Articol stiintific despre sistemul solar(tema4)

Sistemul solar(tema4)

Sistemul solar este alcătuit din Soare și ansamblul de corpuri cerești legate de acesta prin forța gravitațională: cele opt planete, cei 162 desateliți naturali ai acestora, cinci planete pitice, și alte corpuri mai mici (care includ asteroizi, meteoriți, comete, praf, obiectele centurii Kuiperetc.). În centru se află Soarele, iar obiectele cosmice specificate orbitează în general în jurul acestuia.

Pluto a fost considerată cea de-a noua planetă a sistemului solar, până când Uniunea Astronomică Internațională i-a schimbat statutul, pe 24 august 2006, din planetă în planetă pitică (în engleză dwarf planet).

În sens general, o stea împreună cu alte obiecte cerești ce gravitează în jurul său se numește sistem stelar, termenul "solar" referindu-se strict la steaua numită "Soare" (din lat. Sol).

Contextul galactic

În cadrul galaxiei noastre, Calea Lactee, sistemul solar se află pe unul din brațele exterioare, numit Brațul Orion sau „pintenul local”, într-o regiune cu o densitate de materie relativ mică, lucru care se presupune că a avut efecte benefice asupra apariției vieții pe Pământ. Soarele împreună cu întregul sistem solar se află într-o mișcare de revoluție în jurul centrului galaxiei, aflat la o distanță de 25.000—28.000 ani-lumină (aproximativ jumătate din raza galaxiei), cu o perioadă de revoluție de aproximativ 225-250 milioane de ani (anul galactic al sistemului solar). Viteza de deplasare pe această orbită circulară este de aproximativ 220 km/s, iar direcția este orientată spre poziția actuală a stelei Vega.

În imediata apropiere se află sistemul de trei stele Alfa Centauri (din constelația Centaurus), compus dintr-o pereche de stele (Alfa Centauri A și B) asemănătoare Soarelui, în jurul cărora gravitează la o distanță de 0,2 ani-lumină pitica roșie Alfa Centauri C, de o luminozitate relativ mică. Aceasta din urmă este steaua cea mai apropiată de Soare, la o distanță de 4,24 ani-lumină, motiv pentru care mai este numită „Proxima Centauri”. În continuare în ordinea distanței se găsesc:

• Steaua lui Bernard: 6 ani-lumină
• Wolf 359: 7,8 ani-lumină
• Lalande 21185: 8,3 ani-lumină
• Sirius: 8,6 ani-lumină
• UV Ceti: 8,7 ani-lumină
• Ross 154: 9,7 ani-lumină.

[modificare]Caracteristici ale planetelor

Tabelul de mai jos prezintă diametrul, masa și raza orbitală a planetelor, toate cantitățile fiind normalizate la cele ale Pământului.

Dimensiunle planetelor

Planetă	Diametru ecuatorial	Masă	Rază orbitală
Mercur	0.382	0.06	0.38
Venus	0.949	0.82	0.72
Pământ	1.00	1.00	1.00
Marte	0.53	0.11	1.51
Jupiter	11.2	318	5.20
Saturn	9.41	95	9.54
Uranus	3.98	14.6	19.22
Neptun	3.81	17.2	30.06

[modificare]Planete interioare și exterioare

Mercur, Venus, Pământul și Marte sunt clasificate ca planete interioare telurice sau stâncoase. Sunt alcătuite în special din roci și metale, au suprafețe solide și se rotesc încet.

Jupiter, Saturn, Uranus și Neptun sunt clasificate ca giganți gazoși exteriori. Au atmosfere groase alcătuite mai ales din hidrogen și heliu și se rotesc rapid.

Temperaturile de pe Mercur și Venus sunt prea mari pentru a întreține viața, iar pe Marte este foarte frig. Totuși Marte îndeplinește cele 3 condiții minime necesare pentru viață extraterestră.

[modificare]Planeta V

Astronomii John Chambers și Jack Lissauer de la NASA au dedus prin simulări pe calculator că este posibil ca în trecutul îndepărtat (acum mai mult de 4 miliarde de ani) să fi existat o planetă terestră între Marte și centura de asteroizi. Cercetătorii spun că această planetă, pe care au numit-o „planeta V”, s-a format pe o orbită cu excentricitate redusă, dar că în urma interacției gravitaționale cu asteroizii a intrat pe o orbită foarte excentrică și în cele din urmă a căzut pe Soare. Aceste interacții gravitaționale au dus la apariția asteroizilor care și în prezent intersectează orbita lui Marte; în același mod a crescut și rata de impact cu Luna.^[1] [2]

[modificare]Explorarea planetelor

Lansare	Misiune	Eveniment
1962	Mariner 2 (SUA)	Prima sondă care a transmis date despre Venus
1965	Mariner 4 (SUA)	A trimis primele imagini de pe Marte
1969	Mariner 6 si 7 (SUA)	Au cercetat atmosfera marțiană
1970	Venera 7 (URSS)	Prima aterizare pe Venus; prima aterizare pe altă planetă
1972	Venera 8 (URSS)	A aterizat pe Venus și a transmis mesaje
1973	Mariner 10 (SUA)	Primul zbor pe lângă Mercur
1973	Pioneer 10 (SUA)	Primul zbor pe lângă Jupiter
1973	Pioneer 11 (SUA)	Primul zbor pe lângă Saturn
1976	Viking 1 si 2	Prima aterizare pe Marte; a transmis imagini si analize de sol
1977	Voyager 1 si 2 (SUA)	A explorat sateliții lui Jupiter; a zburat spre Uranus și Neptun
1992	Ulysses	Zbor peste polii lui Jupiter
1995	Galileo (SUA)	Prima sondă în atmosfera lui Jupiter
1997	Pathfinder (SUA)	Vehicul Sojourner - analiza chimică a rocilor de pe Marte

[modificare]

Gaura neagra

Sistemul solar

Gravitație

Detalii

În fizica modernă gravitația este descrisă de teoria relativității generalizate, dar în cele mai multe situații practice (la scara macroscopică) se poate aplica cu mare exactitate și legea atracției universale a lui Sir Isaac Newton, din mecanica clasică. Aceasta spune că oricare două corpuri acționează unul asupra celuilalt cu o forță de atracție, numită forța gravitațională, direct proporțională cu masele celor două corpuri și invers proporțională cu pătratul distanței dintre ele.

Natura și motivul existenței forței gravitaționale nu sunt încă deplin elucidate.

În viața de zi cu zi fenomenul este observat pretutindeni ca forța de atracție exercitată de Pământ asupra tuturor corpurilor, forță numită greutate. Valoarea greutății unui corp este direct proporțională cu masa lui și este orientată spre centrul Pământului. Coeficientul de proporționalitate se numește accelerație gravitațională și este egal cu accelerația unui corp care cade liber în cîmpul gravitațional al Pământului.

La nivel astronomic gravitația este responsabilă, de exemplu, pentru faptul că Luna se rotește în jurul Pământului și că sistemul Pământ-Lună se rotește în jurul Soarelui. De asemenea gravitația este forța care a dus la apariția tuturor planetelor și sateliților naturali ai acestora, prin atracția reciprocă dintre particulele de materie care se roteau în jurul Soarelui. În cadrul unei galaxii, diferitele stele și sisteme stelare sunt menținute împreună tot prin fenomenul gravitației, iar evoluția întregului univers (de exemplu modul în care acesta se dilată în timp) este la rândul ei dictată de forțele de gravitație dintre toate particulele de materie existente.

Interacțiunea gravitațională est produsă (generată) de întâlnirea (interferența) câmpurilor gravitaționale ale corpurilor (maselor) cosmice. Câmpul gravific este generat de anumite particule din substanța corpului și se manifestă prin câmpul de accelerație normală (perpendiculară) la suprafața corpului. Poate fi măsurat de exemplu direct la suprafața Pământului sau a Lunii.

Exemplu de atractie gravitationala

Albert Enstein(Tema3)

Născut	14 martie 1879 Ulm, Württemberg, Germania
Decedat	18 aprilie 1955 Princeton, New Jersey
Rezidență	Elveția  Germania  Italia  SUA
Naționalitate	German (1879-96, 1914-33)  Elvețian (1901-55)  American (1940-55)
Domeniu	Fizician
Instituție	Institutul Elvețian de Patentare, Universitatea Zürich, Universitatea Carol din Praga, Institutul Kaiser Wilhelm, Universitatea Leiden, Institutul pentru Studii Avansate din Princeton
Alma Mater	ETH Zürich
Cunoscut pentru	Relativitate generală, Relativitate specială Echivalența masă-energie, Statistica Bose - Einstein, Mișcare browniană, Efectul fotoelectric
Premii	Premiul Nobel pentru Fizică(1921) Medalia Copley (1925), Medalia Max Planck (1929

Albert Einstein

Albert Einstein (n. 14 martie 1879, Ulm - d. 18 aprilie 1955, Princeton) a fost un fizician evreu german, apatrid din 1896,elvețian din 1899, emigrat în 1933 în SUA, naturalizat american în 1940, profesor universitar la Berlin și Princeton. Autorulteoriei relativității. În 1921 i s-a decernat Premiul Nobel pentru Fizică^[1].

Cele mai multe dintre contribuțiile sale în fizică sunt legate de teoria relativității restrânse (1905), care unesc mecanica cuelectromagnetismul, și de teoria relativității generalizate (1915) care extinde principiul relativității mișcării neuniforme, elaborând o nouă teorie a gravitației.

Alte contribuții ale sale includ cosmologia relativistă, teoria capilarității, probleme clasice ale mecanicii statistice cu aplicații înmecanica cuantică, explicarea mișcării browniene a moleculelor, probabilitatea tranziției atomice, teoria cuantelor pentru gazulmonoatomic, proprietățile termice al luminii (al căror studiu a condus la elaborarea teoriei fotonice), teoria radiației (ce includeemisia stimulată), teoria câmpurilor unitară și geometrizarea fizicii.

Una din formulele sale celebre este E=mc², care cuantifică energia disponibilă a materiei. Pe această formulă se bazeazăatomistica, secția din fizică care studiază energia nucleară.

Einstein nu s-a manifestat doar în domeniul științei. A fost un activ militant al păcii și susținător al cauzei poporului evreu căreia îi aparținea.

Einstein a publicat peste 300 de lucrări științifice și peste 150 în alte domenii

Teoria Relativității Restrânse

Cea de-a patra lucrare importantă publicată de Einstein în 1905, "Asupra electrodinamicii corpurilor în mișcare", conținea ceea ce avea să fie cunoscută mai târziu ca Teoria relativității restrânse, una dintre cele mai celebre contribuții ale sale, în care demonstrează că teoretic nu este posibil să se decidă dacă două evenimente care se petrec în locuri diferite, au loc în același moment sau nu. Ideile de bază au fost formulate de Einstein încă de când avea 16 ani (deci cu 10 ani în urmă).

Încă de la Newton, filozofii naturali (denumirea sub care erau cunoscuți fizicienii și chimiștii) încercaseră să înțeleagă natura materiei și a radiației, precum și felul în care interacționau într-o imagine unificata a lumii. Ideea că legile mecanicii sunt fundamentale era cunoscută drept concepția mecanicistă asupra lumii, în timp ce ideea că legile electricității sunt fundamentale era cunoscută drept concepția electromagnetică asupra lumii. Totuși, nici una dintre idei nu era capabilă să ofere o explicație coerentă asupra felului cum radiația (de exemplu lumina) și materia interactionează atunci când sunt văzute din sisteme de referință inerțiale diferite, adică interacțiile sunt urmărite simultan de un observator în repaus și un observator care se mișcă cu o viteză constantă.

În primavara anului 1905, după ce a reflectat la aceste probleme timp de 10 ani, Einstein și-a dat seama ca esența problemei constă nu într-o teorie a materiei, ci într-o teorie a măsurării. Esența acestei teorii speciale a relativității era constatarea că toate măsurătorile timpului și spațiului depind de judecăți asupra simultaneității a două evenimente diferite. Aceasta l-a condus la dezvoltarea unei teorii bazate pe două postulate:

• Principiul relativității, care afirmă că legile fizicii sunt aceleași în toate sistemele de referință inerțiale
• Principiul invariabilității vitezei luminii, care arată că viteza luminii în vid este o constantă universală.

Numai viteza luminii este constantă în orice sistem de referință, lucru preconizat și de teoria lui Maxwell. Tot aici apare pentru prima data celebra sa formulă:

. ("Echivalența masă-energie")

Această ecuație exprimă cantitate imensă de energie ascunsă într-un corp și care poate fi eliberată atât în procesul de fisiune cât și în cel de fuziune nucleară, procese care stau la baza funcționării bombei atomice.

Iată câteva din consecințele relativității restrânse:^[15]

• "Contracția Lorentz" sau "contracția lungimilor" însoțită de "dilatarea timpului": Micșorarea aparentă a dimensiunilor obiectelor care se deplasează față de observator cu viteze relativiste.
• "Efectul Doppler": În astronomie, constă în micșorarea frecvenței ("deplasarea spre roșu") radiației emise de corpurile cerești îndepărtate ca urmare a expansiunii Universului.
• "Aberația luminii": Imaginea unui obiect în mișcare (cu viteză apropiată de cea a luminii) apare comprimată asemeni unui con cu vârful indicând sensul deplasării
• Masa nu mai este constantă și nici timpul nu se mai scurge cu aceeași viteză, mai ales la viteze foarte mari.

Teoria relativității restrânse aduce o explicație clară celebrului experiment Michelson-Morley (1887) putând fi considerat chiar o generalizare a rezultatelor acestuia.

Einstein a fost primul care a unit mecanica clasică cu electrodinamica lui Maxwell. Elaborând teoria relativității restrânse, Einstein a spart tiparele unor concepții geniale, clădite cu peste două secole în urmă, de către Isaac Newton în a sa Philosophiae naturalis principia mathematica (1686), dovedind o intuiție și un curaj exemplar. Prin aceasta a fost capabil să ofere o descriere consistentă și corectă a evenimentelor fizice din diverse sisteme de referință inerțiale fără a face presupuneri speciale cu privire la natura materiei sau a radiației, sau a felului cum ele interacționează.

[modificare]Teoria relativității generalizate

Teoria relativității restrânse explică fenomenele ondulatorii, eliminând acțiunea instantanee de la distanță. Electrodinamica lui Faraday și Maxwell este compatibilă cu viteza finită de propagare a luminii. Prin generalizarea legilor mecanicii newtoniene și a unor legi ale fizicii, electrodinamica devine relativistă. Dar pentru a pune gravitația in concordanță cu relativitatea a fost nevoie de modificări mult mai profunde ceea ce l-a condus pe Einstein la Teoria relativității generalizate. În această teorie, orice viteză de propagare, inclusiv a gravitației, este finită. Teoria Relativității Generalizate, asociază timpului spațiul legând coordonatele evenimentelor de timp și sudându-le în mod unitar, iar gravitația devine o proprietate a acestui reper spațiu-timp, devenind de fapt o deformare a spațiului și a timpului.

Einstein nu desființează concepția newtoniană, ci o inlocuiește cu una mai extinsă, valabilă pentru viteze apropiate de cea a luminii.

Teoria Relativității Generalizate a revoluționat gândirea științifică prin negarea existenței unui timp absolut, stârnind un ecou uriaș în toată lumea, fiind discutată în contradictoriu în cele mai prestigioase centre știintifice ca și în cercuri mondene sau în săli de conferințe pentru marele public. A fost combătută cu vehemență de unii, dându-se dovadă de cunoaștere superficială. Epoca ce a urmat a fost marcată de interesul pentru această teorie, considerată ca răsturnatoare a tuturor legilor mișcărilor și fenomenelor fizice admise ca fundamentale

Astronomie

Teoria relativității generalizate a fost confirmată prin diverse observații astronomice. Cea mai importantă dintre ele a fost studierea eclipsei totale deSoare din 29 mai 1919, la care a participat o echipă condusă de astronomul Sir Arthur Stanley Eddington (care avea să devină unul din susținătorii acestei teorii) și care confirmă devierea unghiulară a razelor de lumină în câmpul gravitațional al Soarelui. Aceasta a confirmat, cu o precizie de 10 % efectul Einstein și, o dată cu aceasta, a dovedit experimental justețea teoriei lui Einstein.

O altă confirmare o constiutie deplasarea spre roșu (către frecvențe mai joase) a liniilor spectrale emise de atomi într-un câmp gravitațional intens: "efectul Einstein", similar efectului Doppler.

Universul configurat de teoriile lui Einstein nu mai este unul cu o metrică euclidiană. Semnificația devierii razelor de lumină în câmpuri gravitaționale intense constă în acel nou model al Universului înzestrat cu un spațiu cvadridimensional.

Contribuțiile lui Einstein determină transformarea rapidă cosmologiei (mai ales în perioada 1920 - 1970) într-o ramură a fizicii.^[16]

Astronomii Alexander Friedmann și Georges Lemaître au demonstrat, prin anii 1920, că ecuațiile lui Einstein conduc la ideea unui Univers aflat în plină expansiune. Încercând să obțină modelul unui Univers staționar, Einstein introdusese, în cadrul celebrelor sale ecuații de câmp, o constantă cosmologică. Ulterior, observațiile luiEdwin Hubble au dovedit contrariul. Einstein recunoaște că a săvârșit o mare eroare și acceptă modelul cosmologic al Universului în expansiune, pe care tot el îl preconizase.^[17]

Ulterior, pe la jumătatea secolului al XX-lea, se va admite teoria Big Bang ca explicație a formării Universului.

Ecuațiile lui Einstein

Forma matematică prin care teoria relativității generalizate descrie forța de gravitație o constituie un sistem de zece ecuații numite ecuațiile de câmp Einstein.^[20]

Acestea au fost descoperite concomitent de Einstein și de matematicianul german David Hilbert (1862 - 1943) în anul 1915. Între cei doi savanți a avut loc un schimb de idei, care a condus la forma finală a ecuațiilor de câmp ale Relativității Generalizate.