Fizika · Gravitatsiya va koinot · 7-sinf

Quyosh tizimi

Quyosh 1 m li shar bo‘lsa, Yer qayerda bo‘lardi?

Vaziyat

Kechasi Toshkent osmonida Yupiter va Saturn yorqin, lekin mitti nuqta bo‘lib ko‘rinadi. Darslik rasmlarida esa sayyoralar Quyosh yonida tizilib turgan katta sharlar kabi chiziladi. Aslida Quyosh tizimi qanchalik katta va qanchalik bo‘m-bo‘sh? Agar Quyosh bir metrli shar bo‘lsa, Yer qayerda turgan bo‘lardi va Quyosh nuri bizga necha daqiqada yetib keladi?

Mavzu

Quyosh tizimi. Sayyoralar o‘lchami va masofasi — haqiqiy masshtabda

Asosiy tushunchalar

Masshtab
Yorug‘lik tezligi
Sayyoralar yili

Formulalar

t = \frac{d}{c}, c \approx 3 \cdot 10^{5} km/s

Yorug‘likning yetib kelish vaqti: masofa yorug‘lik tezligiga bo‘linadi.

1 a.b. = 149,6 mln km \Rightarrow t_{\oplus︎} = \frac{1,496 \cdot 10^{8} km}{3 \cdot 10^{5} km/s} \approx 499 s

Astronomik birlik (a.b.) — Yerdan Quyoshgacha o‘rtacha masofa. Quyosh nuri unga ≈ 8 min 20 s da yetadi.

k = \frac{D_{m o d e l}}{D_{⊙}}, d_{m o d e l} = k d

Masshtab: barcha uzunliklar bir xil $k$ marta kichraytiriladi ( $D_{⊙} = 1 391 400$ km).

\frac{T^{2}}{a^{3}} = const (T — yillarda, a — a.b. da: T^{2} = a^{3})

Keplerning III qonuni: uzoqdagi sayyoraning yili uzunroq.

v \approx \frac{2 π a}{T}

Orbita bo‘ylab o‘rtacha tezlik: Yer ≈ 29,8 km/s, Neptun ≈ 5,4 km/s.

Nazariya

Nega rasmlar «aldaydi»?

Sayyoralar orasidagi masofa ularning o‘lchamidan minglab marta katta. Yerning diametri 12 742 km, Quyoshgacha esa 149,6 mln km — 11 700 Yer diametri. Bir varaqqa sig‘dirish uchun rasmlarda masofalar qisqartiriladi, sayyoralar kattalashtiriladi. «Haqiqiy masshtab» tugmasini bosing: sayyoralar ko‘rinmas nuqtalarga aylanadi, Quyosh tizimi deyarli bo‘m-bo‘sh.

Sayyoralar yili

Har bir sayyora Quyosh atrofida o‘z orbitasi bo‘ylab aylanadi. Uzoqdagi sayyora ham sekinroq yuradi, ham uzunroq yo‘l bosadi, shuning uchun uning yili uzun: Merkuriyda 88 kun, Yupiterda ≈ 12 Yer yili, Neptunda ≈ 165 yil. Bu bog‘lanish Keplerning III qonuni: $T^{2} = a^{3}$ (yil va a.b. da). Vaqtni tezlashtirib, ichki sayyoralar tashqilarini «quvib o‘tishini» kuzating. Model: sayyoralar haqiqiy davr va ekssentrisitet bilan Kepler ellipslari bo‘ylab yuradi, boshlang‘ich holatlar bugungi sanaga o‘rtacha orbital elementlardan hisoblangan (bir-ikki gradus aniqlikda); orbitalar bir tekislikda olingan, sayyoralarning o‘zaro tortishishi hisobga olinmagan. Ko‘rgazmali rejimda masofalar $\sqrt{r}$ ko‘rinishida siqilgan, o‘lchamlar kattalashtirilgan; vaqt tezlashtirilgan (1× = 10 kun/s), o‘z o‘qi atrofida aylanish esa sekinlashtirilgan.

Yorug‘lik ham yo‘lda vaqt sarflaydi

Yorug‘lik sekundiga ≈ 300 000 km yuradi. Shunday tezlikda ham Quyosh nuri Yerga ≈ 8 min 20 s da, Neptunga ≈ 4,2 soatda yetadi. Demak, biz Quyoshni 8 daqiqa oldingi holatida ko‘ramiz. «Yorug‘lik impulsi» tugmasi Quyoshdan yorug‘lik to‘lqinini chiqaradi — har bir sayyora yonida uning yetib kelish vaqti yoziladi.

Yer guruhi va gigant sayyoralar

Ichki to‘rt sayyora — Yer guruhi: kichik, zich (≈ 3,9–5,5 g/sm³), temir yadro va silikat mantiyadan iborat, qattiq sirtli. Atmosferalari juda har xil: Merkuriyda deyarli yo‘q, Venerada CO₂ dan iborat juda zich «parnik», Yerda azot va kislorod, Marsda siyrak CO₂. Magnitosfera sayyora ichidagi suyuq o‘tkazuvchi qatlamdagi oqimlardan (dinamo) paydo bo‘ladi: Yerning suyuq tashqi yadrosi kuchli maydon beradi, Venera va Marsda global maydon yo‘q. Tashqi to‘rt sayyora — gigantlar: Yupiter va Saturn asosan vodorod va geliydan iborat gaz gigantlari (ichida bosim ostida metall vodorod — kuchli magnit maydon manbai), Uran va Neptun — suv, ammiak va metan «muzlari» ko‘p bo‘lgan muz gigantlari. Gigantlarning barchasida halqalar (Saturnda eng yorqin — muz bo‘laklari) va ko‘plab yo‘ldoshlar bor. Sayyorani tanlang: uning ichki tuzilishi, atmosferasi va magnit maydoni ma’lumotlar oynasida chiqadi.

Kichik jismlar va Quyosh tizimining kelib chiqishi

Mars va Yupiter orasidagi asteroidlar belbog‘i (2,1–3,3 a.b.) — tosh va metall bo‘laklari: Yupiter tortishishi ularning bitta sayyoraga birlashishiga yo‘l qo‘ymagan. Neptundan narida, ≈ 30–50 a.b. da muzli jismlar halqasi — Koyper belbog‘i; undagi transneptun obyektlar qatoriga mitti sayyora Pluton ham kiradi. U qisqa davrli kometalar manbai, uzoq davrli kometalar esa ≈ 2 000–100 000 a.b. dagi sferik Oort bulutidan keladi (u bevosita kuzatilmagan, kometa orbitalaridan xulosa qilingan). Kometa — muz va chang aralashmasi: Quyoshga yaqinlashganda muz bug‘lanib, Quyoshdan teskari tomonga yo‘nalgan dum hosil qiladi. Kelib chiqishi: ≈ 4,6 mlrd yil oldin aylanayotgan gaz-chang bulut siqilib, markazda Quyosh, atrofida yassi disk paydo bo‘lgan. Diskning issiq ichki qismida faqat tosh va metall qattiq holda qolgan — Yer guruhi sayyoralari shulardan yig‘ilgan; uzoqroqda muz ham qotgan, katta muz-tosh yadrolar gazni tortib olib gigantlarga aylangan. Shuning uchun barcha sayyoralar deyarli bir tekislikda va bir yo‘nalishda aylanadi.

Ekzosayyoralar va hayot zonasi

Boshqa yulduzlar atrofidagi sayyoralar — ekzosayyoralar. Quyoshga o‘xshash yulduz atrofidagi birinchisi — 51 Pegas b — 1995-yilda topilgan (M. Mayor va D. Keloz, 2019-yilgi Nobel mukofoti); 2025-yil sentabrida tasdiqlanganlar soni 6 000 dan oshdi. Asosiy usullar: tranzit — sayyora yulduz diski oldidan o‘tganda yorug‘lik ${(R / R_{*})}^{2}$ ulushga kamayadi (Yer Quyoshni ≈ 0,008 % ga, Yupiter ≈ 1 % ga xiralashtiradi); radial tezlik — yulduz va sayyora umumiy massa markazi atrofida aylanadi, yulduz spektri Dopler effekti bilan davriy siljiydi (Yupiter Quyoshni ≈ 12,5 m/s, Yer atigi ≈ 0,09 m/s tezlik bilan «tebratadi»); bundan tashqari bevosita tasvirga olish va gravitatsion mikrolinzalanish («Qora tuynuklar» tajribasi). Sayyorani tanlang — bu kattaliklar uning uchun hisoblanadi. Hayot zonasi — sayyora sirtida suyuq suv bo‘lishi mumkin bo‘lgan masofalar oralig‘i; Quyosh uchun ehtiyotkor baho ≈ 0,99–1,70 a.b. (R. Kopparapu va hamkorlari, 2013). Zonada bo‘lish yetarli emas: Mars unda joylashgan, lekin kichik, atmosferasi siyrak va suvi muzlagan.

Bilasizmi?

Quyosh tizimi massasining taxminan 99,86 % i Quyoshning o‘zida. Yupiterning massasi esa qolgan barcha sayyoralar massasining yig‘indisidan taxminan 2,5 marta katta.
Quyosh 1 m li shar bo‘lsa, unga eng yaqin yulduz — Proksima Sentavr (4,2 yorug‘lik yili) — taxminan 29 000 km uzoqda turgan bo‘lardi. Bu deyarli Yer ekvatori uzunligining to‘rtdan uch qismi.

Tajribada nima bor

Tajriba hayotiy vaziyatdan boshlanadi: natijani taxmin qilasiz, boshqaruvlarni o‘zgartirib tajriba o‘tkazasiz va xulosa chiqarasiz. Ichida topshiriqlar, nazariya, test va ekskursiya bor — kamera o‘zi harakatlanib, eng muhim joylarni tushuntiradi.