|
Реферат: Планета Сатурн (Астрономия)
Реферат подготовлен ученицей 11Б класса средней школы № 33 г.Владимира
2000 г.
Редактировано 2004-09-13. Арменом Скандаряном
Сатурн относится к группе планет-гигантов. это шестая от солнца планета.
В античной мифологии Сатурн был божественным отцом Юпитера. Сатурн был
богом времени и Судьбы. Как известно, Юпитер в своем мифологическом обличии
пошел дальше отца ( в римской мифологии Юпитер – главное божество). В
солнечной системе Сатурну отведена также вторая роль среди планет. Сатурн
второй как по массе, так и по размерам. Там, масса Сатурна 5,68 ? 1026 кг
или 95 масс Земли. А диаметр экватора этой планеты почти в 9,5 раз больше
земного, то есть около 120 тыс. км. Полярный диаметр Сатурна значительно
меньше, так как планета сильно сплюснута. Это объясняется низкой плотностью
и быстрым вращением вокруг оси. Плотность у Сатурна меньше плотности воды
(около 700 кг/м3). Известна одна романтическая иллюстрация этого
обстоятельства: если бы было возможно где-то создать гигантский водный
океан, то Сатурн мог бы в нем плавать. Период вращения на экваторе равен 10
ч 14 мин, а на полюсах 10 ч 40 мин. Эти факторы и обуславливают сжатие
Сатурна в соотношении 1:10. Расстояние от Сатурна до Солнца примерно 1426
млн. км, а период обращения – 24,96 земных года. Синодический период
вращения Сатурна составляет 378 суток, так что его можно наблюдать ежегодно
в течение нескольких месяцев.
Благодаря своему кольцу, Сатурн – самая удивительная планета солнечной
системы. Кольцо Сатурна расположено в плоскости экватора планеты, которая
наклонена к плоскости орбиты на 27О. поэтому в зависимости от положения
Сатурна на его пути кольцо поворачивается к нам то одной, то другой
стороной. Каждые 15 лет оно располагается к нам ребром, и тогда его нельзя
рассмотреть даже в самые сильные телескопы. Это значит, что кольцо очень
тонкое – всего несколько сот метров. Последний раз такое происходило летом
1995 года. После этого кольцо все больше разворачивается к нам, а Сатурн,
соответственно, становится все ярче в каждом следующем противостоянии. В
2001 году в день противостояния 3-го декабря Сатурн разгорится до – 0,45
звездной величины (в этот год кольца максимально развернутся к Земле).
Знаменитый астроном Галилей в 1610 году обнаружил, что Сатурн чем-то
окружен. Но его телескоп был слишком слаб, и потому Галилей не смог
разобрать, что именно он видит около Сатурна. Только полвека спустя
голландскому ученому Гюйгенсу удалось выяснить. что это плоское кольцо,
которое окружает планету и нигде с ней не соприкасается.
Изучение Сатурна при помощи более совершенных телескопов показало, что
кольцо разделено на 3 части, составляющие как бы 3 независимых кольцо,
вложенных одно в другое. Два внешних ярких кольца А и В разделены темным
провалом, известным как щель или «деление» Кассини, названное в честь
открывшего его Джованни Кассини. Ближе к планете находится слабое
полупрозрачное кольцо, открытое в 1858 году У.Бондом в США и независимо от
него В.Р.Дэвисом в Англии. Оно было названо креповым или внутренним
кольцом. Самое яркое из 3-х колец среднее , кольцо В.
Кольца Сатурна состоят из мелких обломков, каждый из которых обращается
вокруг планеты с такой скоростью, какую имел бы спутник планеты,
находящийся на таком же расстоянии. Каждый такой обломок – как бы
независимый спутник, сам про себе обращающийся вокруг Сатурна. Эти обломки
представляют собой камни разного размера: от нескольких сантиметров до
метра в поперечнике, но, возможно, в кольцах есть и пыль. Такое строение
колец тщательными наблюдениями подтвердил выдающийся русский астрофизик
А.А.Белопольский (1854-1934). Система колец Сатурна либо возникла при
разрушении некогда существовавшего спутника планеты (например, при его
столкновении с другим спутником или с астероидом), либо же представляет
собой остаток вещества, из которого в далеком прошлом образовались спутники
Сатурна и которое из-за приливного воздействия планеты не смогло
«собраться» в отдельные спутники.
Кроме колец вокруг Сатурна движется 17 спутников. Из них один – Титан –
по размерам почти равен Меркурию и немного уступает ему по массе. Другие
спутники имеют разные размеры. Но все они значительно меньше Титана. Этот
спутник имеет блеск порядка 8,5 звездной величины.
[pic]
Атмосфера Сатурна однообразна состоит из водорода метана и аммиака. Хотя
по массе Сатурн превосходит Землю во много раз, сила тяжести на его
поверхности лишь немногим больше. Сатурн окружен сплошным облачным
покровом, испещренным полосами и пятнами. Солнечные лучи греют Сатурн в 90
раз слабее, чем Землю. Поэтому средняя температура там – 150О С.
Температура верхних облаков, измеренная в середине ХХ века, около – 170О
С.
Вблизи ядра Сатурна температура, вероятно, высокая, давление
значительное, и поэтому водород, возможно, находится в металлическом
состоянии. До сих пор не обнаружено признаков существования у Сатурна
магнитного поля.
У Сатурна побывало 3 космических аппарата. Первый из них, «Пионер 11»,
подлетел к Сатурну в 1979 году. Он обнаружил магнитосферу планеты, показал
тонкую структуру его кольца. «Вояджеры» (1 и 2) посетили Сатурн с разницей
во времени в 9 месяцев: в ноябре 1980 года и в августе 1981 года.
[pic]
[pic]
Космический аппарат «Кассини» подлетел к Сатурну в середине 2004 года.
1 июля 2004 года "Кассини" успешно совершил свой первый пролет сквозь
"зазор" между знаменитыми кольцами планеты-гиганта Сатурна - конечного
пункта назначения ее 7-летнего космического путешествия. На этот отрезок
времени приходится момент максимального сближения станции с планетой, когда
от верхней границы облачного слоя Сатурна, "Кассини" будут отделять всего
19.980 километров. Такого больше никогда в истории этой экспедиции не
повторится.
-----------------------
[pic]
На фотоколлаже скомпилирована система спутников Сатурна. На переднем плане
сутник Диона. Коллаж собран из фотографий, полученных со станции «Вояджер
1»
[pic]
[pic]
15 октября 1997 года в 4:43 стартовала ракета-носитель с автоматической
межпланетной станцией Кассини-Гюйгенс на борту. Целью этой миссии является
изучение Сатурна, его спутников и колец.
[pic]
[pic]
Спутники Сатурна различаются по размерам, форме и хим. составу
[pic]
Вид на Землю с аппарата «Кассини», находящегося вблизи от Сатурна. 13
сентября 2004
Реферат на тему: Планета Уран
План
V Общие сведения
V История открытия.
V Особенности вращения Урана.
V Химический состав, физические условия и строение Урана.
V Кольца Урана.
V Магнитосфера.
V Спутники Урана.
Общие сведения
Уран — седьмая планета от Солнца и третья по размеру. Интересно, что
Уран хоть и больше в диаметре, но меньше массой, чем Нептун. Уран иногда
едва видим невооруженным глазом в очень ясные ночи; его нетрудно
отождествить в бинокль (если Вы знаете точно, куда смотреть). Небольшой
астрономический телескоп покажет небольшой диск.
Расстояние от Солнца 2870990000 км (19.218 а.е.), экваториальный
диаметр: 51,118 км, в 4 раза больше земного, масса: 8.686.10 25 кг, 14 масс
Земли. Период обращения вокруг Солнца — 84 с четвертью года. Средняя
температура на Уране — около 60-ти Кельвинов.
Уран — старинное Греческое божество Неба, самый ранний высший бог,
который был отцом Хроноса (Сатурна), Циклопа и Титана (предшественников
Олимпийских богов).
История открытия.
Уран, первая планета, обнаруженная в новой истории, была открыта
случайно В.Гершелем, когда он рассматривал небо в телескоп 13 марта 1781
года; сначала он подумал, что это была комета. Ранее, как позже выяснилось,
планета неоднократно была наблюдаема, но принималась за обычную звезду
(самая ранняя запись о “звезде” была сделана в 1690-м, когда Джон Флэмстид
каталогизировал ее как 34-ю Тельца — одно из приинятых обозначений звезд в
созвездиях).
Гершель назвал планету “Georgium Sidus” (Планета Георга) в честь его
покровителя, короля Англии Георга III ; другие называли ее планетой
Гершеля. Имя же “Уран” было дано временно и взято по традиции из античной
мифологии, а утвердилось оно лишь в 1850-м году.
Уран был посещен только одним космическим кораблем: недалеко от Урана
пролетал “Вояджер 2”. (Снимок вверху сделан с телескопа “Хаббл”). Корабль
прошел в 81500 километрах от Урана 24-ого января 1986-го года. “Вояджер-2 “
предал тысячи изображений и других научных данных о планете, спутниках,
кольцах, атмосфере, пространстве и магнитной среде, окружающих Уран.
Различные инструменты изучали кольцевую систему, открывая мелкие детали
прежде известных и двух вновь обнаруженных колец. Данные показали, что
планета вращается с периодом 17 часов 14 минут. Космический корабль также
обнаружил магнитосферу , которая велика настолько же, насколько и необычна.
Особенности вращения Урана.
У большинства планет ось вращения почти перпендикулярна плоскости
эклиптики (эклиптика - видимый годовой путь Солнца на небсной сфере), но
ось Урана почти параллельна этой плоскости. Причины “лежачего” обращения
Урана неизвестны. Зато в действительности существует спор: какой из полюсов
Урана — северный. Разговор этот отнюдь не подобен спору о палке с двумя
концами и двумя началами. То, как же на самом деле сложилась такая ситуация
с вращением Урана, очень многое значит в теории возникновения всей
Солнечной системы, ведь почти все гипотезы подразумевают вращение планет в
одну сторону. Если Уран образовался, лежа на боку, то это сильно не
состыкуется с догадками о происхождении нашей планетной системы. Правда,
сейчас все больше полагают, что такое положение Урана — результат
столкновения с большим небесным телом, возможно крупным астероидом, на
ранних стадиях формирования Урана.
Химический состав, физические условия и строение Урана.
Уран сформировался из первоначальных твердых тел и различных льдов
(подо льдами здесь надо понимать не только водяной лед), он лишь на 15%
состоит из водорода, а гелия нет почти совсем (в контраст Юпитеру и
Сатурну, которые, по большей части, — водород). Метан, ацетилен и другие
углеводороды существуют в значительно больших количествах, чем на Юпитере и
Сатурне. Ветры в средних широтах на Уране перемещают облака в тех же
направлениях, что и на Земле. Эти ветры дуют со скоростью от 40-а до 160-ти
метров в секунду; на Земле быстрые потоки в атмосфере перемещаются со
скоростью около 50-ти метров в секунду.
Толстый слой (дымка) - фотохимический смог - обнаруживается вокруг
освещенного Солнцем полюса. Освещенный Солнцем полушарие также излучает
больше ультрафиолета. Инструменты “Вояждера” обнаружили отчасти более
холодную полосу между 15 и 40-ка градусами широты, где температура на 2-3 K
ниже.
Синий цвет Урана является результатом поглощения красного света
метаном в верхней части атмосферы. Вероятно, существуют облака других
цветов, но они прячутся от наблюдателей перекрывающим слоем метана.
Атмосфера Урана (но не Уран в целом!) состоит примерно из 83% водорода, 15%
гелия и 2% метана. Подобно другим газовым планетам, Уран имеет полосы
облаков, которые очень быстро перемещаются. Но они чрезвычайно плохо
различимы и видимы только на снимках с большим разрешением, сделанные
“Вояджером-2” . Последние наблюдения с HST позволили рассмотреть большие
облака. Есть предположение о том, что эта возможность появилась в связи с
сезонными эффектами, ведь как не трудно сообразить, зима от лета на Уране
сильно разняться: целое полушарие зимой на несколько лет прячется от
Солнца! Хотя, Уран получает в 370 раз меньше тепла от Солнца, чем Земля,
так что летом там тоже не бывает жарко. К тому же, Уран излучает тепла не
больше, чем получает от Солнца, следовательно, он холоден внутри?
Кроме того, оказывается, что Уран не имеет твердого ядра, и вещество
более или менее единообразно распространено по всему объему планеты. Это
отличает Уран (да и Нептун тоже) от его более крупных родственников.
Возможно, эта обедненность легкими газами — следствие недостаточной массы
зародыша планеты, и в ходе образования, Уран не смог удержать возле себя
большее количество водорода и гелия. А может быть, в этом месте
зарождающейся планетной системы вовсе не было столько легких газов, что,
конечно, в свою очередь, тоже требует объяснений. Как видно, ответы на
вопросы, связанные с Ураном, могут пролить свет на судьбу всей Солнечной
системы!
Кольца Урана.
Подобно другим газовым планетам, Уран имеет кольца. Кольцевая система
была обнаружена в 1977-м году во время покрытия Ураном звезды. Наблюдалось,
что звезда 5 раз ослабляла на краткий промежуток времени свой блеск перед
покрытием и после него, что и навело на мысль о кольцах. Последующие
наблюдения c Земли показали, что действительно есть девять колец. Если
перебирать их, удаляясь от планеты, они названы 6, 5, 4, Альфа, Бета, Эта,
Гамма, Дельта и Эпсилон. Камеры «Вояждера» обнаружили несколько
дополнительных колец, и также показали, что девять основных колец погружены
в мелкую пыль. Подобно кольцам Юпитера, они очень неярки, но, как и кольца
Сатурна, кольца Урана содержат много довольно больших частиц, размеры их
колеблются от 10 метров в диаметре до мелкой пыли. Кольца Урана были
открыты первыми после колец Сатурна. Это имело большое значение, так как
стало возможным предположить, что кольца — общая характеристика планет, а
не удел одного Сатурна. Это еще одно прямо-таки эпохальное значение Урана
для астрономии.
Наблюдения показали, что кольца Урана заметно отличаются от
родственных им систем Юпитера и Сатурна. Неполные кольца с различным
показателям прозрачности по длине каждого из колец сформировались, похоже,
позже, чем сам Уран, возможно, после разрыва нескольких спутников
приливными силами.
Количество известных колец может, в конечном счете, возрасти, судя по
наблюдениям «Вояджер-2». Приборы указывали на наличие многих узких колец
(или, возможно, неполных колец или кольцевых дуг) около 50 метров шириной.
Ключом к разгадке структуры колец Урана может быть и открытие того,
что два небольших спутника – Корделия и Офелия – находятся внутри кольца
Эпсилон. Это объясняет неравномерное распределение частиц в кольце:
спутники удерживают вещество вокруг себя. Так, используя эту теорию,
предположено, что в этом кольце можно отыскать еще 16(!) спутников.
Магнитосфера.
Область вокруг небесного тела, где его магнитное поле остается
сильнее суммы всех других полей близких и удаленных тел, называется
магнитосферой этого небесного тела.
Уран, как многие планеты имеет магнитосферу. Она необычна тем, что ось
симметрии ее наклонена почти на 60 градусов к оси вращения (у Земли этот
угол составляет 12 градусов). Если бы так обстояло дело на Земле, то
ориентирование с помощью компаса имело бы интересную особенность: стрелка
почти совсем бы не попадала указателем на север или юг, а была бы нацелена
на две противоположные точки 30-х параллелей. Вероятно, магнитное поле
вокруг планеты генерируется движениями в сравнительно поверхностных
областях Урана, а не в его ядре. Источник поля — неизвестен; гипотетический
электропроводящий океан воды и аммиака не подтвержден исследованиями. Как
на Земле, так и на других планетах, источником магнитного поля считают
течения в расправленных породах, расположенных недалеко от ядра.
Интенсивность поля на поверхности Урана в общих чертах сравнима с
Земной, хотя оно и сильнее изменяется в разных точках поверхности из-за
большого смещения оси симметрии поля от центра Урана.
Как у Земли, Юпитера и Сатурна, у Урана есть магнитный хвост,
состоящий из захваченных полем заряженных частиц, растянувшийся на миллионы
километров за Уран от Солнца. «Вояждер» “чувствовал” поле, по крайней мере,
в 10-ти миллионах километрах от планеты.
Спутники Урана.
Уран имеет 17 известных спутников. До недавнего времени их насчитывали
15. Они формировали два четких класса:
10 небольших внутренних, очень слабых по яркости, обнаруженных "Вояджером-
2", и 5 больших внешних. Все 15 имеют почти круговые орбиты в плоскости
экватора Урана (и, следовательно, они расположены под большим углом к
плоскости эклиптики). В 1997-м году с помощью 5-метрового Паломарского
телескопа группой канадских ученых были обнаружены еще два крохотных и
слабых по яркости спутника. На комбинации снимков телескопа имени Хаббла
видно движение со временем спутников Урана. Нетрудно отличить характер
этого видимого движения от смещения попадающих в поле зрения звезд.
Имена всех спутников Урана были позаимствованы у героев Шекспира.
|Спутник |Расстояние|Радиус |Масса| |Кто | |Год |
| |от Урана |(км) |(кг) | |открыл | |Открытия |
| |(тыс. км) | | | | | | |
|Корделия |50 |13 |? | |1986 | |"Вояджер-2" |
|Офелия |54 |16 |? | |1986 | |"Вояджер-2" |
|Бьянка |59 |22 |? | |1986 | |"Вояджер-2" |
|Кресcидия |62 |33 |? | |1986 | |"Вояджер-2" |
|Дездемона |63 |29 |? | |1986 | |"Вояджер-2" |
|Джульетта |64 |42 |? | |1986 | |"Вояджер-2" |
|Портия |66 |55 |? | |1986 | |"Вояджер-2" |
|Росалинда |70 |27 |? | |1986 | |"Вояджер-2" |
|Белинда |75 |34 |? | |1986 | |"Вояджер-2" |
|Пак |86 |77 |? | |1985 | |"Вояджер-2" |
|Миранда |130 |236 |6.30.| |1948 | |Койпер |
| | | |1019 | | | | |
|Ариель |191 |579 |1.27.| |1851 | |Лассель |
| | | |1021 | | | | |
|Умбриэль |266 |585 |1.27.| |1851 | |Лассель |
| | | |1021 | | | | |
|Титания |436 |789 |3.49.| |1787 | |Гершель |
| | | |1021 | | | | |
|Оберон |583 |761 |3.03.| |1787 | |Гершель |
| | | |1021 | | | | |
|Калибан (?)|7 200 (?) |60 (?) |? | |1997 | |Глэдмен и ko |
|Сикоракс |12 200 (?)|120 (?) |? | |1997 | |Глэдмен и ko |
|(?) | | | | | | | |
|Луна |387 |1600 |7.4.1| |---------| |---------- |
| | | |022 | |- | | |
Изображения уже открытых пяти самых больших спутников, полученные
"Вояждером", обнаружили сложные поверхности, характеризующие бурное
геологическое прошлое этих космических тел. Камеры также отыскали 10 прежде
неизвестных спутников.
Предварительный анализ показывает, что пять больших спутников -
совокупность ледяных глыб. Большие спутники Урана на 50 процентов состоят
из водяного льда, на 20 процентов - из углеродных и азотных соединений, на
30 процентов - из разных соединений кремния - силикатов. Их поверхности,
почти монотонно темно-серые, носят следы геологической истории.
Титания, например, выделяется огромными системами трещин и каньонами,
что указывает на некоторый период активной геологической деятельности в
прошлом этого спутника. Эти детали могут являться результатом тектонических
перемещений коры.
Ариель имеет ярчайшую и, возможно, геологически самую молодую
поверхность в спутниковой системе Урана. Она, в основном, лишена кратеров,
больших, чем 50 километров в диаметре. Это указывает на то, что имеющиеся в
околоурановом пространстве мелкие метеоры сглаживают, при падении на
поверхность, крупные рельефные образования.
Поверхность Умбриэль древняя и темная, очевидно, она была подвержена
немногим геологическим процессам. Темные тона поверхности Умбриэль могут
являться следствием покрытия пылью и небольшими обломками когда-то
находившихся в окрестностях орбиты этого спутника.
Оберон, самый внешний из пяти больших спутников, также имеет
старую, покрытую кратерами поверхность, с неяркими следами внутренней
деятельности.
Уран в цифрах:
Масса 14,53 массы Земли
(8,68.1025 кг)
Диаметр 4,00 диаметра Земли
(51 118 км)
Плотность 1,29 г/см3
Температура поверхности -220°С
Длительность звездных суток 15,35 часа (обратное вращение)
Среднее расстояние от Солнца 19,19 а.е. ( 2 871 млн. км)
Период обращения по орбите 84,01 земных лет
Наклон экватора к орбите 97,86°
Эксцентриситет орбиты 0,046
Наклонение орбиты к эклиптике 0,77°
Долгота восходящего узла 74°13`
Средняя скорость движения по орбите 6,81 км/сек
Расстояние от Земли от 2,6 до 3,2 млрд. км
Число спутников 17
| |
