Номер 10, страница 274 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 10. Строение Вселенной. Элементы научной картины мира. Параграф 54. Солнце — одна из звёзд нашей Галактики. Вопросы - номер 10, страница 274.

Условие.

10. Расскажите о гипотезе происхождения Солнечной системы.

Решение.

Решение

Современная и наиболее признанная научная гипотеза происхождения Солнечной системы — это небулярная гипотеза (от лат. nebula — «туманность», «облако»). Она объясняет формирование Солнца и всех обращающихся вокруг него объектов из гигантского газопылевого облака. Процесс можно разделить на несколько ключевых этапов.

1. Исходное состояние: гигантское молекулярное облако

Примерно 4,6 миллиарда лет назад на месте будущей Солнечной системы находилась часть огромного, холодного и разреженного облака межзвездного газа и пыли. Это облако состояло преимущественно из водорода (~75%) и гелия (~23%), а также небольшого количества (до 2%) более тяжелых элементов (углерод, кислород, железо и др.), которые были синтезированы в недрах звезд предыдущих поколений и выброшены в космос после их гибели.

2. Гравитационный коллапс

Под воздействием внешнего фактора, например, ударной волны от взрыва сверхновой звезды или гравитационного возмущения от проходящей звезды, одна из областей облака потеряла устойчивость и начала сжиматься под действием собственной гравитации. Этот процесс называется гравитационным коллапсом. По мере сжатия, в соответствии с законом сохранения момента импульса, облако начало вращаться все быстрее и быстрее. Центробежная сила препятствовала сжатию вдоль оси вращения, в результате чего облако стало сплющиваться, принимая форму диска.

3. Формирование протозвезды и протопланетного диска

Более 99% всего вещества облака сконцентрировалось в его центре. Гравитационное сжатие привело к колоссальному росту плотности и температуры в этом центральном сгустке. Так образовалась протозвезда — будущее Солнце. Остальное вещество сформировало вокруг нее плоский вращающийся газопылевой диск, который называют протопланетным диском или солнечной туманностью.

4. Аккреция и образование планетезималей

Внутри протопланетного диска начался процесс аккреции — слипания частиц. Микроскопические пылинки сталкивались и объединялись в более крупные комки благодаря электростатическим силам. Со временем эти комки выросли до размеров гальки, валунов, а затем и до объектов диаметром в несколько километров. Такие тела называют планетезималями. Этот процесс напоминал образование снежного кома.

5. Формирование планет

Крупные планетезимали обладали уже заметной гравитацией и начали притягивать к себе более мелкие тела и пыль, становясь доминирующими объектами на своих орбитах. Их столкновения и слияния приводили к образованию более крупных тел — протопланет. Процесс формирования планет сильно различался в разных частях диска из-за разницы температур:
- Внутренняя часть системы (ближе к Солнцу): Здесь было слишком жарко, и летучие соединения (вода, метан, аммиак) не могли конденсироваться в лед. Твердыми могли быть только тугоплавкие вещества: металлы и силикаты (горные породы). Поскольку их было мало (менее 1% от массы диска), здесь сформировались относительно небольшие, плотные и каменистые планеты земной группы: Меркурий, Венера, Земля и Марс.
- Внешняя часть системы: За так называемой «снеговой линией» (находилась между орбитами Марса и Юпитера) температура была достаточно низкой, чтобы вода, аммиак и метан замерзали, образуя льдинки. Ледяного материала было гораздо больше, чем силикатного. Поэтому здесь смогли сформироваться очень массивные ядра протопланет (примерно в 10 раз массивнее Земли). Эти гигантские ядра обладали настолько мощной гравитацией, что смогли захватить и удержать огромные объемы легких газов — водорода и гелия — из окружающего диска. Так появились газовые гиганты (Юпитер и Сатурн) и ледяные гиганты (Уран и Нептун).

6. Завершающие стадии

Когда температура и давление в ядре протозвезды достигли критических значений, в нем начались реакции термоядерного синтеза — протозвезда «зажглась» и превратилась в полноценную звезду, наше Солнце. Мощное излучение и поток частиц (солнечный ветер) от молодого Солнца «выдули» оставшийся газ и мелкую пыль из системы, прекратив дальнейший рост планет. Оставшиеся после формирования планет планетезимали стали астероидами (во внутреннем поясе), кометами и объектами пояса Койпера (на окраинах системы).

Ответ: Согласно небулярной гипотезе, Солнечная система сформировалась около 4,6 млрд лет назад из вращающегося газопылевого облака. В результате гравитационного коллапса его центральная часть образовала Солнце, а из вещества окружающего протопланетного диска путем аккреции (слипания) частиц сформировались планеты и другие тела. Различие между каменистыми внутренними планетами и газово-ледяными внешними планетами-гигантами объясняется температурным градиентом в диске, который определял, какие вещества могли переходить в твердое состояние на разных расстояниях от молодого Солнца.