Прикладная космология: от макета к компьютерной модели Солнечной системы | Статья в журнале «Юный ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 30 ноября, печатный экземпляр отправим 4 декабря.

Опубликовать статью в журнале

Рубрика: Физика

Опубликовано в Юный учёный №1 (15) февраль 2018 г.

Дата публикации: 07.02.2018

Статья просмотрена: 29 раз

Библиографическое описание:

Козырева К. В., Колыганова Н. А., Семенов О. Ю. Прикладная космология: от макета к компьютерной модели Солнечной системы // Юный ученый. — 2018. — №1. — С. 48-50. — URL https://moluch.ru/young/archive/15/1112/ (дата обращения: 19.11.2019).



 

Статья посвящена вопросам происхождения Солнечной системы. Рассмотрены гипотезы возникновения планетарных систем около звёзд в галактиках. Предложены модели визуализации Солнечной системы с помощью макетов и компьютерных программ.

Ключевые слова: космология, звезда, планета, Солнечная система, моделирование, макет, аккреция, чёрная дыра, галактика, туманность, Вселенная.

 

Объяснение возникновения Галактики и Солнечной системы — одна из трудных задач космогонии, раздела астрономии, посвященного изучению происхождения и развития небесных тел. Гипотезы возникновения Солнечной системы существовали определённое время, и если они не объясняли многочисленные процессы Солнечной системы, то возникали новые гипотезы, которые развивались и дополнялись учеными.

По одной гипотезе возникли идеи одновременного образования Солнца и планет Солнечной системы из облака диффузной космической материи — гипотеза И. Канта — «холодная гипотеза» (1755 г.), и гипотеза П. Лапласа — «горячая гипотеза» (1796 г). В пользу общности гипотез говорит родство тел Солнечной системы: сходство их химического и изотопного состава, возраст, особенности движения и строения [1–2].

В гипотезах другого направления формирование Солнца рассматривается отдельно от процесса образования планет системы и спутников (гипотезы учёных начала XX в. Ф. Мультона, Т. Чемберлена и Д. Джинса). К ним также относится гипотеза академика О. Ю. Шмидта: захват Солнцем холодного газопылево-метеоритного облака и дальнейшая конденсация его в планеты и спутники планет. Внутренние планеты в процессе эволюционных образований утратили летучие вещества из-за близости к Солнцу и состоят из железосиликатного каменного материала. Атмосфера внутренних планет связана с процессом дегазации недр в результате вулканических процессов. Внешние планеты и их спутники состоят замерзших лёгких газов — водорода, аммиака и метана. Рис. 1.

Актуальной является гипотеза образования нашей системы из газопылевого холодного облака в результате его уплотнения. Планеты не были раскалёнными телами, и Земля разогрелась на последнем этапе формирования. Причину разогрева планет объясняют в выделении энергии в результате разделения магматического расплава под действием гравитации Земли по плотности и радиоактивного распада. [1–2].

C:\Documents and Settings\ous\k\Статьи_все\Статьи_часть_01_310118\Рис_Солнеч_система_01.jpg

Рис. 1. Расположение внешних и внутренних планет Солнечной системы

 

Более 4,7 млрд. лет появились — газопылевая первичная туманность и звезда, превратившаяся в «сверхновую» — это был первый этап формирования системы. На втором этапе туманность попала в область влияния «сверхновой» звезды и в туманности стали происходить процессы аккреции «реликтового» вещества, а затем — конденсации вещества «сверхновой» звезды и «вторичного» вещества туманности около 4,7 млрд. лет назад — третий этап. На четвёртом этапе произошло центральное сгущение вещества, которое превратилось в Солнце и началось формирование Солнечной системы и планеты Земля, завершившееся примерно 4,6 млрд. лет назад. [1–3].

Для полноценного изучения Солнечной системы необходимо использовать метод моделирования, т. к. представить себе небесные тела солнечной системы довольно затруднительно из-за их размеров и расстояний между ними. И поэтому для визуализации солнечной системы используются компьютерные или натурные модели с учетом пропорций и траекторий планет. Модель — материальный мысленный или условный объект: гипотеза, абстракция, формула, рисунок, план, карта, чертёж, программа, схема, и т. п., которые определяют существенные свойства объекта исследования в упрощённой форме. В нашем случае к модели Солнечной системы приходится прибегать из-за того, что наш объект очень велик и обладает другими трудно реализуемыми физическими параметрами.

С помощью небольшого набора инструментов и материалов студентами был изготовлен макет Солнечной системы, который получился ярким и наглядным. Для этого использовали фигуры из папье-маше в форме полусфер разного размера. Рисунок на поверхности моделей планет и спутников наносили с помощью красок в соответствии с цветом настоящих планет. Рис. 2.

C:\Documents and Settings\ous\k\Статьи_все\Статьи_часть_01_310118\Рис_Солнеч_система_02.jpg

Рис. 2. Макет солнечной системы

 

Для математических расчётов движения планет вокруг Солнца использовалась свободно распространяемая компьютерная программа Solsys (3.0) 7. Интересной функциональной особенностью этой программы по моделированию движения объектов в Солнечной системе, является наличие возможности экспериментально определить период обращения планет и параметры полученных орбит, эксцентриситет, расстояния до Солнца в афелии и перигелии, а также скорости в этих точках. Рис.3.

C:\Documents and Settings\ous\k\Статьи_все\Статьи_часть_01_310118\Рис_Солнеч_система_03.jpg

Рис. 3. Расчёт движения планет в программе Solsys3.0

 

Наша Солнечная система проходит сквозь галактику Млечный Путь по круговой орбите на расстоянии около 30 000 световых лет от галактического центра со скоростью более 220 км/с. Период обращения вокруг центра галактики — так называемый галактический год — составляет для Солнечной Системы примерно 220–250 миллионов лет [4]. Наша Галактика — Млечный путь представляет собой гигантский диск из звезд разного типа, звёздных скоплений, межзвёздного вещества, состоящего из различного типа излучений, элементарных частиц, атомов, тёмной материи; в центре нашей Галактики находится чёрная дыра [3-4]. Создание макета галактики будет следующим этапом моделирования (рис. 4).

C:\Documents and Settings\ous\k\Статьи_все\Статьи_часть_01_310118\Рис_Солнеч_система_04.jpg

Рис. 4. Схема расположения Солнечной системы в нашей Галактике — Млечный путь

 

В работе представлено исследование объекта — Солнечная система с помощью натурных и компьютерных моделей. В настоящее время развитие космологии зависит от развития космических технологий, которые достаточно сложны для использования в учебном процессе, но модели позволяют представить объекты и процессы Солнечной системы в наглядной форме [5].

 

Литература:

 

  1. Schmidt O.Ju. A Theory of Earth's Origin. Moscow. 1958.
  2. Hawking S. The Universe in a Nutshell, Published by Bantam Dell Publ. Group. — 2007. — P. 464.
  3. Семенов О. Ю. Астрофизические тайны чёрных и белых дыр / Вучкович В. В., Ионов А. Э., Шааб М. Н., Чеботников А. А., Семенов О. Ю. // Юный учёный. — 2016. — № 2 (5). — С. 87–93.
  4.                Семенов О. Ю. Успехи небесной механики / Тесситоре А. Ф., Семенов О. Ю. // Юный учёный. — 2016. — № 1. — С. 28–32.
  5.                Семенов О. Ю. Дидактика астрономии в общеобразовательных учебных заведениях / Гуманитарные науки в XXI веке 2014. — № XXIII. — С. 81–84.
Основные термины (генерируются автоматически): Солнечная система, Млечный путь, планет, процесс, гипотеза, модель, Галактика, черная дыра, гипотеза возникновения.


Похожие статьи

Астрофизические тайны чёрных и белых дыр | Статья в журнале...

Статья посвящена открытию чёрных дыр. Рассмотрены научные исследования в области

Чёрная дыра — это объект, искривляющий пространство-время в своей окрестности

Гипотеза возможности поддержания жизни на планетах за счет разницы температур холодного светила...

Секреты звездной Галактики | Статья в журнале «Юный ученый»

Звёзды образуют гигантские системыГалактики. Галактика имеет центр (ядро), плоские спиральные рукава, в которых сосредоточено большинство звёзд, и периферию

Плоскость Галактики, где максимальное число звёзд, газа и пыли, видна на небе как Млечный Путь.

Моделирование движения космических тел для исследования...

Для сравнения, самая дальняя планета Солнечной системы находится на расстоянии около 30 а.е. от Солнца.

Разработанная программа с небольшими доработками позволяет провести много интересных экспериментов, в частности для Солнечной системы.

Работа с большими расстояниями при создании космического...

Также стоит отметить визуализацию других звездных систем и галактик, для них используется тот же тип переменных

Что очень мало не только в масштабах солнечной системы, но даже в масштабах планеты.

При этом, когда наблюдатель выходит за пределы солнечной системы.

От кинематических законов Галилея и Кеплера к динамическим...

Кинематика планет Солнечной системы не зависит от массы планет. В более общем виде этот закон имеет следующую формулировку.

В свою очередь, полоса Млечного Пути также представляет собой близкую к плоской

Гипотеза механизма закономерности Тициуса-Боде.

Гипотеза механизма закономерности Тициуса-Боде

Гипотеза механизма закономерности Тициуса-Боде. Автор: Бортникова Галина Ивановна.

Массы планет не имеют отношения к возникновению этого каскада последовательных

Модель демонстрирует нам, что орбиты обращения планет вокруг светил имеют форму...

Курс по выбору «Основы геологии» 10–11 класс (34 часа)

- Углубить знания о строении Солнечной системы и планеты Земля, слагающих ее горных пород, процессах, происходящих на ее поверхности, геологической истории, эволюции жизни, полезных ископаемых, воздействии человека на природные геологические процессы.

Расчет биэллиптических траекторий космических аппаратов...

Модель гравитационного поля планеты в системе гравитирующих стержней.

Гипотеза механизма закономерности Тициуса-Боде. Интервалы расстояний орбит планет выделяются

По одной гипотезе возникли идеи одновременного образования Солнца и планет Солнечной...

Планета 9, Нептун и Плутон | Статья в журнале «Юный ученый»

Нептун. Нептун — восьмая и самая дальняя планета Солнечной системы. Впервые был замечен Галилео Галилеем 28 декабря 1612 года, а затем 29 января 1613 года. Но Галилей не считается первооткрывателем планеты...

Похожие статьи

Астрофизические тайны чёрных и белых дыр | Статья в журнале...

Статья посвящена открытию чёрных дыр. Рассмотрены научные исследования в области

Чёрная дыра — это объект, искривляющий пространство-время в своей окрестности

Гипотеза возможности поддержания жизни на планетах за счет разницы температур холодного светила...

Секреты звездной Галактики | Статья в журнале «Юный ученый»

Звёзды образуют гигантские системыГалактики. Галактика имеет центр (ядро), плоские спиральные рукава, в которых сосредоточено большинство звёзд, и периферию

Плоскость Галактики, где максимальное число звёзд, газа и пыли, видна на небе как Млечный Путь.

Моделирование движения космических тел для исследования...

Для сравнения, самая дальняя планета Солнечной системы находится на расстоянии около 30 а.е. от Солнца.

Разработанная программа с небольшими доработками позволяет провести много интересных экспериментов, в частности для Солнечной системы.

Работа с большими расстояниями при создании космического...

Также стоит отметить визуализацию других звездных систем и галактик, для них используется тот же тип переменных

Что очень мало не только в масштабах солнечной системы, но даже в масштабах планеты.

При этом, когда наблюдатель выходит за пределы солнечной системы.

От кинематических законов Галилея и Кеплера к динамическим...

Кинематика планет Солнечной системы не зависит от массы планет. В более общем виде этот закон имеет следующую формулировку.

В свою очередь, полоса Млечного Пути также представляет собой близкую к плоской

Гипотеза механизма закономерности Тициуса-Боде.

Гипотеза механизма закономерности Тициуса-Боде

Гипотеза механизма закономерности Тициуса-Боде. Автор: Бортникова Галина Ивановна.

Массы планет не имеют отношения к возникновению этого каскада последовательных

Модель демонстрирует нам, что орбиты обращения планет вокруг светил имеют форму...

Курс по выбору «Основы геологии» 10–11 класс (34 часа)

- Углубить знания о строении Солнечной системы и планеты Земля, слагающих ее горных пород, процессах, происходящих на ее поверхности, геологической истории, эволюции жизни, полезных ископаемых, воздействии человека на природные геологические процессы.

Расчет биэллиптических траекторий космических аппаратов...

Модель гравитационного поля планеты в системе гравитирующих стержней.

Гипотеза механизма закономерности Тициуса-Боде. Интервалы расстояний орбит планет выделяются

По одной гипотезе возникли идеи одновременного образования Солнца и планет Солнечной...

Планета 9, Нептун и Плутон | Статья в журнале «Юный ученый»

Нептун. Нептун — восьмая и самая дальняя планета Солнечной системы. Впервые был замечен Галилео Галилеем 28 декабря 1612 года, а затем 29 января 1613 года. Но Галилей не считается первооткрывателем планеты...

Задать вопрос