Інформація про новину
  • Переглядів: 431
  • Дата: 17-06-2020, 03:20
17-06-2020, 03:20

18. Feltevések és elméletek a naprendszer kialakulásáról

Категорія: Tankönyvek magyar » Csillagászat





Попередня сторінка:  17. A naprendszer és a világegyetem felderítése űrszondák segít...
Наступна сторінка:   19. A nap fizikai jellemzői. A nap szerkezete és energiaforrásai

1. A Naprendszer felépítésének sajátosságai. A Naprendszer felépítésének jellegzetességei, amelyeket a csillagászati kutatások alapján tártak fel, a következők.

1. A Naprendszer össztömegének legnagyobb része (99,87%-a) a Napban összpontosul, amely egy átlagos csillag. A rendszer többi alkotóelemére a Nap tömegének mindössze 1/750 része jut (3.60. ábra). Tehát a Naprendszert a Nap gravitációs tere tartja egyben.

2. A bolygók és aszteroidák keringési pályái megközelítőleg egy síkban helyezkednek el, amely 7°15' szöget zár be a Nap egyenlítőjével. A bolygók keringési pályái majdnem kör alakúak, vagyis az excentricitásuk csak kis mértékben tér el a nullától.

3. Minden bolygó és aszteroida egy irányban kering a Nap körül. A Nap tengelyforgási iránya megegyezik a körülötte keringő égitestek keringési irányával. A bolygók a saját tengelyük körül a Nap körüli keringési irányukkal megegyező irányban forognak. Kivételt képeznek a Vénusz és az Uránusz, amelyek tengelyforgása retrográd (azaz a többi bolygóval ellentétes irányban forognak). Az Uránusz forgástengelye ráadásul csaknem a bolygó keringési síkjában helyezkedik el. A többi bolygó forgástengelyének dőlésszöge a keringési pályájuk síkjához viszonyítva nem haladja meg a 60°-ot.

4. A bolygókat két csoportra osztják: Föld-típusú bolygókra és óriásbolygókra (3.61. ábra). A Föld-típusú bolygók — szilárd testek, viszonylag kis mérettel és tömeggel, de nagy átlagsűrűséggel rendelkeznek, lassan forognak a tengelyük körül és kevés holdjuk van (vagy nincs egy sem). A Nap közelében helyezkednek el. Az óriásbolygók — a Jupiter, a Szaturnusz, az Uránusz és a Neptunusz — jelentősen nagyobb tömeggel és méretekkel rendelkeznek, mint a Föld-típusú bolygók, gyorsan forognak a tengelyük körül, kisebb az átlagsűrűségük és sokkal több holdjuk van. Az óriásbolygók ezenkívül nagyon sűrű légkörrel rendelkeznek, amely főként hidrogénből és héliumból áll.

5. Az impulzusnyomaték (mvr) egyenletesen oszlik meg a Nap és a bolygók között. A Naprendszer teljes impulzusnyomatékának 98%-a a tömeg 0,2%-át adó

bolygók pálya-impulzusmomentuma formájában van jelen. A tömeg 99,8%-át kitevő' Nap ugyanakkor igen lassan forog, így csak a teljes impulzusnyomaték 2%-át tartalmazza.

6. A bolygók holdjainak keringési pályája megközelítőleg kör alakú. A legtöbb hold olyan irányban kering a bolygója körül, mint a bolygó a Nap körül. A nagy holdak keringési pályájának síkja kis szöget zár be a bolygójuk egyenlítőjének síkjával.

Ezeket a sajátosságokat figyelembe kell venni, ha meg akarjuk alkotni a Naprendszert elemeit képező testek évmilliárdokkal ezelőtti kialakulásának modelljét (elméletét).

2. A Naprendszer eredete. A Naprendszer eredetével kapcsolatos elmélet megalkotásához ismernünk kell az égitestek korát. A legújabb adatoknak megfelelően a Föld legrégebbi kőzeteinek becsült kora 4,64 milliárd év. A Holdról ideszállított kőzetek kora 2 és 4,5 milliárd évesre tehető. A vas- és kőzetmeteoritok körülbelül 0,5 - 5 milliárd évesek. A Nap és az egyes csillagok kora a csillagok szerkezetének és fejlődésének elmélete alapján határozható meg. A Nap esetében ez 5 milliárd év, ami megegyezik a rendszert alkotó többi égitest korával. Ez utóbbi megállapítás arra enged következtetni, hogy a Nap és a bolygók ugyanazon gáz- és porfelhőből alakultak ki.

A Nap és a bolygók egy gázfelhőből való kialakulásának ötletét elsőként Immanuel Kant (1724—1804) terjesztette elő 1755-ben, majd Pierre-Simon de Laplace (1749-1827) fejlesztette tovább 1796-ban. A feltevés szerint a Naprendszer egy forgó, forró csillagközi gáz- és porfelhőből alakult ki, amely a gravitáció hatására sűrűsödésnek indult, középpontjában kialakult az ősi Nap, majd a megmaradt anyag egy korongba tömörült, ahol létrejöttek a bolygócsírák, s belőlük a ma ismert bolygók. Viszont ez a feltevés több ellentmondás miatt nem nyert megerősítést. James Jeans (1877-1946) 1919-ben előterjesztett egy újabb feltevést, amely szerint a bolygók anyagát a Napból „szakította ki” egy, a közelében elhaladó csillag, s ez a Napból származó anyag esett szét kisebb részekre, amelyekből idővel kialakultak a bolygók.

A meteoritok és földi kőzetek fizikai-kémiai vizsgálatai azt mutatták, hogy ezek a testek nem gázsűrűsödésekből, hanem szilárd anyagokból alakultak ki. Otto Schmidt (1891-1956), aki bizonyos ideig Kijevben is tanult és dolgozott, 1944-ben kezdte el kidolgozni a bolygók kialakulásával kapcsolatos elméletét, melyben feltételezi, hogy a bolygók a protoplanetáris korong szilárd részecskéiből alakultak ki. Elmélete a mai napig fejlődik.

A Naprendszer kialakulásának és korai fejlődésének több alapvető szakaszát különíthetjük el.

1. Közel 4,6 milliárd évvel ezelőtt a Naprendszer kialakulásának helye közelében egy szupernóva-robbanás következett be. A robbanás következtében keletkező lökéshullám szétterjedt a kozmikus térben, s a hatására a hidrogénből, héliumból és más, különböző összetételű fémszemcsékből, nehéz elemek ritkán előforduló izotópjaiból álló gáz- és porfelhő sűrűsödni kezdett. Az egyre gyorsabb forgás következtében anyagcsomók kezdtek kialakulni a felhőben, amelyek már magukba foglalták a szupernóva szétszóródott anyagát is.

A gravitáció hatására folytatódott a sűrűsödéseket tartalmazó gáz- és porfelhő összehúzódása, s végül lapos, korong alakot vett fel. Végül a felhő középpontjában kialakult legnagyobb gázsűrűsödésből létrejött a korai Nap.

2. A koronggá lapult szoláris felhőben a finom porszemcsék fokozatosan elkezdtek apró csomókba tömörülni, megkötve a környező gázrészecskéket. A parányi, néhány milliméteres tömörülésekből egyre nagyobb, végül akár kilométe-

res nagyságú anyagcsomók — planetezimálok — jöttek létre. Az ütközések során, a sebességüktől és a méretüktől függően összeálltak vagy szétdarabolódtak. Néhány tízmillió év alatt több száz darab 100-1000 km-es nagyságrendű bolygócsíra állt össze belőlük, amelyek ezután további ütközésekkel létrehozták a bolygókezdeményeket, majd a mai bolygókat. A felragyogó Nap „szétfújta” a közelben lévő ősbolygók anyagának jelentős részét. A belső területekről a könnyű elemek (hidrogén, hélium) a Naprendszer külső pereme felé sodródtak ki. Ezért a Nap közelében keletkező planetezimálok teljes egészükben sziklás ásványokból és fémvegyületekből alakultak ki, majd belőlük jöttek létre a Föld-típusú belső bolygók.

A középső hideg területeken levő részecskéket jég borította be, a jövendőbeli óriásbolygók magja gyorsan növekedett, befogva a környező gázt. A szoláris felhő leghidegebb külső területein a lecsapódó anyag csaknem teljesen jeges volt. Számtalan jeges planetezimálból és bolygócsírából keletkezett üstökösmag és jeges aszteroida. A Föld-típusú bolygók közel 100 millió év múlva érték el végleges méreteiket.

3. A következő gravitációs összenyomódás megemelte a hőmérsékletet a bolygókezdemények belsejében, egészen a vas olvadáspontjáig. Ennek következtében a nehéz összetevőik elkezdtek kiválni és a bolygók magja felé mozogni, a legköny-nyebb elemek pedig a felszínre emelkedtek. Több milliárd éven át zajlott a kéreg — a Föld-típusú bolygók külső rétege - kialakulása. A Föld felmelegedését gázok és vízgőz kiválása kísérte. A vízgőz fokozatosan lecsapódott, létrehozva a tengereket és óceánokat, a gázokból kialakult az atmoszféra. A kezdeti fejlődési szakaszokban a légkör jelentősen eltért a maitól.

A bolygók holdjai, amelyek a bolygók keringési irányával megegyező irányban mozognak, ugyanazon folyamatok eredményeként jöttek létre, mint a bolygóik. A bolygók befogták az ellentétes irányban mozgó holdakat.

KÉRDÉSEK A TANULTAKHOZ

1. Magyarázzátok meg röviden Kant, Laplace, Jeans és Schmidt feltevéseit a Nap és a bolygók eredetéről!

2. Nevezzétek meg a Naprendszer eredetének és korai fejlődésének legfontosabb szakaszait!

OLDJUK MEGY EGYÜTT!

1. feladat. Láthatóak-e a Holdról ugyanazok a csillagképek, amelyek a Földön figyelhetők meg?

Felelet. A Föld és a Hold közötti távolság elenyészően kicsi a csillagok távolságához viszonyítva, és a csillagos égbolt képe nem változik, ha a megfigyelő elmozdul a Földről a Holdra. A csillagképek külleme a Föld éves keringése során sem változik.

2. feladat. A holdsarló domború oldalával jobbra fordulva látható a horizont közelében. A horizont melyik oldala felé néztek?

Felelet. Ebben az esetben nyugat felé néztek. A holdsarló fent említett elhelyezkedése azt mutatja, hogy a Nap, amely a Holdhoz viszonyítva jobbra helyezkedik el, az égbolt nyugati részén már a horizont alá süllyedt.

3. feladat. Napnyugta után nyugati irányban látható egy üstökös. A horizonthoz viszonyítva milyen irányba mutat a csóvája?

Felelet. A Nap nyugati irányban, a horizont alatt helyezkedik el. Az üstökös csóvája mindig a Nappal ellentétes irányba mutat. Ezért az üstökös csóvája függőlegesen felfelé irányul, merőlegesen a horizontra (az üstökös kómája lesz közelebb a horizonthoz).

4. feladat. A földi irányító rádióhullámok segítségével irányítja a marsjáró mozgását, amely 30 m-es körzetből közvetít neki panorámaképet. Mekkora legnagyobb biztonságos sebességgel közlekedhet közben a marsjáró, ha a Mars távolsága a Földtől 2,5 CsE?

Felelet. A Mars — Föld — Mars rádiójel késése körülbelül 40 perc. Tehát ahhoz, hogy az irányító idejében megállíthassa a marsjárót egy akadály előtt, a sebessége nem haladhatja meg az 1,25 cm/s értéket.

FELADATOK ÉS GYAKORLATOK

3.1. A megfigyelő rendszeresen ugyanabban a szoláris (csillag-) időben rögzíti az égbolt képét, és állandóan a horizonton látja a Napot. A Föld melyik pontján, és milyen szoláris időben valósítható ez meg?

3.2. Mikor van a Föld legközelebb a Naphoz, és mikor van tőle legtávolabb? Mivel magyarázható a Föld naptávolságának változása?

3.3. Miben különböznének az évszakok a most létezőktől, ha a Föld keringési pályája kör alakú lenne? Hogyan módosulnának az évszakok, ha a Föld keringési pályájának excentricitása 0,5-re növekedne?

3.4. Milyen megfigyelések bizonyítják, hogy a Föld a Nap gravitációs erejének köszönhetően mozog?

3.5. Hogyan különböztethető meg a növekvő Hold a fogyó Holdtól?

3.6. Mivel magyarázható az a tény, hogy a Hold mindig egyazon oldalával fordul a Föld felé?

3.7. Hogyan számítható ki az az időköz, amely alatt a Hold a Földre zuhanna, ha hirtelen megszűnne a Föld körüli keringése?

3.8. Miért tűnik kisebbnek a hamuszürke fénnyel megvilágított Hold átmérője a fényes holdsarlóénál?

3.9. Mi a közös a Naprendszer bolygóiban? Nevezzétek meg a Föld-típusú bolygók és az óriásbolygók közös és eltérő tulajdonságait!

3.10. Melyik bolygók rendelkeznek a legelnyújtottabb keringési pályákkal? Melyik bolygó keringési pályája közelíti meg legnagyobb mértékben a körvonalat?

3.11. Mivel magyarázható, hogy a Jupiter lapult a pólusainál, de a szintén gázokból álló Nap vele ellentétben kerek korongnak látszik a Földről nézve?

3.12. A Mars a Földről szembenállás esetén látható a legjobban. Milyenek a Föld láthatósági feltételei ebben az esetben a Marson?

3.13. A Föld a Marshoz viszonyítva, akár a Vénusz a Földhöz viszonyítva, belső bolygónak számít. Mekkora időközök elteltével válik láthatóvá a Föld a Marsról nézve keleti elongációban?

3.14. Mely bolygókon fedeztek fel poláris jégsapkákat?

3.15. Minden bolygó atmoszférájában vannak olyan részecskék, amelyek sebessége eléri a szökési sebességet, így a bolygók veszítenek a légkörükből. Mivel magyarázható mégis a bolygók atmoszférájának létezése?

3.16*. A Vénusz radiometrikus módszerrel meghatározott hőmérséklete nagyon alacsony (-54 °С). Hogyan egyeztethető ez össze a bolygó felszínén és a légkör alsó részében uralkodó magas hőmérséklettel?

3.17*. Mivel magyarázható, hogy a Jupiternél lassabb tengelyforgási idővel rendelkező Szaturnusz lapultabb a pólusainál, mint a Jupiter?

3.18*. Léteznek-e kettős aszteroidák?

3.19*. Léteznek-e csóva nélküli üstökösök?

3.20*. Mivel magyarázható, hogy a legtöbb meteor a hajnali órákban figyelhető meg, az esti órákban viszont kevesebb látható?

3.21*. Milyen égitestek figyelhetőek meg kizárólag akkor, amikor áthaladnak a földi atmoszférán?

3.22*. Miért nem feltétlenül szükséges áramvonalas formával rendelkeznie annak az űrhajónak, amely a Föld mesterséges holdjáról repül a Holdra?

3.23*. Válasszátok ki a helyes válaszokat a következő kérdésre: a felsoroltak közül melyik fizikai mennyiségek változnak a Földön mért értékeikhez viszonyítva, miközben az űrhajó leszáll a Hold felszínére? 1) Az űrhajós tömege; 2) az űrhajós súlya; 3) az űrhajósra ható gravitációs erő.

3.24*. Mi tartja keringési pályáján a Föld műholdját?

3.25*. A műholdat az egyik esetben egy délkör mentén bocsátották fel, a másik esetben az egyenlítő mentén, a Föld forgásának irányában. Melyik esetben volt szükség kisebb energiaráfordításra?

ELLENŐRIZD A KÉSZSÉGEDET!

Ellenőrző kérdések

1. A Föld melyik részén változatlan az egész év folyamán a nappal hossza?

2. Mikor látható az égbolton egész éjjel a Mars?

3. Látható-e a Vénusz abban az idó'szakban, amikor legközelebb van a Földhöz?

4. Miért nehezen észrevehető az égbolton a Merkúr annak ellenére, hogy időnként fényesebb a Szíriusznál?

5. Miért szerezhetünk több információt az űrteleszkópok segítségével, mint a földi teleszkópok által?

6. Ma a Holdat az első negyedben figyeltük meg. Vissza fogja-e verni a Nap fényét a Hold holnap éjfélkor?

7. A Vénusz távolabb helyezkedik el a Naptól, mint a Merkúr. Mivel magyarázható, hogy a felszíni hőmérséklete sokkal magasabb, mint a Merkúron?

8. Milyen bizonyítékait ismerjük annak, hogy a Marson valaha létezett cseppfolyós halmazállapotú víz?

9. Melyek az óriásbolygók jellegzetességei?

10. Miért tartják a Jupitert nagyon hasonlónak egy csillaghoz?

11. Mi okozza a héliumesőket a Szaturnuszon?

12. Mivel magyarázható az ló különleges színezete?

13. Miről tanúskodik a Jupiter holdjain megfigyelhető számos kráter?

14. Nevezzetek meg saját légkörrel rendelkező holdakat!

15. Miben különbözik a meteor a meteorittói?

16. Az üstökös csóvája a Nap felé irányul, vagy eltaszítódik az ellenkező irányba?

Amit tudok, és amire képes vagyok

• Tudok csillagászati feladatokat megoldani

1. Határozzátok meg, mennyi idő alatt jut el a fény a Naptól a Földig; a Neptu-nuszig; a Naprendszer határáig! A fény sebességét vegyétek egyenlőnek 300 000 km/s-mal!

2. Az aszteroida Nap körüli keringési periódusa 3 év. Ütközhet-e az aszteroida a Földdel, ha az aphéliumban van; ha 3 CsE távolságra van a Naptól?

3. Azt mondják, léteznek olyan éles látással rendelkező emberek, akik szabad szemmel meg tudják különböztetni a nagy krátereket a Holdon. Ellenőrizzétek ezeknek az állításoknak a hitelességét számítások segítségével, figyelembe véve, hogy a legnagyobb kráterek átmérője a Holdon 200 km, a közepes Föld - Hold távolság 380 000 km!

• Tudom használni a forgatható csillagtérképet

4. Használhatjuk-e a forgatható csillagtérképünket a Naprendszer más bolygóin? Bolygóközi repülések során? Más csillagok körül keringő bolygókon?

• Tudok csillagászati megfigyeléseket végezni

5. Binokulár vagy iskolai teleszkóp segítségével megfigyelhetők a Jupiter Gali-lei-holdjai. Határozzátok meg egy Galilei-hold fogyatkozásának időpontját, amikor eltűnik a Jupiter korongja mögött!

TESZTFELADATOK

1. A Földön holdfogyatkozás figyelhető meg. Mit látnak ezen idő alatt a Holdon tartózkodó űrhajósok?

A napkeltét В a Nap delelését C napfogyatkozást

D holdfogyatkozást E napnyugtát

2. A telihold a horizonton van. Melyik napszakban figyelhető meg ez a jelenség Ukrajnában?

A reggel В napközben C este D éjfélkor E soha

3. A felsorolt készülékek közül melyeket tudják használni az űrhajósok a Hold felszínén?

A iránytű В teleszkóp C rádió-vevőkészülék

D televízió E barométer

4. A Föld-típusú bolygók melyikének légkörében mutattak ki kénsavat?

A Merkúr В Vénusz C Föld D Mars

5. Melyik Föld-típusú bolygó rendelkezik legsűrűbb légkörrel?

A Merkúr В Vénusz C Föld D Mars

6. A Naprendszer bolygói közül melyek forognak a többivel ellentétes irányban?

A Vénusz, Jupiter C Jupiter, Szaturnusz

В minden óriásbolygó D Uránusz, Vénusz

7. Melyik bolygón tart leghosszabb ideig egy nap?

A Vénusz В Mars C Jupiter D Uránusz E Föld

8. Miért tűnnek el időnként a Szaturnusz gyűrűi?

A elpárolognak

В eltűnnek a Szaturnusz mögött C eltakarják más bolygók

D a gyűrűk síkja egybeesik a megfigyelő látóirányával E eltakarják a felhők

9. A nagy holdak közül melyik kering a bolygója körül a többivel ellentétes irányban?

A Europe В ló C Callisto D Ganymedes E Triton

10. A felsorolt holdak közül melyik rendelkezik metánt tartalmazó sűrű atmoszférával?

A Phobos В Europe C Titán D Oberon E Triton

11. Melyik holdon fedeztek fel állandóan működő vulkánokat?

A Hold В Deimos C ló D Triton E Charon

12. Meteornak nevezzük azt a jelenséget, amelynek során:

A csillagok hullnak a Földre В kövek esnek a Földre C porrészecskék égnek el a légkörben D villámok figyelhetők meg a légkörben E por lökődik ki a légkörbe

13. Miből áll az üstökös magja?

A jégből és porból В vasból C kövekből

D forró gázokból E vízgőzből 14

14. Mekkora legkisebb sebességgel lépnek be a meteoritok a Föld atmoszférájába?

A 1 m/s В 1 km/s C 11,2 km/s

D 22,2 km/s E 70 km/s F 100 km/s

Csillagunk, amely már 4,59 milliárd éve melegíti sugaraival Földünket, egy a fizika törvényei szerint létező, és saját evolúciós fejlődésének alárendelt, valódi szuperhatalom a Naprendszerben. Ezt a gigantikus méretű termonukleáris kazánt rendszeresen hatalmas robbanások rázzák meg, melyek mindegyike képes lenne szubatomi részecskékre bontani a mi kék földi oázisunkat. 150 millió kilométernyire a Nap felszínétől talán védve érezhetjük magunkat perzselő dühétől. De valóban így van-e? Ahhoz, hogy legalább viszonylagos biztonságban tudhassuk magunkat, az emberiségnek létfontosságú megismerni a Nap minden titkát.

 

Ez a csillagászat tankönyve 11. évfolyamának anyaga Szirotyuk, Mirosnicsenko

 



Попередня сторінка:  17. A naprendszer és a világegyetem felderítése űrszondák segít...
Наступна сторінка:   19. A nap fizikai jellemzői. A nap szerkezete és energiaforrásai



^