|
Реферат: Строение и эволюция звезд и планет (Астрономия)
Министерство сельского хозяйства и продовольствия Российской Федерации
Тюменская Государственная Сельскохозяйственная Академия
Кафедра философии
Контрольная работа по дисциплине “Концепции современного
естествознания”
Тема: Строение и эволюция звезд и планет.
Выполнила:
Тюмень 2003г.
Возникновение и эволюция звезд
Межзвездный газ
Потребовалось тысячелетнее развитие науки, чтобы человечество
осознало простой и вместе с тем величественный факт, что звезды -
это объекты, более или менее похожие на Солнце, но только отстоящие
от нас на несравненно большие расстояния.
Почти половину столетия межзвездный газ исследовался главным
образом путем анализа образующихся в нем линий поглощения.
Выяснилось, например, что довольно часто эти линии имеют сложную
структуру, то есть состоят из нескольких близко расположенных друг
к другу компонент. Каждая такая компонента возникает при поглощении
света звезды в каком-нибудь определенном облаке межзвездной среды,
причем облака движутся друг относительно друга со скоростью,
близкой к 10 км/сек. Это и приводит благодаря эффекту Доплера к
незначительному смещению длин волн линий поглощения.
Химический состав межзвездного газа в первом приближении оказался
довольно близким к химическому составу Солнца и звезд.
Преобладающими элементами являются водород и гелий, между тем как
остальные элементы мы можем рассматривать как "примеси".
Межзвездная пыль
До сих пор, говоря о межзвездной среде, мы имели ввиду только
межзвездный газ, но имеется и другой компонент. Речь идет о
межзвездной пыли. Мы уже упоминали выше, что еще в прошлом столетии
дебатировался вопрос о прозрачности межзвездного пространства.
Только около 1930 года с несомненностью было доказано, что
межзвездное пространство действительно не совсем прозрачно.
Поглощающая свет субстанция сосредоточена в довольно тонком слое
около галактической плоскости. Сильнее всего поглощаются синие и
фиолетовые лучи, между тем как поглощение в красных лучах
сравнительно невелико.
Что же это за субстанция? Сейчас уже представляется
доказанным, что поглощение света обусловлено межзвездной пылью, то
есть твердыми микроскопическими частицами вещества, размерами
меньше микрона. Эти пылинки имеют сложный химический состав.
Установлено, что пылинки имеют довольно вытянутую форму и в какой-
то степени "ориентируются", то есть направления их вытянутости
имеют тенденцию "выстраиваться" в данном облаке более или менее
параллельно. По этой причине проходящий через тонкую среду звездный
свет становится частично поляризованным.
Стадии звездной эволюции
Этот процесс является закономерным, то есть неизбежным. В
самом деле, тепловая неустойчивость межзвездной среды неизбежно
ведет к ее фрагментации, то есть к разделению на отдельные,
сравнительно плотные облака и межоблачную среду. Однако собственная
сила тяжести не может сжать облака - для этого они недостаточно
плотны и велики. Но тут "вступает в игру" межзвездное магнитное
поле. В системе силовых линий этого поля неизбежно образуются
довольно глубокие "ямы", куда "стекаются" облака межзвездной среды.
Это приводит к образованию огромных газово-пылевых комплексов. В
таких комплексах образуется слой холодного газа, так как
ионизирующее межзвездный углерод ультрафиолетовое излучение звезд
сильно поглощается находящейся в плотном комплексе космической
пылью, а нейтральные атомы углерода сильно охлаждают межзвездный
газ и "термостатируют" его при очень низкой температуре - порядка 5-
10 градусов Кельвина. Так как в холодном слое давление газа равно
внешнему давлению окружающего более нагретого газа, то плотность в
этом слое значительно выше и достигает нескольких тысяч атомов на
кубический сантиметр. Под влиянием собственной гравитации холодный
слой, после того как он достигнет толщины около одного парсека,
начнет "фрагментировать" на отдельные, еще более плотные сгустки,
которые под воздействием собственной гравитации будут продолжать
сжиматься. Таким вполне естественным образом в межзвездной среде
возникают ассоциации протозвезд. Каждая такая протозвезда
эволюционирует со скоростью, зависящей от ее массы.
Когда существенная часть массы газа превратиться в звезды,
межзвездное магнитное поле, которое своим давлением поддерживало
газово-пылевой комплекс, естественно, не будет оказывать
воздействия на звезды и молодые протозвезды. Под влиянием
гравитационного притяжения Галактики они начнут падать к
галактической плоскости. Таким образом, молодые звездные ассоциации
всегда должны приближаться к галактической плоскости.
Не так давно астрономы считали, что на образование звезды
из межзвёздных газа и пыли требуются миллионы лет. Но в последние
годы были получены поразительные фотографии области неба, входящей
в состав Большой Туманности Ориона, где в течение нескольких лет
появилось небольшое скопление звёзд. На снимках 1947г. в этом месте
была видна группа из трёх звездоподобных объектов. К 1954г.
некоторые из них стали продолговатыми, а к 1959г. эти продолговатые
образования распались на отдельные звёзды - впервые в истории
человечества люди наблюдали, рождение звёзд буквально на глазах.
Этот беспрецедентный случай показал астрономам, что звёзды могут
рождаться за короткий интервал времени, и казавшиеся ранее
странными рассуждения о том, что звёзды обычно возникают в группах,
или звёздных скоплениях, оказались справедливыми.
Каков же механизм их возникновения? Почему за многие годы
астрономических визуальных и фотографических наблюдений неба только
сейчас впервые удалось увидеть "материализацию" звёзд? Рождение
звезды не может быть исключительным событием: во многих участках
неба существуют условия, необходимые для появления этих тел.
В результате тщательного изучения фотографий туманных
участков Млечного Пути удалось обнаружить маленькие чёрные пятнышки
неправильной формы, или глобулы, представляющие собой массивные
скопления пыли и газа. Они выглядят чёрными, так как не испускают
собственного света и находятся между нами и яркими звёздами, свет
от которых они заслоняют. Эти газово-пылевые облака содержат
частицы пыли, очень сильно поглощающие свет, идущий от
расположенных за ними звёзд. Размеры глобул огромны - до нескольких
световых лет в поперечнике. Несмотря на то, что вещество в этих
скоплениях очень разрежено, общий объём их настолько велик, что его
вполне хватает для формирования небольших скоплений звёзд, по массе
близких к Солнцу. Для того чтобы представить себе, как из глобул
возникают звёзды, вспомним, что все звёзды излучают и их излучение
оказывает давление. Разработаны чувствительные инструменты, которые
реагируют на давление солнечного света, проникающего сквозь толщу
земной атмосферы. В чёрной глобуле под действием давления
излучения, испускаемого окружающими звёздами, происходит сжатие и
уплотнение вещества. Внутри глобулы гуляет "ветер", разметающий по
всем направлениям газ и пылевые частицы, так что вещество глобулы
пребывает в непрерывном турбулентном движении.
Глобулу можно рассматривать как турбулентную газово-
пылевую массу, на которую со всех сторон давит излучение. Под
действием этого давления объём, заполняемый газом и пылью, будет
сжиматься, становясь, всё меньше и меньше. Такое сжатие протекает в
течение некоторого времени, зависящего от окружающих глобулу
источников излучения и интенсивности последнего. Гравитационные
силы, возникающие из-за концентрации массы в центре глобулы, тоже
стремятся сжать глобулу, заставляя вещество падать к её центру.
Падая, частицы вещества приобретают кинетическую энергию и
разогревают газово-пылевое облако.
Падение вещества может длиться сотни лет. Вначале оно
происходит медленно, неторопливо, поскольку гравитационные силы,
притягивающие частицы к центру, ещё очень слабы. Через некоторое
время, когда глобула становится меньше, а поле тяготения
усиливается, падение начинает происходить быстрее. Но, как мы уже
знаем, глобула огромна, не менее светового года в диаметре. Это
значит, что расстояние от её внешней границы до центра может
превышать 10 триллионов километров. Если частица от края глобулы
начнёт падать к центру со скоростью немногим менее 2км/с, то центра
она достигнет только через 200 000 лет. Наблюдения показывают, что
скорости движения газа и пылевых частиц на самом деле гораздо
больше, а потому гравитационное сжатие происходит значительно
быстрее.
Падение вещества к центру сопровождается весьма частыми
столкновениями частиц и переходом их кинетической энергии в
тепловую. В результате температура глобулы возрастает. Глобула
становится протозвездой и начинает светиться, так как энергия
движения частиц перешла в тепло, нагрела пыль и газ.
В этой стадии протозвезда едва видна, так, как основная доля
её излучения приходится на далёкую инфракрасную область. Звезда ещё
не родилась, но зародыш её уже появился. Астрономам пока
неизвестно, сколько времени требуется протозвезде, чтобы достигнуть
той стадии, когда она начинает светиться как тусклый красный шар и
становится видимой. По различным оценкам, это время колеблется от
тысяч до нескольких миллионов лет. Однако, помня о появлении звёзд
в Большой Туманности Ориона, стоит, пожалуй, считать, что наиболее
близка к реальности оценка, которая даёт минимальное значение
времени.
Среди многочисленных небесных светил, изучаемых современной
астрономией, особое место занимают планеты. Ведь все мы хорошо
знаем, что Земля, на которой мы живем, является планетой, так что
планеты-тела, в основном подобные нашей Земле.
Но в мире планет мы не встретим даже двух, совершенно похожих
друг на друга. Разнообразие физических условий на планетах очень
велико. Расстояние планеты от Солнца (а значит, и количество
солнечного тепла, и температура поверхности), её размеры,
напряжение силы тяжести на поверхности, ориентировка оси вращения,
определяющая смену времён года, наличие и состав атмосферы,
внутреннее строение и многие другие свойства различны у всех девяти
планет Солнечной системы.
Как показывает изучение условий, при которых возможно
зарождение и дальнейшее развитие живой материи, только на планетах
мы можем искать признаки существования органической жизни. Вот
почему изучение планет, помимо общего интереса, имеет большое
значение с точки зрения космической биологии.
Изучение планет имеет большое значение, кроме астрономии, и
для других областей науки, в первую очередь наук о Земле-геологии и
геофизики, а также для космогонии-науки о происхождении и развитии
небесных тел, в том числе и нашей Земли.
Современные представления о планетах сложились не сразу. Для
этого понадобилось много веков накопления и развития знаний и
упорной борьбы новых, прогрессивных знаний с взглядами старыми,
отживающими.
В древних представлениях о Вселенной Земля считалась плоской,
а планеты рассматривались лишь как светящиеся точки на небесном
своде, отличавшиеся от звёзд только тем, что они перемещались между
ними, переходя из созвездия в созвездие. За это планеты и получили
название, означающее «блуждающие». Наблюдателям древности, было,
известно пять планет: Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн.
Даже после того как была установлена шарообразная форма
Земли, и были впервые определены её размеры (Эратосфеном в III в.
до н. э.), после того как стала очевидна ограниченность Земли в
пространстве, о природе планет ни чего не было известно. И всё же
во взглядах выдающихся мыслителей древности: Анаксагора, Демокрита,
Эпикура, Лукреция мы встретим идеи о материальности и бесконечности
Вселенной, заполненной бесчисленным количеством миров, подобных
нашему, причём многие из них могут быть населены живыми существами.
Эти мыслители высказывали весьма интересные идеи и о природе
небесных тел.
Образование планет.
.Вернемся к спутникам нашего Солнца, к тем обрывкам
туманности, которые оторвались от центрального сгустка под
действием центробежной силы и начали кружиться вокруг него. Именно
здесь создаются условия, способствующие разделению легких и тяжелых
частиц туманности. Происходит нечто похожее на наш древний способ
добычи золота промывкой из золотоносного песка или на просеивание
зерна в молотилках. Струя воды или воздуха уносит легкие частицы,
оставляя тяжелые. Облака-спутники находятся на очень разных
расстояниях от Солнца. Далекие оно почти не греет. Зато в близких
- его жар испаряет все способное испариться. А его ослепительный
ярчайший свет, работая как своеобразный "ветер",выдувает из них
все испарившееся, вообще все легкое, оставляя лишь то, что
потяжелее, что "не сдвинешь с места".Поэтому здесь почти не
остается легких газов - водорода и гелия, основной составляющей
газо-пылевой туманности. Мало остается и других "летучих" веществ.
Все это уносится горячим "ветром" вдаль. В результате через
некоторое время химический состав облаков-спутников становится
совершенно разным. В далеких - он почти не изменился. А в тех,
что кружатся вблизи источающего жар и свет Солнца, остался лишь
"прокаленный" и "обдутый" материал - выделенная "драгоценная
жизненно важная примесь" тяжелых элементов. Материал для создания
обитаемой планеты готов. Начинается процесс превращения
"материала" в "изделие", частиц туманности - в планеты.
Этап первый - слипание частиц. В далеких облаках -
спутниках многочисленные молекулы легких газов и редкие легкие
пылинки понемногу собираются в огромные рыхлые шары малой
плотности. В дальнейшем это планеты группы Юпитера. В облаках-
спутниках, близких к Солнцу, тяжелые пылинки слипаются в плотные
каменистые комки. Они объединяются в огромные массивные скалистые
глыбы, чудовищными серыми угловатыми громадами плывущие по орбитам
вокруг своей звезды. Двигаясь по разным, иногда пересекающимся
орбитам, эти "астероиды", размером в десятки километров каждый,
сталкиваются. Если на небольшой относительной скорости, то как бы
"вдавливаются" один в другой,"нагромождаются", "налипают" один на
другой. Объединяются в более крупные. Если на большой скорости, то
мнут, крошат друг друга, порождая новую "мелочь",бесчисленные
обломки, осколки, которые вновь проходят долгий путь объединения.
Сотни миллионов лет идет этот процесс слияния мелких частиц в
крупные небесные тела. По мере увеличения своих размеров они
становятся все более шарообразными. Растет масса - возрастает сила
тяжести на их поверхности. Верхние слои давят на внутренние.
Выступающие части оказываются грузом более тяжелым и постепенно
погружаются в толщу нижележащих масс, раздвигая их под собой. Те,
отходя в стороны, заполняют собой впадины. Грубый "ком" постепенно
сглаживается. В результате вблизи Солнца образуются несколько
сравнительно небольших по размеру, но очень плотных, состоящих из
очень тяжелого материала, планет земной группы. Среди них - Земля.
Все они резко отличаются от планет группы Юпитера богатством
химического состава, обилием тяжелых элементов, большим удельным
весом. Теперь посмотрим на Землю. На звездном фоне, освещенный с
одной стороны яркими солнечными лучами, плывет перед нами
огромный каменный шар. Он ещё не гладкий не ровный. Ещё торчат
кое-где выступы слепивших его глыб. Еще "читаются" не
полностью заплывшие "швы" между ними. Пока это еще "грубая
работа".Но вот что интересно. Уже есть атмосфера. Чуть мутноватая,
очевидно, от пыли, но без облаков. Это выдавленные из недр планеты
водород и гелий, которые в свое время прилипли к каменистым
частицам и каким-то чудом уцелели, не были "сдуты" солнечными
лучами. Первичная атмосфера Земли. Долго она не продержится."Не
мытьем, так катаньем" Солнце уничтожит её. Легкие подвижные
молекулы водорода и гелия под действием нагрева солнечными лучами
будут постепенно улетучиваться в космос. Этот процесс называется
"диссипацией"
Этап второй-разогревание. 0Внутри планеты, в смеси с
другими оказываются зажатыми,"запертыми" радиоактивные вещества.
Они отличаются тем, что непрерывно выделяют тепло, чуть заметно
нагреваются. Но в толще планеты этому теплу некуда выйти, нет
вентиляции, нет омывающей влаги. Над ними - мощная "шуба" из
вышележащих слоев. Тепло накапливается. От этого радиоактивного
разогрева начинается размягчение всей толщи планеты. В размягченном
виде вещества, в свое время хаотично, бессистемно
слепившие её, начинают теперь распределятся по весу Тяжелые
постепенно опускаются, тонут к центру. Легкие выдавливаются ими,
поднимаются выше, всплывают все ближе к поверхности. Постепенно
планета приобретает строение, подобное теперешней нашей Земле,- в
центре, сжатой чудовищным весом навалившихся сверху слоев, тяжелое
ядро. Оно окружено "мантией" толстым слоем вещества полегче весом.
И наконец, снаружи совсем тонкая, толщиной всего в несколько
десятков километров,"кора",состоящая из наиболее легких горных
пород. Радиоактивные вещества в основном содержатся в легких
породах. Поэтому теперь они скопились в "коре", греют её. Основное
тепло с поверхности планеты уходит в космос,- от планеты "чуть
повеяло теплом". А на глубине десятков километров тепло
сохраняется, разогревая горные породы.
Этап третий - вулканическая деятельность. 0 В некоторых местах
недра планеты накаляются докрасна. Потом даже больше. Камни
плавятся, превращаются в раскаленную, светящуюся оранжево-белым
светом огненную кашу "магму".В толще коры ей тесно. В ней полно
сжатых газов, которые готовы были бы взорвать, разбросать всю эту
магму во все стороны огненными брызгами. Но сил для этого не
хватает. Слишком крепка и тяжела окружающая и придавившая сверху
кора планеты. И огненная магма, пытаясь хоть как-нибудь вырваться
наверх, на свободу, нащупывает между сжимающими её глыбами слабые
места, протискивается в щели, подплавляя их стенки своим жаром. И
понемногу с годами, столетиями набирая силу, поднимается из
глубин к поверхности планеты. И вот победа! "Канал" пробит!
Сотрясая скалы, с грохотом вырывается из недр столб огня. Клубы
дыма и пара вздымаются к небу. Летят вверх камни и пепел.
Огненная магма, которая называется теперь "лава",выливается на
поверхности планеты, растекается в стороны. Происходит извержение
вулкана. Таких "пробитых изнутри дырок" на планете много. Они
помогают молодой планете "бороться с перегревом".Через них она
освобождается от накопившейся огненной магмы,"выдыхает"распирающие
её горячие газы в основном углекислый газ и водяной пар, а с ними
- разные примеси, такие, как метан, аммиак. Постепенно в атмосфере
почти исчезли водород и гелий, и она стала состоять в основном из
вулканических газов. Кислорода в ней пока нет и в помине. Для жизни
эта атмосфера совершенно непригодна. Очень важно, что вулканы
выбрасывают на поверхность большое количество водяного пара. Он
собирается в облака. Из них на поверхность планеты льются дожди.
Вода стекает в низины, накапливается. И понемногу на планете
образуются озера, моря, океаны, в которых может развиться жизнь.
Образование солнечной системы
Вот уже два века проблема происхождения Солнечной системы
волнует выдающихся мыслителей нашей планеты. Этой проблемой
занимались, начиная от философа Канта и математика Лапласа, плеяда
астрономов и физиков XIX и XX столетий.
И все же мы до сих пор довольно далеки от решения этой
проблемы. Но за последние три десятилетия прояснился вопрос о путях
эволюции звезд. И хотя детали рождения звезды из газово-пылевой
туманности еще далеко не ясны, мы теперь четко представляем, что с
ней происходит на протяжении миллиардов лет дальнейшей эволюции.
Переходя к изложению различных космогонических гипотез,
сменявших одна другую на протяжении двух последних столетий, начнем
с гипотезы великого немецкого философа Канта и теории, которую
спустя несколько десятилетий независимо предложил французский
математик Лаплас. Предпосылки к созданию этих теорий выдержали
испытание временем.
Точки зрения Канта и Лапласа в ряде важных вопросов резко
отличались. Кант исходил из эволюционного развития холодной пылевой
туманности, в ходе которого сперва возникло центральное массивное
тело - будущее Солнце, а потом планеты, в то время как Лаплас
считал первоначальную туманность газовой и очень горячей с высокой
скоростью вращения. Сжимаясь под действием силы всемирного
тяготения, туманность, вследствие закона сохранения момента
количества движения, вращалась все быстрее и быстрее. Из-за больших
центробежных сил от него последовательно отделялись кольца. Потом
они конденсировались, образуя планеты.
Таким образом, согласно гипотезе Лапласа, планеты
образовались раньше Солнца. Однако, несмотря на различия, общей
важной особенностью является представление, что Солнечная система
возникла в результате закономерного развития туманности. Поэтому и
принято называть эту концепцию “гипотезой Канта-Лапласа”.
Однако эта теория сталкивается с трудностью. Наша Солнечная
система, состоящая из девяти планет разных размеров и масс,
обладает особенностью: необычное распределение момента количества
движения между центральным телом - Солнцем и планетами.
Момент количества движения есть одна из важнейших
характеристик всякой изолированной от внешнего мира механической
системы. Именно как такую систему можно рассмотреть Солнце и
окружающие его планеты. Момент количества движения можно определить
как “запас вращения” системы. Это вращение складывается из
орбитального движения планет и вращения вокруг осей Солнца и
планет.
Львиная доля момента количества движения Солнечной системы
сосредоточена в орбитальном движении планет-гигантов Юпитера и
Сатурна.
С точки зрения гипотезы Лапласа, это совершенно непонятно. В
эпоху, когда от первоначальной, быстро вращающейся туманности
отделилось кольцо, слои туманности, из которых потом
сконденсировалось Солнце, имели (на единицу массы) примерно такой
же момент, как вещество отделившегося кольца (так как угловые
скорости кольца и оставшихся частей были примерно одинаковы). Так
как масса последнего была значительно меньше основной туманности
(“протосолнца”), то полный момент количества движения кольца должен
быть много меньше, чем у “протосолнца”. В гипотезе Лапласа
отсутствует какой-либо механизм передачи момента от “протосолнца” к
кольцу. Поэтому в течение всей дальнейшей эволюции момент
количества движения “протосолнца”, а затем и Солнца должен быть
много больше, чем у колец и образовавшихся из них планет. Но этот
вывод противоречит с фактическим распределением количества движения
между Солнцем и планетами.
Для гипотезы Лапласа эта трудность оказалась непреодолимой.
Остановимся на гипотезе Джинса, получившей распространение в
первой трети текущего столетия. Она полностью противоположна
гипотезе Канта-Лапласа. Если последняя рисует образование
планетарных систем как единственный закономерный процесс эволюции
от простого к сложному, то в гипотезе Джинса образование таких
систем есть дело случая.
Исходная материя, из которой потом образовались планеты, была
выброшена из Солнца (которое к тому времени было уже достаточно
“старым” и похожим на нынешнее) при случайном прохождении вблизи
него некоторой звезды. Это прохождение был настолько близким, что
его можно рассматривать практически как столкновение. Благодаря
приливным силам со стороны налетевшей на Солнце звезды, из
поверхностных слоев Солнца выброшена струя газа. Эта струя
останется в сфере притяжения Солнца и после того, как звезда уйдет
от Солнца. Потом струя сконденсируется и даст начало планетам.
Если бы гипотеза Джинса была правильной, число планетарных
систем, образовавшихся за десять миллиардов лет ее эволюции, можно
было пересчитать по пальцам. Но планетарных систем фактически
много, следовательно, эта гипотеза несостоятельна. И ниоткуда не
следует, что выброшенная из Солнца струя горячего газа может
сконденсироваться в планеты. Таким образом, космологическая
гипотеза Джинса оказалась несостоятельной.
Список литературы:
1. И. С. Шкловский. Звезды: их рождение, жизнь и смерть
2. П. И. Бакулин. Курс общей астрономии
3. Ю. Н. Ефремов. В глубины Вселенной
4.Энцеклопедический 0 словарь юного
астронома,М.:Педагогика,1980 г. Астрономия: Учеб. для 11 кл. сред
шк ., М:Провсещение,1990 г.
5.Клушанцев П.В. 2" 0Одиноки ли мы во
вселенной? 2" 0:Дет.лит.,1981г. Эврика-89 ,М:Мол.гвардия,1991 г.
Поиски жизни в Солнечной системе: Пер.с англ. М.:Мир,1988 г.
-----------------------
Инфракрасная съёмка рождения звезды
Реферат на тему: Строение солнечной системы
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ РЕФЕРАТ
ПО АСТРОНОМИИ
на тему
“СТРОЕНИЕ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ”
Выполнила ученица 11 “Б” класса
Средней школы № 15
Самарского района
Урсатьева Надежда
УЧИТЕЛЬ: Жидкова И.В.
САМАРА - 97
План.
1. Обзор солнечной системы с.3
2. Планеты земной группы:
а) Меркурий. с.3
б)Венера с.5
в) Система Земля - Луна с.7
г) Марс с.11
3, Планеты гиганты
а) Юпитер с.13
б)Сатурн с.14
в) Уран с.16
г) Нептун с.16
4. Плутон с.17
5. Малые планеты (Астероиды) с.18
6. Метеориты - Вестники космоса с.19
7. Кометы с.20
8. Список литературы с.22
Солнечная система представляет собой группу небесных тел, весьма
различных по своим размерам и физическому строению. В эту группу входят:
Солнце, Девять больших планет, вместе с 61 спутником, более 100000 планет
(астероидов) , порядка десяти комет, а также бесчисленное множество
метеорных тел движущихся как роями так и в виде отдельных частиц.
Все эти тела объединены в одну систему благодаря силе притяжения
центрального тела - Солнца. Масса солнца приблизительно в 750 раз
превосходит массу всех остальных тел, входящих в эту систему .
Гравитационное притяжение звезды является главной силой, определяющей
движение всех обращающихся вокруг него тел Солнечной системы . Среднее
расстояние от солнца до самой далекой от него планеты Плутон 39,5 а.е., что
очень мало по сравнению с расстоянием до ближайших звезд. Только некоторые
кометы удаляются от солнца на 105 а.е. и подвергаются воздействию
притяжения звезд.
В Солнечной системе наблюдается огромный диапазон масс, особенное если
учесть наличие в межпланетном пространстве космической пыли. Различие в
массах между солнцем и какой-нибудь пылинкой в тысячную долю миллиграмма
будет составлять около 40 порядков (иначе говоря, отношение их масс будет
выражаться числом с 40 нулями.).
[pic]
При ознакомлении с планетами бросается в глаза резкое разделение их на
две группы как по массе и другим физическим признакам , так и по
расстояниям от солнца эти группы: планеты гиганты и планеты земной группы.
К первой группе относятся Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон, ко второй
- Меркурий , Венера, Земля и Марс.
Меркурий.
Меркурий, Ближайшая к солнцу планета Солнечной системы, была для
астрономов длительное время полной загадкой не был точно известен период ее
вращения вокруг оси. Из - за отсутствия спутников не была точно известна
масса. Близость к солнцу мешала производить наблюдения поверхностей. В то
время как спектры планеты говорили об отсутствии у нее атмосферы, некоторые
наблюдатели замечали порой какие-то “туманы”, скрывавшие конфигурацию
темных и светлых пятен, с трудом наблюдаемые на его диске.
Поляриметрические наблюдения О. Дольфюса в 1950 году далее указания на
наличие весьма слабой атмосферы, в 300 раз разреженнее земной . Но полной
уверенности в этом не было. Только в 1965 году, благодаря применению
радиолокации был измерен период вращения Меркурия вокруг оси, оказавшийся
равным 58,65 суток,
т.е. ровно2/3 периода обращения вокруг солнца. Еще в 1882 году Дж.
Скиапарелли из визуальных наблюдений сделал вывод, что Меркурий,
расположенный на расстоянии 58000000 километров от солнца полный оборот
вокруг него совершает за 88 суток. Отсюда был сделан вывод, что солнечные
сутки на Меркурии продолжаются 176 дней .
Ось вращения Меркурия оказалась почти перпендикулярной к плоскости его
орбиты.
Отражательная способность Меркурия (альбеда) очень мала - около 0.07
. Как показали радионаблюдения, температура подсолнечной точки планеты
(т.е. в пункте где солнце находится в зените) достигает 620 К . Температура
ночного полушария Меркурия около 110 К.
С помощью радионаблюдений удалось определить тепловые свойства наружного
покрова планеты, которые оказались близкими к свойствам тонко раздробленных
пород и лунного регалита. Причиной такого состояния пород является, по-
видимому , непрерывные удары мелких метеоритов, почти не ослабляемое весьма
разряженной атмосферой Меркурия.
Фотографирование поверхности Меркурия Американским космическим
аппаратом “Маринер 10” в 1974 -1975 годах показала , что по виду планета
напоминает Луну. Поверхность усеяна кратерами разных размеров , причем их
распределение по величине диаметра аналогично распределению кратеров Луны.
Это говорит о том , что они тоже образовались в результате интенсивной
метеоритной бомбардировки миллиарды лет назад на первых этапах эволюции
планеты. Встречаются кратеры со светлыми лучами, с центральными горками и
без них, с темным и светлым дном, с резкими очертаниями валов(молодые) и
полуразрушенные (древние). Обнаружены долины , напоминающие известную
долину Альп на Луне, гладкие округлые равнины, получившие названия
бассейнов(наибольшие из них - Калорис - имеет диаметр 1300 км.), а также
крутые уступы высотой до нескольких километров.
Наличие темного вещества в бассейнах и заполненных лавой кратерах
свидетельствует , что в начальный период начальной истории планета испытала
сильное внутреннее разогревание, за которым последовала одна или несколько
эпох интенсивного вулканизма.
Атмосфера Меркурия очень разряжена по сравнению земной атмосферой. По
данным полученным с помощью “Маринеро10” , ее плотность не превосходит
плотность Земной атмосферы на высоте 620 км. В составе атмосферы обнаружено
небольшое количество водорода, гелия и кислорода, присутствуют и некоторые
инертные газы ,
например аргон и неон. Такие газы могли выделится в результате распада
радиоактивных элементов, входящих в состав грунта планеты. Обнаружены
слабое магнитное поле, напряженность которого меньше, чем у Земли, и больше
чем у Марса. Межпланетное магнитное поле, взаимодействуя с ядром Меркурия,
может создавать в нем электрические токи. Эти токи, а также перемещения
зарядов в ионосфере, которая у Меркурия слабее по сравнению с Земной,
могут поддерживать магнитное поле планеты. Взаимодействуя с солнечным
ветром , оно создает магнитосферу. Средняя плотность Меркурия значительно
выше лунной (5,45 г/см3) , т. е. Почти равна средней плотности Земли.
Высказывается гипотеза о том ,что Меркурий имеет мощную силикатную оболочку
(500 - 600 км), а оставшиеся 50 % объема занимает железоникелевое ядро . В
целом диаметр планеты составляет 4 879 км. Жизнь на Меркурии из-за очень
высокой дневной температуры и отсутствия жидкой воды не может существовать.
Венера.
Венера , как и Меркурий, раскрылась перед нами в основном за
последние 30 лет . Длительное время мы не знали ни давления атмосферы у
поверхности планеты ни ее
радиуса. Астрономические наблюдения давали лишь радиус облачного слоя ,
окружающего планету в пределах от 6100 до 6200 км. Первое уверенное
определение диаметра планеты было сделано в 1965 году из
радиоастрономических наблюдений с помощью радиоинтерферометра Оуэис Велли
советским ученым А.Д. Кузьминым и Американским ученым Б.Дж. Кларком.
Кузьмин и Кларк получили значения 12114 км.
Затем последовала большая серия радиолакационных измерений в СССР и США,
в ходе которых диаметр Венеры все уточнялся. Окончательное его значение
12100 км.(95 % диаметра Земли). Масса Венеры была уточнена по пролетам мимо
планеты американских космических аппаратов “Меринер 2” , “Меринер 5” и
“Меринер 10”. Она составляет 1:408400 массы солнца или 81,5% массы Земли по
массе и размерам была уточнена средняя плотность Венеры, 5,2 гр/см3
определено ускорение силы тяжести на поверхности 8,9 м/с 2 (91% земного).
Среднее расстояние от Солнца до Венеры 108 млн. Км. Период обращения вокруг
него 225 суток. Во время нижних соединений может приближаться к Земле до 40
млн. Км., т.е. ближе любой другой большой планеты солнечной системы .
Синодический период (от одного нижнего соединения до другого) равен 584
суткам. Наилучшие условия видимости Венеры приходится на период элонгации;
хотя угловое расстояние Венеры от Солнца не превышает 48 градусов,
вследствие чего она видна либо после захода Солнца (вечерняя звезда), либо
не задолго до его восхода (утренняя звезда), Венера - самое яркое светило
на небе после солнца и Луны - была известна людям еще с глубокой древности.
Период вращения Венеры долго не удавалось определить из-за плотной
атмосферы и облачного слоя, окутывающих эту планету. Только с помощью
радиолокации было
установлено ,что он равен 243,2 суток, причем Венера вращается в обратную
сторону по сравнению с Землей и другими планетами. Наклон оси вращения
Венеры к плоскости ее орбиты равен почти 87 градусов. Из - за необычного
сочетания направлений и периодов вращения и обращения вокруг Солнца смена
дня и ночи на Венере происходит за 117 суток, поэтому день и ночь там
продолжаются по 58,5 суток.
Существование атмосферы Венеры было обнаружено в 1761 году М.В. Ломоносовым
при наблюдениях прохождения ее по диску Солнца. В ХХ веке с помощью
спектральных исследований в атмосфере Венеры найден углекислый газ, который
оказался основным газом ее атмосферы. По данным советских межпланетных
станций серии “ Венера”, на долю углекислого газа приходится 96,5% всего
состава атмосферы Венеры. В нее входит также около 3% азота и небольшие
количества инертных газов, кислорода, окиси углерода, хлороводорода и
фтороводорода. Кроме того, в ее атмосфере содержится около 0,1 % водяного
пара. Углекислый газ и водяной пар создают в атмосфере Венеры парниковый
эффект, приводящий к сильному разогреванию поверхности планеты. Причина
этого состоит в том, что оба газа интенсивно поглощают инфракрасные
(тепловые) лучи, испускаемые нагретой поверхностью Венеры. Температура ее
около 500О С.
Облачный слой Венеры, скрывающий от нас ее поверхность как
установлено автоматическими станциями, расположен на высотах 49 - 68 км над
поверхностью, по плотности напоминают легкий туман. Но большая
протяженность облачного слоя делает его непрозрачным для земного
наблюдателя. Из чего же состоит венерианские облака?
Первоначальное предположение об их водном составе (то есть о подобии их
земным облакам) пришлось отбросить, поскольку по данным поляризационных
наблюдений их показатель преломления равен 1,44, а у воды и льда он равен
1,31 - 1,33. В 1972 -1973 годах американский ученый Г.Стилл и английский
ученый Э. Янг независимо друг от друга по данным спектральных и других
исследований установили, что облака состоят из капелек водного раствора
серной кислоты. Освещенность на поверхности в дневное время подобна земной
в серый пасмурный день.
Из космоса облака Венеры выглядят как система полос, располагающихся
обычно параллельно экватору планеты, однако порой они образуют детали,
которые были замечены еще с Земли, что и позволило установить примерно 4 -
суточный период вращения облачного слоя. Это 4-суточное вращения планеты со
скоростью 100 м/с.
Атмосферное давление у поверхности Венеры составляет около 9 МПа, а
плотность почти в 70 раз превосходит плотность земной атмосферы. Количество
углекислого газа в атмосфере Венеры в 400 тыс. Раз больше, чем в земной
атмосфере (углекислый газ является преобладающим в атмосфере Венеры до
высоты 150 км.) Причиной этого, вероятно является интенсивная в прошлом
вулканическая деятельность, а кроме того, отсутствие на Венере двух
основных поглотителей углекислого газа - океана с его планктоном и
растительности. Самые верхние слои атмосферы Венеры состоят почти целиком
из водорода.
Радиолокация и исследования с помощью космических аппаратов позволили
изучить
невидимый из-за облаков рельеф Венеры. На поверхности планеты обнаружены
обширные плоские равнины и плато, охватывающие более 85% ее поверхности, и
менее распространенные горные районы. Наибольшая высота гор Венеры
достигает 12 км, но такие вершины встречаются редко. Межпланетные станции
серии “Венера” и американская станция “Пионер - Венера” позволили
обнаружить много кратеров диаметром от 10 до 300 км, но сильно сглаженных и
плоских. Обнаружены также вулканы и вулканические кальдеры. Поверхность
Венеры в целом более гладкая чем поверхность Луны. На фотографиях
поверхности Венеры, переданных спускаемыми аппаратами серии “Венера”, видны
каменистые пустыни с характерными скальными образованьями. На снимке с
“Венеры - 9” видна свежая осыпь камней. Внешний вид камней и их анализ с
помощью гамма - спектрометра говорят об их магматическом происхождении. Как
и Меркурий, Спутников Венера не имеет.
Земля.
Земля - это третья по удаленности от Солнца планета. Она движется
вокруг Солнца по эллиптической орбите, большая полуось которой, (то есть
среднее расстояние между центрами Земли и Солнца) в астрономии принята в
качестве единицы длины (астрономическая единица) для измерения расстояний
между небесными телами в пределах Солнечной системы. Расстояние от Земли до
Солнца в различных точках орбиты неодинаковое, в перигелии (3 января) оно
приблизительно на 2,5 млн.км. меньше, а в афемии (3 июля) - на столько же
больше среднего расстояния, составляющего 149,6 млн.км.
В процессе движения нашей планеты по орбите ( со скоростью около 30
км/ч)вокруг солнца плоскость земного экватора, наклоненная к плоскости
орбиты на угол 23О27’, перемещается параллельно самой себе таким образом,
что в одних участках орбиты земной шар наклонен к солнцу своим Северным
полушарием, а в других - Южным. Согласно современным космогоническим
представлением, Земля образовалась 4,6 млрд. Лет назад путем гравитационной
конденсации из рассеянного в околосолнечном пространстве газопылевого
вещества, содержавшего все известные в природе химические элементы.
Большую часть поверхности Земли занимает Мировой океан (361 млн км2 или
71%) суша составляет 149 млн км2 (29 %). Средняя глубина Мирового океана -
3900 м. Существование осадочных пород, возраст которых ( по данным
радиоизотопного анализа) превосходит 3,7 млрд.лет, служит доказательством
существования на земном шаре обширных водоемов уже в ту далекую эпоху. На
современных континентах наиболее распространены равнины, главным образом
низменные, а горы - в особенности высокие занимают незначительную часть
поверхности планеты, так же как и глубоко водные впадины на дне океанов.
Форма Земли, как известно , близкая к шарообразной, при детальных
измерениях оказывается очень сложной, даже если обрисовать ее ровной
поверхностью океана (не искаженного приливами, ветрами и течениями) и
условным продолжением этой поверхности под континенты. Неровности
поддерживаются неравномерным распределением массы в недрах Земли. Такая
поверхность была названа геоидом. Геоид (с точностью порядка сотен метров)
совпадает с эллипсоидом вращения, экваториальный радиус которого 6378,140
км, а полярный радиус на 21,385 км меньше экваториального, т.е. 6356,755
км. Разница этих радиусов возникла за счет центробежной силы, создаваемой
суточным вращением Земли.
Суточное вращение земного шара происходит с практически постоянной угловой
скоростью с периодом 23 ч. 56 мин. 4,1 с. Т. е. за одни сутки больше, чем
солнечных. Ось суточного вращения Земли направлена своим концом (северным)
приблизительно на звезду альфа Малой Медведицы, Которая поэтому называется
Полярной звездой.
Одна из особенностей Земли как планеты - ее магнитное поле, благодаря
которому мы можем пользоваться компасом. Под действием исходящего от солнца
течения плазмы (солнечного ветра) магнитное поле Земли искажается и
приобретает шлейф в направлении от солнца, который простирается на сотни
тысяч километров.
Наша планета окружена обширной атмосферой. Основными газами, входящими в
состав нижних слоев атмосферы Земли являются азот( 78%), кислород (
21%) и аргон ( 1%). Других газов в атмосфере планеты очень мало, например
углекислого газа около 0,03 %.
Атмосферное давление на уровне поверхности океана составляет при нормальных
условиях приблизительно 0,1 МПа. Полагают, что земная атмосфера сильно
изменилась в процессе эволюции: обогатилась кислородом и приобрела
современный состав в результате длительного химического взаимодействия с
горными породами и при участии биосферы, т.е. растительных и живых
организмов.
Масса Земли была найдена из экспериментальных измерений физической
постоянной тяготения и ускорения силы тяжести(на экваторе ускорение силы
тяжести равно 9,8 м/с2 ). Для массы Земли получено значение 6 х 10 24 кг,
что соответствует средней плотности вещества 5,51 г/см2. Определено , что
средняя плотность минералов на поверхности Земли приблизительно вдвое
меньше средней плотности Земли. Из этого следует ,что плотность вещества в
центральных частях планеты вышесредней для всей Земли. Полученный из
наблюдений момент инерции Земли, который сильно зависит от распределения
плотности вещества вдоль радиуса планеты, свидетельствует так- же о
значительном увеличении плотности от поверхности к центру.
Поток тепла из недр, различный в различных участках поверхности Земли,
в среднем близок к 1,6 х 10-6 кал х см-2 х с-1, что соответствует
суммарному выходу энергии 1028 эрг в год.
Мы живем на дне воздушного океана - атмосферы. Столб воздуха над одним
квадратным сантиметром земной поверхности имеет массу 1 кг, а масса всей
атмосферы равна 5,16 х 1021 г. Физические свойства атмосферы меняются как
по вертикали так и по горизонтали. Изменяется от места к месту и с высотой
- температура, давление , плотность, состав и электрические свойства
воздуха, скорость и направление ветра и т.п.
Особенно существенно свойства атмосферы меняются с высотой, Поэтому,
основываясь на характере изменения тех или иных параметров атмосферы с
высотой, ее делят на концентрические слои По составу атмосферу делят на
гомосферу и гетеросферу .При рассмотрении электрических свойств атмосферы
выделяют ионосферу - слой, в котором воздух сильно ионизирован. Наиболее
распространено деление атмосферы по характеру изменения температуры с
высотой. При этом выделяют тропосферу, стратосферу, мезосферу и термосферу
(Рис.2.).
Переходные области между этими слоями называются соответственно
тропопаузой, стратопаузой и мезопаузой.
Тропосфера - это прилегающая к земной
поверхности область, в которой температура
более или менее равномерно уменьшается
с высотой. Средняя скорость паления температуры
в тропосфере составляет 6,5 О на 1 км.
Верхней границей тропосферы является тропопауза
толщиной в среднем 1 -2 км.
В тропосфере заключено свыше 80% массы
атмосферы и практически весь водяной пар . В ней
протекают физические процессы которые , обуславливают
ту или иную погоду. В тропосфере осуществляется все
превращения водяного пара. В ней образуются облака
и формируются осадки. Температура в тропосфере сильно
меняется от места к месту и во времени. Однако она почти
всегда уменьшается при движении от экватора к полюсам.
Стратосфера характеризуется постоянством или ростом температуры с
высотой и исключительной сухостью воздуха. Верхняя граница стратосферы -
стратопауза - расположена в среднем на высотах 50-55 км. Температура
остается более или менее постоянной с высотой лишь в нижней части
стратосферы. Выше 25 км 0-10 градусов Цельсия. Несмотря на сухость воздуха,
в высоких широтах на высоте 22-27 км иногда возникают очень тонкие
перламутровые облака. Их можно заметить лишь в сумерки когда они освещены
солнцем, находящиеся под горизонтом. Погоды в общепринятом смысле в
стратосфере нет.
Мезосфера - слой, лежащий над стратосферой и характеризующийся
падением температуры с высотой. Верхняя граница мезосферы - мезопауза
совпадает с минимум температуры и расположена на высоте около 85 км. Из-за
падения температуры с высотой в мезосфере возможны конвективные движения.
На реальность таких движений указывает наличие серебристых облаков, которые
иногда наблюдаются под метопаузой. Они, как и перламутровые очень тонки и
видны лишь после захода Солнца.
Термосфера лежит над мезопаузой. Температура в ней быстро растет от -
90ОС на высоте около 90 км. До 1000 - 2000ОС на высоте 400 км. Выше 400 км
температура почти не меняется с высотой . Температура и плотность воздуха
очень сильно зависят от времени суток и года. С высотой зависимость
увеличивается. С помощью искусственных спутников было установлено, что
плотность воздуха днем больше, чем ночью: на высоте 200 км. В 1,5 - 2 раза,
на высоте 600 км в 6-8 раз. Это объясняется резким ростом температуры
термосферы от ночи ко дню. Температура и плотность воздуха в термосфере
сильно зависят от солнечной активности. В годы максимума ее температура и
плотность значительно выше, чем в годы минимума.
На основе всего комплекса современных научных данных построена модель
внутреннего строения Земли. Твердую оболочку земного шара называют
литосферой. Верхний слой литосферы - это земная кора, минералы которой
состоят преимущественно из оксидов кремния и алюминия, окислов железа и
щелочных металлов. Земная кора имеет неравномерную толщину: 35-65 км на
континентах и 6-8 под дном океанов. Верхний слой земной коры состоит из
осадочных пород, нижний - из базальтов. Между ними находится слой гранитов,
характерный только для континентальной коры. Под корой расположена мантия,
имеющая иной химический состав и большую плотность. Граница между корой и
мантией называется поверхностью Мохоровича, В ней Скачкообразно
увеличивается скорость распространения сейсмических волн.
На глубине 120 -150 км под материками и 60- 4- км. Под океанами
залегает слой мантии, называемый астеносферой. Здесь вещество находится в
близком к плавлению состоянии, вязкость его сильно понижена. Ниже
астеносферы, начиная с глубины около 410 км. “Упаковка” атомов в кристаллах
минералов уплотнена под влиянием большого давления. Резкий переход
обнаружен сейсмическими методами исследований на глубине около 2920 км.
Выше этой отметки плотность вещества составляет 5560 кг/м3, а ниже ее 10080
кг/м3
Здесь начинается Земное ядро, или точнее внешнее ядро, так, как в его
центре находится еще одно - внутреннее ядро, радиус которого 1250 км.
Внешнее ядро, очевидно находится в жидком состоянии, с которым связывают
происхождение магнитного поля; внутреннее ядро, по-видимому, твердое. У
нижней границы мантии давление достигает 130 ГПа, температура там не выше
5000 К. В центре Земли температура, возможно поднимается до 10000 К.
Луна - ближайшее к Земле небесное тело, естественный спутник нашей планеты.
Она обращается вокруг Земли на расстоянии около 400 тыс. Км. т.е. всего 30
поперечников земного шара. Диаметр Луны лишь в 4 раза меньше Земного, он
равен 3476 км. В отличие от сжатой у полюсов Земли, Луна по форме гораздо
ближе к правильному шару. Темный шар Луны виден на небосклоне лишь
благодаря отраженному свету. Внешний вид Луны зависит от взаимного
расположения Солнца, Земли и Луны. За 29,5 суток - период возвращения Луны
в первоначальное положение относительно Земли и Солнца - он претерпевает
полный цикл изменений - смену лунных фаз.
Если смотреть со стороны Северного полюса, Луна, как и все планеты и
спутники Солнечной системы, обращается вокруг Земли в направлении против
часовой стрелки. За один оборот вокруг Земли она затрачивает 27,3 сут.
Время одного оборота ее вокруг оси. Поэтому Луна постоянно повернута к
Земле одной и той же стороной. Предполагают, что в ранние периоды своей
истории Луна вращалась вокруг оси несколько быстрее и, следовательно,
поворачивалась к Земле разными частями своей поверхности. Но из-за близости
массивной Земли в твердом теле Луны возникали значительные приливные волны.
Они действовали на быстро вращающуюся Луну. Процесс торможения продолжался
до тех пор, пока она не оказалась постоянно повернутой к Земле только одной
стороной. В общей сложности с Земли можно увидеть 59% лунной поверхности.
Первая карта обратной стороны Луны и первый полный лунный глобус были
составлены уже в ХХ в советскими астрономами: 7 октября 1959 года советская
межпланетная станция “Луна - 3”, совершив облет Луны, сфотографировала ее
обратную сторону. Это были первые телефотографии, переданные из
космического пространства . По предложению советских астрономов
Международный астрономический союз поместил на первую карту обратной
стороны Луны 18 названий вновь открытых образований. Появились на Луне Море
Москвы, кратеры Герц, Курчатов, Ломоносов, Максвелл, Менделеев, Попов,
Складовская - Кюри, Циолковский и др.
Космические полеты к Луне обусловили бурное развитие исследований в области
геологии, геохимии и геофизики этого небесного тела. Луна стала одним из
тех небесных тел, изучение которого помогает ученым лучше понять
особенности строение планеты Земля , на которой мы живем. 20 июня 1969 г.
На Луну впервые высадился человек.
Что же представляет собой наш спутник ? В недрах Луны выделяют различные по
свойствам ядро, мантию и кору. В мантии Луны залегают очаги лунотрясений ,
частота которых регулярно изменяется в зависимости от положения Луны на
орбите по отношению к Земле. Луна полностью лишена воды; названия “моря”,
“мысы”, “заливы” сохраняются на лунных картах только по традиции. Лунные
моря совершенно сухи и представляют собой обширные, залитые некогда
базальтовой лавой, низины. Об этом говорят поднимающиеся местами среди
морей гребни кольцевых валов - следы кратеров, погребенных под лавовыми
потоками. Лунные моря вкраплены в материки, которые сложены горными
породами, претерпевшими долгую и сложную эволюцию.
В отдельных местах лунной поверхности наблюдаются кратковременные истечения
газов. Однако Луна в целом лишена атмосферы, и ветры, которые разрушают
горные породы на Земле, на Луне отсутствуют. Вместе с тем из-за отсутствия
атмосферы бесчисленные следы лунной поверхности оставляют метеориты.
Поэтому Вся ее поверхность на несколько метров вглубь, словно ватным
одеялом, укрыта слоем мелкого раздробленного вещества, образующего как бы
слежавшуюся губчатую массу - реголит.
Реголит служит прекрасным термоизолятором. Вообще колебания температуры на
поверхности Луны очень велики. На экваторе они составляют + 130ОС в лунный
полдень, до - 170 ОС ночью. Однако благодаря слою реголита указанные
перепады температур распространяются до глубины всего в несколько десятков
сантиметров. Ниже температура лунных пород остается постоянной.
Масса Луны всего в 81,3 раза меньше массы Земли и равна 7,25 х 1025 г. Это
ставит Луну на совершенно особое место среди спутников всех других планет,
которые меньше своих хозяев по крайней мере в тысячи раз. В следствии этого
ученые склонны рассматривать систему Земля -Луна как уникальную “двойную
планету”.
Средняя плотность Луны составляет 3,34 г/см3, а сила тяжести на
поверхности Луны в 6 раз меньше ,чем на Земле, т.е. 1,62 м/с2. Специальные
астрологические исследования показали, что у Луны нет естественных
спутников
Марс
Марс - четвертая по расстоянию от Солнца планета Солнечной системы, орбита
которого удалена от солнца на 227 млн.км, Планета периодически подходит к
Земле на расстояние до 57 млн.км, значительно ближе, чем любая из больших
планет, кроме Венеры, По диаметру Марс почти вдвое меньше Земли и Венеры
(6749км).
Марс окутан газовой оболочкой - атмосферой, которая имеет меньшую плотность
чем земная. Даже в глубоких впадинах Марса, где давление атмосферы
наибольшее, оно приблизительно в 100 раз меньше, чем у поверхности земного
шара, а на уровне марсианских горных вершин в 500 -1000 раз меньше. Тем не
менее в атмосфере Марса наблюдаются облака и постоянно присутствует более
или менее плотная дымка из мелких частиц пыли и из кристалликов льда. Как
показали снимки с американских автоматических посадочных станций “Викинг-1”
и “Викинг - 2”, Марсианское небо в ясную погоду имеет розоватый цвет, что
объясняется рассеянием солнечного света на пылинках и подсветкой дымки
оранжевой поверхностью планеты. По химическому составу марсианская
атмосфера отличается от земной и содержит 95,3 % углекислого газа с
примесью 2,7 % азота, 7,6% аргона, 0,07% окиси углерода, всего лишь 0,13%
кислорода и приблизительно 0,03% водяного пара, содержание которого
изменяется, а также примеси неона, криптоид ксенона. При отсутствии облаков
газовая оболочка Марса значительно прозрачнее, чем земная, в том числе и
для ультрафиолетовых лучей, опасных для живых организмов.
Скорость движения Марса по орбите 24 км. В секунду. Полный оборот вокруг
солнца он завершает за 687 земных суток - марсианский год почти в два раза
длиннее земного. Солнечные сутки на Марсе длятся 24 часа 37 минут 22
секунды - всего на 38 минут длиннее земного. Масса планеты почти в 10 раз
меньше земной, поэтому сила тяжести на Марсе в 2,5 раза (3,7 м/с2) меньше,
чем на Земле. Значительный наклон экватора к плоскости орбиты (25,2О)
приводит к тому, что на одних участках орбиты освещаются и обогреваются
Солнцем преимущественно северные широты Марса, а на других - южные, т.е.
происходит смена сезонов, Эллиптичность марсианской орбиты приводит к
значительным различиям климата северного и южного полушарий: в средних
южных широтах зима холоднее, а лето теплее, но короче, чем в северных.
Температурные условия на Марсе суровы с точки зрения жителя Земли.
Наиболее высокая температура на поверхности 290 К в так называемой
подсолнечной точке; наиболее низкая - в полярных районах, где в зимний
сезон она держится на отметке около 150 К. Полученные из наблюдений
сведения о температуре явились ключом к объяснению природы полярных шапок,
которые при наблюдениях в телескоп видны как светлые, почти белые пятна
возле полюсов планеты. Когда в северном полушарии Марса наступает лето,
северная полярная шапка быстро уменьшается, но в это время растет другая -
возле южного полюса, где наступает зима. В конце Х IХ начале ХХ века,
считали, что полярные шапки Марса - это ледники и снега. По современным
данным, обе полярные шапки Марса - северная и южная - состоят из водяного
льда с примесью минеральной пыли и из твердой двуокиси углерода, т.е.
сухого льда, который образуется при замерзании углекислого газа, входящего
в состав марсианской атмосферы. В 1975 году на основе материалов
телевизионной съемки всей поверхности планеты с космических аппаратов была
составлена карта деталей марсианского рельефа, многие из которых получили
названия (кратеры Ломоносов, Королев и т.д.) Задача поисков жизни на Марсе
была одной из основных в американской программе “Викинг” (посадка на Марсе
в 1976 году и одновременно наблюдение с орбитальных аппаратов).
Однако обнаружить какие - либо следы жизни не удалось, Не оказалось в
образцах грунта и органических соединений. Были проведены исследования
элементов, находящихся в марсианском грунте. Найдено близкое сходство
химического состава образцов в двух взаимно удаленных местах посадки. В
исследованных образцах обнаружено большое содержание окислов кремния и
железа. Содержание серы (вероятно, в виде сульфатов) в десятки раз больше
чем в земной коре.
На снимках Марса найдены следы как ударно - метеоритной, так и
вулканической активности, следы многих процессов выветривание поверхности,
перемещения и отложения наносов . На некоторых участках обнаружены горные
хребты, вулканические конусы и Купола. Встречаются также хаотические
нагромождения каменных обломков. Есть на Марсе и горы, относительно
вулканической природы которых нет никаких сомнений. Самая большая из них -
гора Снега Олимпа высотой около 27 км (высочайшая же вершина Земли Эверест
не достигает 9 км).
Когда в 1971 году на Марсе бушевала сильнейшая пылевая буря, то конус
“Снегов Олимпа Возвышался над пылевой пеленой.
Жидкой воды на Марсе нет. При физических условиях, которые существуют
на этой планете, вода на ее поверхности может находится только в твердом
состоянии - в виде снега, льда или инея. Некоторые ученые считают также,
что под поверхностью Марса имеется слой вечной мерзлоты.
Спутники Марса - Фобос (страх) и Деймос(ужас). Еще И.Кеплер,
знаменитый современник Галилея, решив расшифровать анаграмму последнего:
получил:
В переводе на русский язык это означало:
Расшифровав позднее фразу Галилея, в которой тот зашифровал особенности
планеты Сатурн, о Марсе немного забыли. Спутники его были открыты лишь в
1877 году. Они отличаются своей близостью к планете (Деймос вращается очень
близко к Марсу - 23.500 км, а Фобос еще ближе - всего лишь на расстоянии
9400 км.) Фобос и Деймос имеют неправильную форму и в своем орбитальном
движении остаются повернутыми к п | |
