Что такое радиактивный распад ?

(слайд 2)

Радиоактивный распад - это спонтанный распад атомного ядра, приводящий к высвобождению энергии и вещества из ядра. Помните, что радиоизотоп имеет нестабильные ядра, которые не имеют достаточно энергии связи, чтобы удерживать ядро вместе. Радиоизотопы хотели бы быть стабильными изотопами, поэтому они постоянно меняются, чтобы попытаться стабилизировать. В этом процессе они высвобождают энергию и материю из своего ядра и часто трансформируются в новый элемент. Этот процесс называется трансмутацией, является изменение одного элемента в другой в результате изменений внутри ядра. Процесс радиоактивного распада и трансмутации будет продолжаться до тех пор, пока не образуется новый элемент, который имеет стабильное ядро и не является радиоактивным. Трансмутация может происходить естественным или искусственным путем.

Туманная теория происхождения Солнечной системы.

 

Любая модель формирования Солнечной системы должна объяснять следующие факты:

· 1. Все орбиты планет прогрессируют (т. е. если смотреть сверху на Северный полюс Солнца все они вращаются против часовой стрелки).

· 2. Все планеты (кроме Плутона) имеют орбитальные плоскости, которые наклонены относительно друг друга менее чем на 6 градусов друг к другу (то есть все в одной плоскости).

· 3. Земные планеты плотны, каменисты и малы, в то время как юпитерианские планеты газообразны и велики.

I Сжатие межзвездного облака.

(слайд 3)

Солнечная система сформировалась около 4,6 миллиарда лет назад, когда гравитация стянула вместе облако межзвездного газа и пыль низкой плотности (так называемая туманность)

· Туманность Ориона - межзвездное облако, в котором находятся звезды формируются системы и, возможно, планеты.

· Первоначально облако было около нескольких световых лет в поперечнике. Сверхплотность в облаке вызвала сокращение, затем она начала расти, тем самым производя более быстрое сокращение.

· Первоначально большинство движений частиц облака были случайными, однако туманность имела вид сетчатое вращение. По мере того, как коллапс продолжался, скорость вращения облака постепенно увеличивала должный к сохранению углового момента.

Гравитационный коллапс был гораздо более эффективным вдоль оси вращения, чной системы, к поэтому вращающийся шар сжимался в тонкий диск с диаметром 200 АС (0,003 световых года) (в два раза больше орбиты Плутона), также известный как солнечная туманность, причем большая часть массы сосредоточена вблизи центра.

 

· По мере того как облако сжималось, гравитационная потенциальная энергия была преобразована в кинетическую энергию отдельных частиц газа. Столкновения между частицами преобразовали эту энергию в жару (случайное движение). Солнечная туманность стала самой горячей около центра, где большая часть массы была собрана, чтобы сформируйте то протосолнце(облако газа, которое стало солнцем).

· В какой-то момент центральная температура поднялась до 10 млн. К. столкновения между атомами были настолько сильными, что начались ядерные реакции, в этот момент Солнце родилось как звезда, содержащая 99,8% от общей массы.

·  По мере того как температура и плотность увеличивали к центру, так же как и давление, вызывающее чистую силу, направленную наружу. Солнце достигло баланс между гравитационной силой и внутренним давлением через 50 миллионов лет.
Вокруг Солнца тонкий диск рождает планеты, луны, астероиды и кометы.

Крупный план Туманности Ориона получен с помощью HST, раскрывающего то, что кажется дисками пыли и газ, окружающий новообразованные звезды. Эти протопланетные диски охватывают около 0,14 световых лет и, вероятно, похожи в солнечную Туманность.

II Структура диска.

(слайд 4)

· Диск содержал всего 0,2% массы солнечной туманности с частицами, движущимися по круговым орбитам. Вращение диска предотвратило дальнейшее обрушение диска.

· Однородный состав: 75% массы в виде водорода, 25% в виде гелия и все остальные элементы, составляющие всего лишь 2% от общего количества.

· Материал достиг нескольких тысяч градусов вблизи центра из-за высвобождения гравитационной энергии, лед испарился. Материал был в основном газообразным, потому что H остаются газообразными даже при очень низкой температуре. Диск был настолько распростерт, что гравитация не была достаточно сильной, чтобы притянуть материал и сформировать планеты.

Откуда взялись твердые семена для образования планет?

· По мере того, как диск излучал свое внутреннее тепло в виде инфракрасного излучения, температура падает и самые тяжелые молекулы начали формироваться, конденсироваться.

· Существует четкая зависимость между температурой и массой частиц, которые становятся твердыми. В близи Солнца, где температура была выше, конденсировались только самые тяжелые соединения, образуя тяжелые твердые зерна, включая соединения алюминия, титана, железа, никеля и, при несколько более низких температурах, силикатов.

Солнечная система состояла из четырех компонентов:

· Металлы: железо, никель, алюминий. Они конденсируются при T~1600 K и составляют всего 0,2% от диска

· Горные породы: минералы на основе кремния, которые конденсируются при T=500-1300 K (0,4% туманности).

· Лёд: соединения водорода, такие как метан (CH₄ ), аммиак (NH₃ ), вода (H₂O), которые конденсируются при T~150 K и составляют 1,4% от массы.

· Легкие газы: водород и гелий, которые никогда не конденсируются

 

 Метеориты подтверждают эту теорию. Осколок метеорита Альенде с включениями. Включение это богатые алюминием,минералами, которые образовались первыми в солнечной туманности.

 

III Образование планет.

(слайд 5)

Первые твердые частицы были микроскопическими по размеру. Они шли по орбите Солнца, собираясь в более большие и плотные частицы, сталкиваясь друг с другом и соединяясь.Этот процесс называется прирост.

 

· Объекты, образованные аккрецией, называются planetesimals (маленькая планета): они действуют как семена для образования планет. Сначала планетезимали были плотно упакованы. Они слились в более крупные объекты, образуя скопления размером до нескольких километров в поперечнике за несколько миллионов лет, a малое время по сравнению с возрастом Солнечной системы.

· Как только планетезимали вырастали до таких размеров, столкновения становились разрушительными, что приводило к дальнейшим разрушениям. Только самые большие planetesimals выдержали этот процесс фрагментации и продолжила потихоньку врастать в протопланеты путем аккреции планетезималей аналогичного состава.

· В более теплой внутренней Солнечной системе, planetesimals сформированные из камня и металла, материалы, приготовленные миллиарды лет назад в ядрах массивных звезд.

· Эти элементы составляли всего лишь 0,6% материала в солнечной туманности (и чем быстрее происходили столкновения между частицами вблизи Солнца, тем больше их было разрушительные в среднем), так что планеты не могли расти очень большими и не могли оказывать большого притяжения на водород и газообразный гелий.

Следовательно, земные планеты (Меркурий, Венера, Земля и Марс) - это плотные малые миры состоит в основном из 2% более тяжелых элементов, содержащихся в солнечной туманности.

Образование из Юпитера:

· Кроме того, во внешней солнечной туманности планетезимали образовались из льда, камня и металлов.

· Ядра были достаточно большими (по крайней мере, в 15 раз больше массы Земли), чтобы они могли притянуть водород и газообразный гелий из окружающей среды и образуя плотную атмосферу.

· Они стали большими, газообразными, малоплотными мирами, богатыми водородом и гелием.

· Вдали от Солнца (за Нептуном), в самых холодных районах туманности, сохранились ледяные планетезимали.

· Однако плотность диска была настолько мала, что ледяные, пыльные планетезимали могли вырасти только до размеров нескольких километров. Они составляют семью из трех человек. Кометы пояса Койпера, предсказание теории формирования Солнечной системы, которое было подтверждено в 1990 году

· Плутон не вписывается в категорию земной или юпитерианской планеты-она мала, как и все остальные земные планеты, но находится далеко от Солнца и имеет низкую плотность так же, как юпитерианские планеты. На самом деле, некоторые астрономы считают, что Плутон принадлежит к семейству комет.

· Пояс астероидов - расположенный между Марсом и Юпитером, от 1000 км до нескольких метров. Считается, что это обломки пласта Солне оторая не могла образовать планету из-за гравитации Юпитера. Когда астероиды сталкиваются они производят небольшие фрагменты, которые иногда падают на Землю. Эти скалы называются метеориты и предоставить ценную информацию о первобытной солнечной туманности. Большинство из этих фрагментов имеют размер песчинок. Они сгорают в атмосфере Земли, заставляя их светиться, как метеоры (или падающие звезды).