На чем держится солнце
На чем держится Земля.
Почему тела не улетают с поверхности вращающейся Земли? На чем держатся планеты? Почему они движутся вокруг Солнца, а не улетают от него прочь? Ответов на эти вопросы долгое время не было. Открытием истины мы обязаны великому английскому ученому И.Ньютону.
Он пришел к мысли о существовании сил тяготения между всеми телами Вселенной, В результате открытия Ньютона выяснилось, что множество, казалось бы, разнородных явлений — падение свободных тел на Землю, видимые движения Луны и Солнца, океанские приливы и т.д. — представляют собой проявления одного и того же закона природы: закона всемирного тяготения. Между всеми телами Вселенной, говорит этот закон, будь то песчинки, горошинки, камни или планеты, действуют силы взаимного притяжения (или силы гравитации, как еще их называют).
На первый взгляд, закон кажется неверным: мы что-то не замечали, чтобы притягивались друг к другу окружающие нас предметы. Земля притягивает к себе любые тела, в этом никто не усомнится. Но, может быть, это особое свойство Земли? Нет, это не так. Притяжение двух любых предметов невелико и лишь поэтому не бросается в глаза. Тем не менее в результате специальных опытов его можно обнаружить.
Закон всемирного тяготения, и только он, объясняет устойчивость Солнечной системы, движение планет и других небесных тел. Земля держится на орбите силами притяжения Солнца. Круговое движение планет происходит так же, как круговое движение камня, закрученного на веревке. Силы гравитации — это невидимые «канаты», заставляющие небесные тела двигаться по определенным путям.
Великий Ньютон не только утверждал существование сил тяготения, но и открыл закон тяготения, т.е. показал, от чего зависят эти силы.
Гравитация, или На чём держится мир
Гравитация — это сила, которая действует на каждого обитателя Земли, впрочем, как и на саму Землю. Утрируя, можно сказать, текущий вид Вселенной существует благодаря силе притяжения. А значит пора разобраться, что такое гравитация простыми словами.
Определение гравитации
Слово «гравитация» происходит от латинского gravitas — вес.
Гравитация — сила, с помощью которой планета или другое тело притягивает объекты к своему центру. Именно благодаря ей мы не улетаем в космос, всегда притягиваясь к Земле. Так и планеты Солнечной системы всегда испытывают притяжение звезды и остаются на своих местах.
Как работает гравитация
Сила притяжения зависит от массы объектов и расстояния межу ними. Все, что имеет массу, имеет и гравитацию. Объекты с большей массой имеют большую гравитацию. Она ослабевает с расстоянием, и чем ближе объекты друг к другу, тем сильнее их тяготение.
Исаак Ньютон был первым, кто математически описал гравитацию и то, что она одинаково действует на все объекты во Вселенной: от падающего яблока до планет, которые движутся вокруг звезды. Так и появился закон всемирного тяготения, которого придерживались веками.
Сила притяжения F между двумя материальными точками с массами 
и , разделёнными расстоянием , действует вдоль соединяющей их прямой, пропорциональна обеим массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния.
Здесь — гравитационная постоянная, равная 6,67408(31)·10 −11 м³/(кг·с²).
Кстати, падение яблока на голову Ньютона — это миф. Он действительно любил отдыхать под яблоней, и наблюдения за падающими яблоками натолкнуло его на мысль о всемирном тяготении. Но по голове Ньютона ничего не било.
Теория Ньютона объясняла гравитацию как некую силу. Но в последствии появилась теория Эйнштейна, в основе которой подход геометрический. Если простыми словами: крупные объекты искривляют пространство-время вокруг себя, а в это «искривление» попадают другие объекты.
Этот принцип хорошо показан в этом ролике:
Теория Энштейна — является действующей на сегодня.
Насколько важна гравитация?
Очень важна! Гравитация — это одна из сил фундаментальных взаимодействий, которым подчиняется всё, что есть во Вселенной. Вот эти взаимодействия:
Именно благодаря им мир такой, каким мы его знаем. Гравитация в этом списке является самым крупномасштабным, но одновременно и самым слабым взаимодействием, остальные — определяют взаимодействия на уровне частиц.
Как гравитация повлияла на Вселенную
Именно сила притяжение создает звезды и планеты, собирая вместе материал, из которого они сделаны. Гравитация — это то, что удерживает планеты на орбите вокруг Солнца и то, что удерживает Луну на орбите вокруг Земли.
Роль гравитации для землян
Те условия, в которых мы живём, были бы невозможны без неё. Она удерживает нашу планету на одинаковом расстоянии от Солнца, не позволяет атмосфере покинуть пределы Земли, как и всему, что находится на её поверхности. Гравитационное притяжение Луны притягивает к себе моря, вызывая приливы океана.
Луна и приливы на Земле
Гравитация очень важна для нас. Мы не могли бы жить на Земле без неё. Тяготение Солнца удерживает Землю на орбите вокруг него на постоянном комфортном для жизни расстоянии. Сила притяжения удерживает нашу атмосферу и воздух, которым мы дышим.
Гравитация — это то, что скрепляет наш мир.
Однако гравитация не везде одинакова на Земле. Она немного сильнее в местах с большей массой под землей, чем в местах с меньшей массой.
Есть ли гравитация у человека?
У каждого материального объекта есть своя сила притяжения, и человек не является исключением.
О выходе новых статей рассказываем в соцсетях
Что такое Солнце — описание, структура, образование, эволюция, орбита, исследование и факты
Солнце является основным источником энергии для Земли и всей Солнечной системы. Без него жизнь на нашей планете была бы невозможна. Неслучайно у многих древнейших цивилизаций (например, у египтян) именно бог Солнца считался верховным божеством, которому все остальные Боги были подчинены. Однако современная наука может рассказать о нашем светиле значительно больше, чем древнеегипетские мифы. Какие процессы протекают внутри Солнца, какова история этой звезды, и какое будущее ожидает ее через миллиарды лет?
Общая характеристика
Солнце – это огромный разогретый шар из газа, чей диаметр оценивается в 1,392 млн км. Это в 109 раз больше диаметра нашей планеты. На звезду приходится 99,87% всей массы Солнечной системы.
С Земли кажется, что светило имеет желтый цвет, однако это иллюзия, связанная с влиянием атмосферы нашей планеты на солнечный свет. На самом деле Солнце излучает почти белый свет.
Солнце – это одна из сотен миллиардов звезд галактики Млечный путь. Ближайшая к Солнцу звезда – это Проксима Центавра, находящаяся от неё на расстоянии 4,24 световых лет. Для сравнения – расстояние от Земли до Солнца, принимаемое за астрономическую единицу (а.е.), солнечный свет проходит всего за 8,32 минут.
По астрономической классификации Солнце относится к типу «желтых карликов». Это значит, что оно не так и велико по сравнению с размерами других звезд, но довольно ярко светит. Наше светило входит 15% самых ярких звезд Млечного Пути. Вместе с тем в галактике есть звезды, чей радиус превышает солнечный в 2000 раз!
Источником тепла, излучаемого звездой, являются термоядерные реакции. В центре Солнца атомы водорода сливаются друг с другом, в результате чего образуется атом гелия и некоторое количество энергии. Это реакция называется протон-протонным циклом, на него приходится порядка 98% энергии, вырабатываемой светилом. Однако имеют место и иные реакции, в ходе которых «сгорают» такие элементы, как гелий, углерод, кислород, неон и кремний, а образуются металлы (железо, магний, кальций, никель) и другие элементы (сера). Все эти процессы называют звездным нуклеосинтезом.
Влияние Солнца на окружающие небесные тела огромно. Солнечный ветер (частицы вещества, излучаемого звездой), доминируют в межпланетном пространстве на расстоянии до 100-150 а.е. от светила. Считается, что гравитация нашей звезды определяет орбиты тел, находящихся даже на расстоянии светового года от неё (в облаке Оорта).
Само Солнце также вращается вокруг своей оси. Так как оно состоит из газов, то разные его слои вращаются с разной угловой скоростью. Если в районе экватора период обращения составляет 25 дней, то на полюсах он увеличивается до 34 дней. Более того, последние исследования показывают, что внутренние области совершают оборот значительно быстрее, чем внешняя оболочка.
Таблица «Основные физические характеристики Солнца»
| Средний диаметр | 1 392 000 км |
| Длина экватора | 4 370 000 км |
| Масса | 1,9885•10 30 кг (примерно 333 тысячи масс Земли) |
| Площадь поверхности | 6 триллионов км² |
| Объем | 1,41•10 18 км³ |
| Плотность | 1,409 г/м³ |
| Температура на поверхности | 6000° С |
| Температура в центре звезды | 15 700 000° С |
| Период вращения вокруг своей оси (на экваторе) | 25,05 дней |
| Период вращения вокруг своей оси (на полюсах) | 34,3 дня |
| Наклон оси вращения к эклиптике | 7,25° |
| Минимальное расстояние до Земли | 147 098 290 км |
| Максимальное расстояние до Земли | 152 098 232 км |
| Вторая космическая скорость | 617 км/с |
| Ускорение свободного падения | 27,96g |
| Светимость (мощность излучения) | 3,828•10 26 Вт |
Состав Солнца
Основными элементами, из которых состоит наша звезда, являются водород (73,5% солнечной) и гелий (24,9%). На все остальные элементы приходится примерно 1,5%.
Химический состав светила непостоянен – он меняется из-за превращений, происходящих во время термоядерных реакций. На заре своего существования Солнце почти полностью состояло из водорода. В ходе термоядерных реакций этот элемент превращается в гелий, поэтому его массовая доля падает. Гелий также превращается в более тяжелые элементы, однако, однако в целом его доля возрастает. Изменения химического состава звезд оказывают огромное влияние на процессы их эволюции.
Строение Солнца
Конечно, у Солнца, состоящего из газов, нет привычной нам твердой поверхности. Значительную ее часть составляет атмосфера, которая по мере движения к центру светила уплотняется. Тем не менее принято выделять 6 «слоев», из которых состоит звезда. Три из них являются внутренними, а следующие три образуют солнечную атмосферу.
Внутреннее строение Солнца
Внутренняя структура нашей звезды включает следующие слои:
В центре светила располагается ядро. Именно в этой области идут термоядерные реакции. Радиус ядра оценивается в 150 тыс. км. Температура здесь не опускается ниже 13,5 млн градусов, а давление доходит до 200 млрд атм. Из-за этого вещество здесь находится в крайне плотном состоянии. Его плотность составляет 150 г/куб. см. Это в 7,5 раз выше плотности золота. Именно такие условия необходимы для протекания термоядерных реакций. Надо понимать, что именно в ядре вырабатывается энергия, которую и излучает Солнце. Все остальные области звезды лишь обогреваются ядром, но сами ее не вырабатывают.
Зона лучистого переноса
Над ядром располагается зона радиации, которую также именуют зоной лучистого переноса. Ее внешняя граница проходит по сфере радиусом 490 тыс. км. Температура постепенно падает от отметки в 7 млн градусов на границе с ядром до 2 млн градусов у внешней границы. Также и плотность вещества снижается с 20 до 0,2 г/куб. см. Тем не менее из-за высокой плотности атомы водорода не могут двигаться. То есть если при нагреве, например, воды ее теплые слои поднимаются на поверхность, перенося туда тепло, то здесь такой механизм не работает – вещество остается неподвижным. Единственный способ энергии пробраться через зону радиации – это длительная цепочка поглощений и излучений фотонов атомами водорода. Из-за этого фотон, возникший при термоядерной реакции в ядре, в среднем «пробирается» наружу через зону радиации примерно 170 тыс. лет!
Зона конвективного переноса
Выше располагается зона конвективного переноса толщиной 200 тыс. км. Здесь плотность уже невысока, и вещество активно перемешивается – нагретые газы поднимаются наверх, отдают тепло, остывают и снова погружаются вниз. Скорость газовых потоков может достигать 6 км/с. Именно это движение порождает магнитное поле Солнца. Температура на поверхности падает до 6000° С, а плотность на три порядка ниже плотности земной атмосферы.
Атмосфера
Атмосфера Солнца состоит из следующих слоев:
Фотосфера
Нижний слой атмосферы называют фотосферой. Именно она излучает тот свет, который согревает планеты Солнечной системы. Толщина фотосферы колеблется от 100 до 400 км. На внешней границе фотосферы температура падает до 4700° С.
Хромосфера
Над фотосферой располагается хромосфера – слой толщиной около 2000 км. Её яркость очень мала, поэтому с Земли её можно наблюдать довольно сложно. Удобнее всего это делать во время солнечных затмений. Она имеет специфический красный оттенок. В хромосфере можно наблюдать спикулы – столбы плазмы, выбрасываемые из нижних слоев хромосферы. Время существования одной спикулы не превышает 10 минут, а длина доходит до 20 тыс. км. Одновременно в хромосфере находится около миллиона спикул. Интересно, что с увеличением высоты температура хромосферы не падает, а растет, и на верхней границе может доходить до 20 000° С.
Корона
Верхний слой атмосферы называется короной. Ее верхняя граница до сих пор четко не определена. Вещество в ней крайне разрежено, однако температура в ней может достигать нескольких миллионов градусов. На сегодня ученым не удалось полностью объяснить, за счет каких механизмов солнечная корона разогревается до такой температуры. В короне можно наблюдать протуберанцы – выбросы солнечного вещества, чья высота над поверхностью звезды может достигать 1,7 млн км.
Магнитное поле Солнца
У Солнца есть магнитное поле. Исследователи выделяют глобальное поле звезды и множество локальных полей.
Глобальное поле обладает цикличностью. Его напряженность колеблется с частотой 11 лет, при этом наблюдаются изменения в частоте появления солнечных пятен. Такой цикл называют «циклом Швабе» по фамилии ученого, заметившего ещё в XIX веке, что количество солнечных пятен на поверхности светила меняется циклически. Лишь позже стала очевидна связь этого явления с процессами в зоне конвективного переноса и колебаниями магнитного поля. В начале XX века стало ясно, что за один цикл Швабе полярность магнитного поля меняется на противоположное. То есть Солнцу нужна два 11-летних цикла, чтобы магнитное поле вернулось к начальному состоянию. В связи с этим выделяют 22-летний цикл, известный как «цикл Хейла».
В разных районах Солнца могут наблюдаться и малые, то есть локальные магнитные поля. Их напряженность может в тысячи раз превышать напряженность глобального поля, однако время их существования редко превышает несколько десятков дней. Особенно часто локальные поля наблюдаются в районе солнечных пятен. Дело в том, что эти пятна как раз и являются теми точками, через которые магнитные поля из внутренних областей выходят наружу.
Жизненный цикл Солнца
Возраст Солнца оценивается учеными в 4,5 млрд лет. Сформировалось оно из газопылевого облака, которое постепенно сжималось под действием собственной гравитации. Из этого же облака возникли планеты и почти все остальные объекты в Солнечной системе. Когда в центре сжимающегося облака плотность, а вместе с ней температура и давление выросли до критических значений, началась термоядерная реакция – так зажглось Солнце.
В ходе термоядерных реакций масса Солнца постепенно уменьшается. Каждую секунду 4 млн тон солнечного вещества преобразуется в энергию. Вместе с тем звезда разогревается. Каждый 1,1 млрд лет яркость Солнца увеличивается на 10%. Это значит, что ранее температура на Земле была значительно ниже, чем сейчас, а на Венере, возможно, была жидкая вода или даже жизнь (сейчас средняя температура на поверхности Венеры составляет 464° С). В будущем же яркость Солнца будет возрастать, что будет вести к росту температуры на Земле. Через 3,5 млрд лет яркость светила вырастет на 40%, и условия на Земле станут такими же, как и на Венере. С другой стороны, Марс также разогреется и станет более пригодным для жизни. Таким образом, в ходе эволюции звезды так называемая «зона обитаемости», постепенно удаляется от Солнца.
Постепенно из-за выгорания водорода ядро будет уменьшаться в размерах, а вся звезда в целом – увеличиваться. Через 6,4 млрд лет водород в ядре закончится, радиус звезды в этот момент будет больше современного в 1,59 раз. В течение 700 млн лет звезда расширится до 2,3 современных радиусов.
Далее рост температуры приведет к тому, что термоядерные реакции горения водорода запустятся уже не в ядре, а в оболочке звезды. Из-за этого она резко расширится, и ее внешние слои будут достигать современной земной орбиты. Однако к тому моменту светило потеряет значительную часть своей массы (28%), что позволит нашей планете перейти на более отдаленную орбиту. Солнце в этот период своей жизни, который продлится 10 млн лет, будет являться красным гигантом.
После из-за роста температуры в ядре до 100 млн градусов там начнется активная реакция горения гелия – «гелиевая вспышка». Радиус светила сократится до 10 современных радиусов. На выгорание гелия уйдет порядка 110 млн лет, после чего звезда снова расширится и станет красным гигантом, но эта стадия будет длиться уже 20 млн лет.
Из-за пульсаций, связанных с изменениями температуры Солнца, его внешние слои отделятся от ядра и образуют планетарную туманность. Само же ядро превратится в белый карлик – объект, чьи размеры будут сопоставимы размерами Земли, а масса будет равна половине современной солнечной массы. Далее этот карлик, состоящий из углерода и кислорода, будет постепенно остывать. Никаких термоядерных реакций в белом карлике идти не будет, поэтому со временем (за десятки млрд лет) он превратится в черный карлик – остывшую плотную массу вещества. На этом эволюция Солнца завершится.
Орбита и расположение Солнца в галактике Млечный путь
Солнце вместе со всей Солнечной системой вращается относительно центра Млечного пути, в котором располагается огромная черная дыра. Расстояние от нее до нашего светила составляет 26 тыс. св. лет. Один оборот Солнечная система совершает примерно за 225-250 млн лет. Скорость движения звезды относительно центра галактики составляет 225 км/с.
Исследование Солнца
Изначально люди относились к Солнцу как к божеству, дающему людям свет. Древние астрономы полагали, что наше светило – это лишь одна из планет, к которым также относили и Луну. Поэтому в честь него, как и в честь других планет, нередко называли дни недели. И сегодня в английском языке воскресенье носит название «Sunday», что переводится как «день Солнца». В 800 г. до н. э. китайцы впервые обнаружили на Солнце пятна.
Аристарх Самосский в III в. до н. э. первым предположил, что именно Земля вращается вокруг Солнца, а не наоборот. Но лишь во времена Коперника и Галилея эта теория была принята научным сообществом. Тогда же начались исследования Солнца с помощью телескопа. Галилей понял, что солнечные пятна – это часть светила. Изучая их, он понял, что звезда вращается вокруг своей оси, и даже смог определить период обращения.
В 1672 г. Д. Кассини смог достаточно точно рассчитать расстояние до светила. Для этого он определял положение Марса на небосводе в Париже и Кайенне (Южная Америка). Он получил значение в 140 млн км.
В XIX в. физики стали изучать спектр солнечного света. Этот метод позволял определить химический состав звезды. В 1868 г. было обнаружено, что в состав светила входит элемент, до того неизвестный человечеству. Его назвали гелием.
Большой загадкой для ученых оставалась природа энергии, излучаемой Солнцем. Выдвигались ошибочные версии, что звезда нагревается за счет падения на нее метеоритов или за счет гравитационного сжатия. Лишь с открытием ядерных реакций физики смогли предположить, что источник солнечного тепла – это термоядерный синтез.
Дальнейшее изучение Солнца связано с развитием космонавтики. С помощью советских аппаратов «Луна-1» и «Луна-2» в 1959 г. был открыт солнечный ветер.
Интересные факты о Солнце
Для любого объекта, излучающего тепло, можно посчитать отношение мощности к его объему. Оказывается, что удельная мощность Солнца примерно в тысячу раз меньше, чем удельная мощность человеческого организма! Это означает, что огромный объем выделяемого светилом тепла в первую очередь объясняется его гигантскими размерами.
Периодически всплески солнечной активности приводят к геомагнитным бурям. Мощнейшая из них произошла в 1859 г. В результате на Земле перестала работать телеграфная связь, а северное сияние наблюдалось даже над Кубой.
Сейчас общепризнанна теория, что Солнце образовалось из газопылевого облака. Однако откуда появилось само облако? Ученые предполагают, что оно является остатком предыдущих звезд. Химический анализ показывает, что Солнце является звездой уже третьего поколения. Это значит, что вещество, из которого состоит светило, ранее входило в состав двух других звезд, уже прекративших существование.
Хотя большинство планет вращаются вокруг Солнца в плоскости эклиптики, экватор самой звезды не совпадает с этой плоскостью, а наклонен на 7°. Эту аномалию до сих пор не удалось объяснить. Возможно, причиной этого является существование ещё одной планеты в Солнечной системе, чья орбита лежит не в плоскости эклиптики, а под углом к ней. Ряд наблюдений подтверждает существование Девятой планеты, но пока что говорить об ее открытии преждевременно.
Видео
Список использованных источников
Почему земля не улетает в космос
Земля, как и другие планеты, вращается вокруг Солнца по своей орбите, которая имеет форму эллипса. Хорошо знакомый со школьной программы закон тяготения гласит о взаимном притяжении таких огромных астрономических тел как Солцне и Земля.
Причем тело с меньшей массой двигается в сторону тела с большой массой. Согласно этого закона наша Земля должна упасть на Солнце. Давайте выясним, почему Земля не падает на Солнце, и за счет какой сдерживающей силы этого не происходит!
Сила удерживающая планету Земля от падения на Солнце
Оказывается, что само по себе падение существует, причем постоянно! Да, Земля находится в состоянии постоянного падения в сторону Солнца. И если бы Земля не вращалась вокруг Солнца, — это бы давно уже произошло.
И эта сила, как вы уже догадались, всегда равна силе притяжения. То есть скорость 30 км/с, с которой Земля движется по своей орбите, создает силу, которая постоянно отклоняет траекторию полета Земли от перпендикулярно направленного падения в сторону Солнца.
Вдумайтесь как отлажен этот механизм, создающий этот неизменный баланс сил, который существует более чем 5 млрд. лет. В случае если бы скорость была больше, мы бы постоянно отклонялись от Солнца, и в случае уменьшения ровным счетом наоборот.
Расчет гравитационной силы между Землей и Солнцем
Можно ли посчитать эту самую силу притяжения, которая возникает между Землей и Солнцем? Конечно. Для этого достаточно знать их массы, взаимное расстояния друг от друга и постоянную гравитационную константу. Стоит отметить, что расстояния между планетами и Солнцем приводится в справочниках усредненные. На самом деле из-за эллипсообразных форм орбит это расстояние в течении года для каждой планеты разное относительно Солнца.
Все то же эффект заставляет быть на своих орбитах и другие планеты Солнечной системы. Отличие состоит лишь в силах притяжения. Для каждой планета присуще своя орбитальная скорость, которая создает противодействующую центробежную силу равной силе притяжения.
Земля имеет форму шара. Но если это так, то почему с ее поверхности не падают предметы, на ней находящиеся. Все происходит как раз наоборот. Подброшенный вверх камень возвращается назад, падают вниз снежинки и капли дождя, летит вниз опрокинутая со стола посуда. Всему виной земная гравитация, которая притягивает к земной поверхности все материальные тела.
Получается, что между всеми телами, в том числе и космическими, возникают силы притяжения. Если следовать логике, то меньшее тело, коим, например, является та же Луна, должно обязательно упасть на Землю. Аналогичную версию можно выдвинуть и по поводу нашей Солнечной системы. По идее, все входящие в нее планеты, должны были бы давно упасть на Солнце. Однако этого не происходит. Возникает вполне логичный вопрос, а почему?
Во- первых, все планеты Солнечной системы держаться около солнца, благодаря его огромной силы тяготения, и не падают на него только потому, что находятся в постоянном движении, которое происходит по эллиптической орбите. То же самое можно сказать и о Луне, которая также движется вокруг Земли, а поэтому на нее и не падает. Если бы не было сил тяготения, то не было бы и Солнечной системы. Земля свободно странствовала бы по космосу, оставаясь пустынной и безжизненной.
Аналогичная участь постигла бы и ее спутник, Луну. Она бы не кружилась вокруг Земли по эллиптической орбите, а давно бы выбрала для себя самостоятельный маршрут. Но, попав в зону действия земной гравитации, она вынуждена менять прямолинейную траекторию движения, на эллиптическую. Если бы не постоянное движение Луны, она давно бы упала на Землю. Получается, что до тех пор, пока планеты движутся вокруг Солнца, они на него упасть не могут. А все потому, что на них постоянно действуют две силы, сила тяготения и сила инерции движения. В результате все планеты движутся не по прямой, а по эллиптической орбите.
Собственно говоря, существующий порядок во Вселенной сохраняется только благодаря закону всемирного тяготения, который был открыт Исааком Ньютоном. Ему подчиняются все космические объекты, включая искусственные спутники Земли, запущенные человеком. Те же приливы и отливы, свидетелями которых мы являемся, также обусловлены действием взаимных сил тяготения Луны, Земли и Солнца. При этом действия Луны более выражены, так она находится намного ближе к Земле, нежели Солнце.
И все же, почему Земля не падает на Солнце, ведь ее масса, по сравнению с небесным светилом, в сотни тысяч раз меньше, и по логике, она должна к нему моментально прилипнуть? Это обязательно произошло бы, но только в том случае, если бы наша планета остановилась. Но так как она движется вокруг Солнца со скоростью 30 километров в одну секунду, то этого и не происходит. Улететь от него она также не может, ввиду огромных сил солнечного притяжения. В результате, прямолинейное движение Земли постепенно искривляется, и переходит в эллиптическое. Аналогично движутся и другие планеты Солнечной системы.
Столь высокие скорости вращения планет ученые связали с особенностью образования Солнечной системы. По их мнению, она возникла из быстро вращающегося космического облака, которое подверглось гравитационному сжатию к центру, из которого, впоследствии, и возникло Солнце. Само же облако имело как угловую, так и поступательную скорости. После сжатия, их значение увеличилось, и затем было передано образовавшимся планетам. Поступательно движутся не только планеты Солнечной системы, но и она сама, причем, со скоростью 20 км/час. Траектория этого движения направлена в сторону созвездия «Геркулес».
Что явилось причиной вращения и поступательного движения самого пылевого облака?
Ученые сходятся во мнении, что так ведет себя вся Галактика. При этом все объекты, расположенные ближе к ее центру, вращаются с большей скоростью, а те, что дальше- с меньшей. Возникшая разность сил разворачивает Галактику, чем и обусловлено сложное движение входящих в нее газовых комплексов. Кроме того, на траекторию их движения оказывают влияние галактические магнитные поля, взрывы звезд и звездный ветер.
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ КОСМОСА. ВСЕЛЕННАЯ И ЕЁ УСТРОЙСТВОКАКИЕ ПРИБОРЫ ПОМОГАЮТ ИЗУЧАТЬ СОЛНЦЕ?
Как астрономы изучают Солнце? Им на помощь приходит целый ряд специальных инструментов. Например, спектроскоп используется для изучения раскаленных газов Солнца. Он может объяснить, какие химические вещества определяют цвета, исходящие от Солнца. Другой прибор — спектрограф. Он дает возможность ученым делать постоянные записи спектра солнечного излучения.
Спектрогелиоскоп позволяет астрономам узнать, как различные вещества распределены на Солнце. Каких веществ больше, каких меньше, каково их соотношение. Когда к спектрогелиоскопу присоединяется фотооборудование, он называется спектрогелиограф.
Коронограф — это специальный вид телескопа. С помощью коронографа астрономы могут фотографировать солнечную корону, не дожидаясь затмения Солнца.
Радиотелескоп позволяет ученым изучать радиоволны, излучаемые Солнцем.
Атмосфера Земли поглощает большую часть солнечной радиации, достигающей нашей планеты, поэтому ученые установили приборы выше атмосферы. Это космические зонды. Они помогают больше узнать о Солнце.
СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГИЯ ИЗ КОСМОСА
Солнце излучает свет и теплоту, оно является также источником радиоизлучения, рентгеновского и ультрафиолетового излучения. От Солнца идет поток электрически заряженных частиц. Каждый из этих видов излучения оказывает влияние на жизнь на Земле. Большая часть энергии Солнца рассеивается в космическом пространстве. Земли достигает. лишь миллиардная часть от общего количества энергии, излучаемой Солнцем. От того излучения, которое падает на Землю, отражается и рассеивается около одной трети. Солнечной энергией нагревается атмосфера, поверхность материков и океанов. Использование солнечной энергии могло бы принести большую пользу народному хозяйству. Селиотехникой называют различные устройства и установки, использующие солнечную энергию — солнечные батареи, теплицы, водонагреватели, сушилки, опреснители. Используют сфокусированные солнечные лучи для плавления металлов. Создаются солнечные электростанции. Применить солнечную энергию можно везде, преобразуя ее в электрическую. Этому способствуют полупроводниковые батареи. Они к тому же служат для получения электроэнергии в космосе, являясь источниками электропитания искусственных спутников Земли и автоматических межпланетных станций.
Перспективы использования излучения Солнца для электроснабжения Земли огромны, например, использование космических солнечных электростанций, размещаемых на орбите на высоте 36000 км над поверхностью Земли. Основной элемент космической электростанции — система солнечных батарей и других преобразователей, преобразующих энергию излучения Солнца в энергию электромагнитных волн сверхвысокой частоты, излучение которых передается на Землю в виде сфокусированного луча. На Земле сверхчастотное излучение улавливается приемной антенной, преобразуется в электрический ток промышленной частоты и передается потребителям. Преимущества космических электростанций перед наземными: они экологически чистые, т.е. не загрязняют окружающую среду, безопасны, не расходуют ресурсы полезных ископаемых Земли, экономически очень выгодны, так как имеют большую мощность. Однако главная трудность в реализации проектов космических электростанций — это высокая стоимость доставки в космос элементов электростанции.
ПОЧЕМУ ЗЕМЛЯ НЕ ПАДАЕТ НА СОЛНЦЕ?
Действительно, странно: Солнце огромными силами тяготения удерживает около себя Землю и все другие планеты Солнечной системы, не дает им улететь в космическое пространство. Странно, казалось бы, то, что Земля около себя удерживает Луну. Между всеми телами действуют силы тяготения, но не падают планеты на Солнце потому, что находятся в движении, в этом-то и секрет. Все падает вниз, на Землю: и капли дождя, и снежинки, и сорвавшийся с горы камень, и опрокинутая со стола чашка. А Луна? Она вращается вокруг Земли. Если бы не силы тяготения, она улетела бы по касательной к орбите, а если бы она вдруг остановилась, то упала бы на Землю. Луна, вследствие притяжения Земли, отклоняется от прямолинейного пути, все время как бы «падая» на Землю. Движение Луны происходит по некоторой дуге, и пока действует гравитация, Луна на Землю не упадет. Так же и с Землей — если бы она остановилась, то упала бы на Солнце, но этого не произойдет по той же причине. Два вида движения — одно под действием силы тяготения, другое по инерции — складываются и в результате дают криволинейное движение.
Закон всемирного тяготения, удерживающий в равновесии Вселенную, открыл английский ученый Исаак Ньютон. Когда он опубликовал свое открытие, люди говорили, что он сошел с ума.
Закон тяготения определяет не только движение Луны, Земли, но и всех небесных тел в Солнечной системе, а также искусственных спутников, орбитальных станций, межпланетных космических кораблей.
НА ЧЕМ ДЕРЖИТСЯ ЗЕМЛЯ?
Почему тела не улетают с поверхности вращающейся Земли? На чем держатся планеты? Почему они движутся вокруг Солнца, а не улетают от него прочь? Ответов на эти вопросы долгое время не было. Открытием истины мы обязаны великому английскому ученому И.Ньютону. Он пришел к мысли о существовании сил тяготения между всеми телами Вселенной, В результате открытия Ньютона выяснилось, что множество, казалось бы, разнородных явлений — падение свободных тел на Землю, видимые движения Луны и Солнца, океанские приливы и т.д. — представляют собой проявления одного и того же закона природы: закона всемирного тяготения. Между всеми телами Вселенной, говорит этот закон, будь то песчинки, горошинки, камни или планеты, действуют силы взаимного притяжения (или силы гравитации, как еще их называют). На первый взгляд, закон кажется неверным: мы что-то не замечали, чтобы притягивались друг к другу окружающие нас предметы. Земля притягивает к себе любые тела, в этом никто не усомнится. Но, может быть, это особое свойство Земли? Нет, это не так. Притяжение двух любых предметов невелико и лишь поэтому не бросается в глаза. Тем не менее в результате специальных опытов его можно обнаружить.
Закон всемирного тяготения, и только он, объясняет устойчивость Солнечной системы, движение планет и других небесных тел.
Земля держится на орбите силами притяжения Солнца. Круговое движение планет происходит так же, как круговое движение камня, закрученного на веревке. Силы гравитации — это невидимые «канаты», заставляющие небесные тела двигаться по определенным путям.
Великий Ньютон не только утверждал существование сил тяготения, но и открыл закон тяготения, т.е. показал, от чего зависят эти силы.
