Номер 9, 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 9, страница 274.

Условие.

9. Что является основным источником энергии Солнца и других звёзд?

Решение.

9. Что является основным источником энергии Солнца и других звёзд?

Решение

Основным источником энергии Солнца и других звёзд являются термоядерные реакции синтеза, протекающие в их недрах при чрезвычайно высоких температурах (порядка 15 миллионов кельвинов в центре Солнца) и давлении. В звёздах, подобных Солнцу, преобладает так называемый протон-протонный цикл. В ходе этого цикла из четырёх протонов (ядер атома водорода) образуется одно ядро гелия (альфа-частица). Суммарная реакция выглядит следующим образом: $4{}^1\text{H} \rightarrow {}^4\text{He} + 2e^+ + 2\nu_e + E$.

Масса образовавшегося ядра гелия немного меньше, чем суммарная масса четырёх исходных протонов. Эта разница масс, называемая дефектом масс ($\Delta m$), превращается в огромное количество энергии ($\text{E}$) в соответствии со знаменитой формулой Эйнштейна: $E = \Delta m c^2$, где $\text{c}$ — скорость света. Эта выделяющаяся энергия в виде фотонов и нейтрино поддерживает высокую температуру звезды, противодействует гравитационному сжатию и является источником её излучения. В более массивных звёздах доминирует другой цикл — CNO (углеродно-азотно-кислородный), но его конечный результат тот же: превращение водорода в гелий с выделением энергии.

Ответ: Основным источником энергии Солнца и других звёзд является термоядерный синтез — процесс слияния лёгких атомных ядер (преимущественно водорода) в более тяжёлые (гелий) в ядре звезды, сопровождающийся выделением колоссального количества энергии из-за превращения части массы в энергию.

10. Расскажите о гипотезе происхождения Солнечной системы.

Решение

Современная научная гипотеза происхождения Солнечной системы, называемая небулярной гипотезой, предполагает, что около 4,6 миллиарда лет назад Солнечная система образовалась из гигантского межзвёздного молекулярного облака газа и пыли — солнечной туманности.

Процесс формирования можно разделить на несколько ключевых этапов:

1. Гравитационный коллапс. Под действием внешнего толчка (например, ударной волны от взрыва сверхновой) или из-за внутренней гравитационной неустойчивости, облако начало сжиматься (коллапсировать) под действием собственной гравитации.

2. Формирование протопланетного диска. В процессе сжатия, из-за сохранения углового момента, облако стало вращаться всё быстрее и сплющилось, образовав вращающийся диск — протопланетный диск. В центре этого диска скопилась бо́льшая часть вещества, разогреваясь и образуя протозвезду — будущее Солнце.

3. Аккреция и образование планет. Внутри диска частицы пыли и льда начали слипаться, образуя всё более крупные объекты. Этот процесс называется аккрецией. Сначала образовались планетезимали (объекты размером в несколько километров), которые затем, сталкиваясь и объединяясь, формировали протопланеты.

4. Разделение планет. Вблизи горячей протозвезды, во внутренней части системы, могли существовать только тугоплавкие вещества (металлы, силикаты), поэтому здесь образовались небольшие каменистые планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс). Дальше от центра, за так называемой «снеговой линией», где температура была достаточно низкой, летучие соединения (вода, аммиак, метан) могли конденсироваться в лёд. Это позволило протопланетам набрать значительно бо́льшую массу и притянуть к себе огромные объёмы водорода и гелия, сформировав газовые гиганты (Юпитер, Сатурн) и ледяные гиганты (Уран, Нептун).

5. Завершение формирования. Когда в центре протозвезды начались термоядерные реакции, родилось Солнце. Возникший мощный солнечный ветер «выдул» остатки газа и пыли из протопланетного диска, прекратив рост планет и очистив межпланетное пространство.

Ответ: Солнечная система, согласно небулярной гипотезе, произошла из гигантского вращающегося облака газа и пыли. В результате гравитационного сжатия в центре облака сформировалось Солнце, а из оставшегося вещества в окружающем его протопланетном диске путём аккреции (слипания) образовались планеты и другие тела Солнечной системы.