Строение солнечной системы

| Категория реферата: Рефераты по астрономии
| Теги реферата: образ жизни доклад, рассказы скачать
| Добавил(а) на сайт: Корниец.

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.