів, що витрачають своє ядерне пальне (протони) більш марнотратно, час життя повинно бути набагато коротший, ніж у Сонця - всього десятки мільйонів років. З цього був в ті ж роки зроблено висновок про народження таких зірок і в наш час. Щодо зірок меншої маси, подібних до Сонця, багато астрономів продовжували дотримуватися думки, що всі вони, як і Сонце, утворилися мільярди років тому.

В кінці 40-х років В.А. Амбарцумян використовував зовсім інший підхід до проблеми визначення віку зірок. Він ґрунтувався на наявних в той час великих спостережних даних про розподіл зірок різних типів в просторі, а також на результатах власних досліджень динаміки зірок, тобто їх рухів в гравітаційному полі, створюваному усіма зірками Галактики.
В.А. Амбарцумяном були зроблені на зазначеній основі два найважливіших не тільки для астрофізики, але і для всього природознавства виведення:

1. Зореутворення в Галактиці продовжується і в даний час.
2. Народження зірок відбувається групами.

Ці висновки не залежать ні від припущень про механізм утворення зірок, який в ті роки не був встановлений з упевненістю, ні від природи джерел зоряної енергії. Вони базуються на зробленому В.А. Амбарцумяном відкритті нового виду зоряних скупчень, названих їм зоряними асоціаціями.

До виявлення зіркових асоціацій астрономам були відомі в Галактиці зоряні угруповання двох типів - відкриті (або розсіяні) скупчення і кульові скупчення. У відкритих скупченнях концентрація зірок не надто значна, але все ж вони виділяються на тлі зоряного поля Галактики. Скупчення іншого типу - кульове - відрізняється високим ступенем концентрації зірок і при недостатньо хорошому дозволі представляється єдиним тілом. Таке скупчення складається з сотень тисяч зірок, що створюють досить сильне гравітаційне поле, яке утримує його від швидкого розпаду. Воно може існувати довгий час - близько 10 мільярдів років. У відкритому скупченні налічується кілька сотень зірок і, хоча воно являє собою гравітаційний пов'язану систему, цей зв'язок не дуже міцна. Скупчення може розпастися, як показали зроблені В.А. Амбарцумяном розрахунки, за кілька сотень мільйонів років.

Вчені з НАСА з безпрецедентною точністю визначили вік нашого Всесвіту. За оцінка астрономів, він складає 13,7 мільярдів років, а перші зірки засвітили через 200 мільйонів років після великого Вибуху. З цього моменту Всесвіт безперервно розширюється, розпорошується і охолоджується ... аж до повного небуття.

Раніше астрофізики вважали, що нашому світу від 8 до 20 мільярдів років, потім зупинилися на діапазоні 12-15 мільярдів, залишаючи за собою право на 30% -ву помилку. Нинішня оцінка має похибку в 1%. Що ж до «періоду вагітності» у першій зірки, то його раніше припускали лежачим в межах від 500 мільйонів до мільярда років.
Ще більш цікавий якісний склад речовини Всесвіту. Виявляється, тільки 4% матерії складають атоми, на які поширюються відомі закони електромагнетизму і гравітації. Ще 23 відсотки складаються з так званого «темної речовини» (вчені мало що знають про його властивості). Ну а цілих 73% всього сущого - зовсім вже загадкова «темна енергія» або «антигравітація», що спонукає Всесвіт розширюватися. Виходить, що ми знаємо, що нічого не знаємо на 96%.
Добу були першою природною одиницею міри часу, що регулювали працю і відпочинок. Спочатку добу ділили на день і ніч, і тільки набагато пізніше на 24 години.

Зоряна доба визначаються періодом обертання Землі навколо своєї осі щодо будь-якої зірки.
Істинний полудень наступає на різних меридіанах Землі в різний час, І для зручності прийнято угоду про розподіл земної кулі на часові пояси, які проходять через 15 градусів по довготі, починаючи з меридіана Грінвіча. Це - Лондонський меридіан 0 градусів довготи, і пояс названий нульовим (західноєвропейським).

Секунда - загальноприйнята одиниця часу, приблизно з періодом 1 с б'ється серце людини. Історично ця одиниця пов'язана з розподілом доби на 24 год., 1 год - на 60 хв, 1 хв - на 60 с.

Атомна секунда - інтервал часу, протягом якого відбувається майже 10 млрд коливань атома Сs - (9 192 631 830).

Календарем називається система звіту тривалих проміжків часу, в якій встановлено певний порядок відліку днів на рік і вказано початок звіту.

Визначення віку по спектру

На перший погляд може здатися, що для визначення складу Сонця або зірки необхідно здобути хоча б трохи їх речовини. Однак це не так. Склад того чи іншого небесного тіла можна визначити, спостерігаючи за допомогою спеціальних приладів приходить до нас від нього світло. Цей метод називається спектральним аналізом і має велике значення в астрономії.
Суть цього методу можна з'ясувати в такий спосіб. Поставимо перед електричною лампою непрозору перешкоду з вузькою щілиною, за щілиною - скляну призму, а трохи далі - білий екран. В електричній лампі світиться напружена тверда металева нитка. Вирізаний щілиною вузький пучок білого світла, пройшовши крізь призму, розкладається на складові кольору і дає на екрані гарне кольорове зображення, що складається з ділянок різного кольору, безперервно переходять один в одного, - це так званий безперервний світловий спектр, схожий на веселку. Вид спектру розжареного твердого тіла залежить не від його складу, а тільки від температури тіла.
Інше становище має місце при світінні речовин в газоподібному стані. При світінні газів кожен з них світиться особливим, тільки йому одному властивим світлом. При розкладанні цього світла за допомогою призми виходить набір кольорових ліній, або лінійчатий спектр, характерний для кожного даного газу (рис. 1). Таке, наприклад, світіння неону, аргону і інших речовин в газорозрядних трубках, або так званих лампах холодного світла.

Спектр заїзди. Фото: NASA

Спектральний аналіз заснований на тому, що кожне дана речовина можна відрізнити від всіх інших по спектру його випромінювання. При спектральному аналізі суміші декількох речовин по відносній яскравості окремих властивих кожному речовині ліній можна визначити відносне зміст тієї чи іншої домішки. При цьому точність вимірювань така, що дозволяє визначити наявність малої домішки, навіть якщо вона становить всього одну стотисячну частку від загальної кількості речовини. Таким чином, спектральний аналіз є не тільки якісним, але і точним кількісним методом дослідження складу суміші.
Направляючи на небо телескопи, астрономи досліджують характер руху зірок і склад випромінюваного ними світла. За характером руху небесних тіл визначають розміри зірок, їх масу і т. Д. По складу світла, випромінюваного небесними тілами, за допомогою спектрального аналізу визначається хімічний склад зірок. Відносний вміст водню і гелію в досліджуваній зірці визначається шляхом порівняння яскравості спектрів цих речовин.

Оскільки розвиток зірки супроводжується безперервним перетворенням всередині неї водню в гелій, то чим старше зірка, тим менше в її складі водню і більше гелію. Знання їх відносного змісту дозволяє обчислити вік зірки. Однак цей розрахунок зовсім не простий, тому що в процесі еволюції зірок їх склад змінюється, а маса зменшується. Тим часом швидкість, з якою в зірці йде перетворення водню в гелій, залежить від її маси і складу. Більш того, в залежності від початкової маси і початкового складу ці зміни протікають з різною швидкістю і кілька різними шляхами. Таким чином, для того щоб правильно визначити вік зірки по спостережуваним величинам - світності, масі і складу, потрібно в деякій мірі відновити історію зірки. Саме це робить всі розрахунки досить складними, а їх результат не дуже точним.

Проте для багатьох зірок відповідні вимірювання і розрахунки були зроблені. За даними А. Б. Північного в Сонце міститься водню 38%, гелію 59%, інших елементів 3%, в тому числі вуглецю і азоту близько 1%. У 1960 р Д. Ламбер на підставі даних про масу, світності і складі Сонця, а також детальних розрахунків передбачуваної його еволюції отримав значення віку Сонця, рівне 12 * 109 років.
При вивченні історії розвитку небесних тіл немає ні необхідності, ні можливості стежити за якоюсь однією зіркою від її народження до її старості. Замість цього можна вивчити багато зірок, що знаходяться на різних етапах свого розвитку. В результаті таких досліджень вдалося з'ясувати не тільки сьогодення, але також минуле і майбутнє зірок і, зокрема, нашого Сонця.
Спочатку Сонце дуже марнотратно витрачала масу і енергію і порівняно швидко перейшло до свого сучасному стану, Що характеризується більш спокійним і рівним існуванням, при якому відбуваються лише вкрай повільні зміни його світності, температури і маси. У цьому вже «зрілому» віці Сонце проіснує ще багато мільярдів років.

Потім внаслідок накопичення великої кількості гелію прозорість Сонця зменшиться і відповідно зменшиться його тепловіддача. Це призведе до ще більшого розігрівання Сонця. До цього часу запаси водневого «пального» в Сонце майже вичерпаються, тому після порівняно нетривалого розгоряння Сонця почнеться відносно швидке його згасання. Втім, все це станеться з нашим Сонцем не скоро, не менш ніж через десяток мільярдів років.

Зустрічаються такі зірки, в яких вміст водню багато більше, ніж в нашому Сонці, а також і такі, в яких водню дуже мало. В. А. Амбарцумян, Б. А. Воронцов-Вельямінов і Б. В. Кукаркин показали, що в Галактиці є молоді зірки, наприклад ряд надгігантів, вік яких не перевищує всього одного або десяти мільйонів років, а також і старі зірки, вік яких багато більше віку нашого Сонця.

Наша Галактика являє собою гігантське скупчення зірок, пов'язаних між собою силами тяжіння і таким чином об'єднаних в загальну систему. Відстані, що відокремлюють нас від Сонця та інших зірок, величезні. Тому для їх вимірювання астрономи ввели специфічні одиниці довжини. Відстань від Землі до Сонця отримало назву: астрономічна одиниця довжини. Як відомо, 1 а. е. \u003d 149,6 млн. км. Відстань, яку світло проходить за один рік, називається світловим роком: 1 св. рік \u003d 9,46х10 12 км \u003d 10 13 км. Відстань, на якому радіус земної орбіти видно під кутом в 1 секунду названо секундним параллаксом або скорочено - парсек (пк). Таким чином, 1 пк \u003d 3,26 св. року \u003d 3,085х10 13 км.

Наша Галактика має форму дуже плоского диска. У ній міститься близько 1013 зірок. Сонце - одна з них. Вся ця система повільно обертається, проте не як тверде тіло, а скоріше як тіло полужидкое, в'язке. Кутова швидкість обертання Галактики убуває від її центру до периферії так, що в 8 кілопарсек від центру період обертання становить близько 212 мільйонів років, а в районі Сонця, т. Е. На відстані 10 кілопарсек від центру, - 275 млн. Років. Саме цей період зазвичай називають галактичним роком.
Очевидно, що вік Галактики слід визначати по найстарішим з вхідних в неї зірок. У 1961 р Г. Арп досліджував ряд найбільш старих зірок. Для найстарішого розсіяного скупчення NGC 188 він отримав значення віку, рівне 16х10 9 років, а у одного з найстаріших кульових скупчень М5 вік виявився рівним 20х10 9 років. За оцінками Ф. Хойл і ін. Вік деяких близьких до Сонця зірок: 8 Ерідана і u Геркулеса А, становить (10-15) х10 9 років.

В даний час вік Галактики вдалося визначити і іншими методами, і при цьому вийшли дещо інші результати. Розгляд цих методів і порівняння отриманих з їх допомогою результатів представляє великий інтерес і приведено далі.