Каким отношением связана планета земля с другими объектами во вселенной

1. Сохрани файл под именем «Отношения между объектами» в папке «Моё портфолио».

Главное

• У Каждый объект связан с другими объектами разными отношениями.
• Отношения бывают разные: характеризующие размер, вес, расстояние между объектами. Бывают семейные отношения, производственные и другие.
• Отношения бывают симметричные и несимметричные.

Знать

1. Каким отношением связана планета Земля с другими объектами во Вселенной?
2. Назови отношения, которыми могут быть связаны люди. Приведи пример из своей жизни.
3. Приведи примеры симметричных и несимметричных отношений из своего опыта.

Уметь

Выполни задания в рабочей тетради № 1.

Выполни на компьютере задания к параграфу из раздела УМЕТЬ компакт-диска.

Прочитай на досуге в книге «Расширь свой кругозор» текст «Виды отношений».

Источник

Земля

Планета Земля является для нас самым изученным объектом во Вселенной. Однако она таит множество тайн и загадок, которые еще предстоит разгадать.

Земля – третья по счету планета от Солнца, которая находится на внешнем краю галактики Млечный путь в области рукава Ориона. На данный момент Земля – единственный известный нам астрономический объект, населенный живыми организмами.

Формирование и эволюция

Вопрос о том, как появилась и сформировалась планета Земля, занимает умы ученых не одно столетие. Самой современной гипотезой ее образования, как и всех остальных тел в Солнечной системе, является гипотеза солнечной туманности.

Данная гипотеза гласит о том, что после Большого взрыва на месте нашей системы образовалось гигантское водородно-гелиевое облако, содержащее фрагменты межзвездной пыли. Взрыв приближенной к нему сверхновой спровоцировал сжатие этой массы, образовавшей протопланетный диск. Пыль, газы и обломки стали сливаться между собой под действием силы притяжения, формируя сначала планетоиды, а затем планетоподобные тела. Так образовались все объекты Солнечной системы, в том числе и наш дом. При этом возраст Земли равен 4,5 млрд. лет, а процесс окончательного формирования занял еще 20 млн. лет.

Исследования планеты

В исследовании собственного дома люди, естественно, продвинулись сильнее всего. Все научные направления, изучающие земную поверхность и космическое пространство вокруг нее, объединены в термин геонауки.

Геология – наиболее всеобъемлющая отрасль геонауки, изучающая строение, происхождение планеты Земля, состав и структуру ее поверхности, а также все происходящие на ней процессы. Геология имеет множество ответвлений и смежных направлений, позволяющих досконально изучить прошлое, настоящее и будущее третьей от Солнца планеты. Общее количество наук геологического цикла – 697. Наиболее известными из них являются география, литология, палеонтология, топография, экология, геохимия, океанология, метеорология, климатология.

Изучением Земли, как космического объекта, занимается планетология. Она выясняет, почему Земля является особой планетой Солнечной системы, изучает взаимодействие с другими небесными телами, а также использует ее в качестве аналога для сравнения с другими небесными телами.

Исследование Земли началось еще в Древнем мире. Античные историки и географы наблюдали, а позднее описывали в своих трудах происходящие тектонические изменения, изучали минералы и металлы, пытались объяснить формирование различных форм ландшафта. Влияние церкви с ее библейскими представлениями о возникновении мира в средние века немного притормозило все исследования. Окончательное становление геологических наук произошло лишь к концу 17 века. С этих пор геология и смежные дисциплины продолжают развиваться, используя в своих исследованиях самые новые технологии и современные данные других наук.

Орбита и радиус

Орбита планеты Земля расположена между орбитами двух других объектов земного типа — Венеры и Марса. Расстояние до ближайшей к нам Венеры колеблется от 38 до 260 млн. км. Солнце же удалено от нас в среднем на 150 млн. км.

Время, за которое Земля совершает оборот вокруг своей оси и полный оборот по своей эллиптической орбите, известно всем ее жителям. Это 24 часа (23 часа 56 минут 4,1 секунды) и 365,25 суток соответственно. Сама орбита Земли имеет длину порядка 940 млн. км., и она движется по своему пути с запада на восток со скоростью около 108 тыс. км/ч.

Ось вращения наклонена к плоскости орбиты под углом 23,4°, поэтому поток солнечного света неравномерно попадает на земную поверхность в течение суток в разные периоды года. Это обусловливает смену дня и ночи, а также сезонность климата.

Физические характеристики Земли

Основные физические параметры третьей от Солнца планеты:

• Площадь поверхности – 510 млн. кв.км, при этом чуть больше 70% площади приходится на моря и океаны;
• Масса планеты Земля – 5,9*10 24 кг;
• Средняя плотность – 5,6 г/куб. см (самая плотная из всех тел земного типа);
• Экваториальный диаметр — планеты Земля – 12,75 тыс. км, а средний радиус – 6371 км. Длина окружности по экватору – 40,1 тыс. км.

Наша планета, в отличие от ее художественных изображений, не имеет идеально круглой формы. Она представляет собой неправильную сферу, немного сжатую у полюсов. Из-за преобладания Мирового океана над сушей на снимках из космоса она имеет голубой цвет, за что была прозвана «голубой планетой».

Состав и поверхность

Как у всех твердотельных объектов земного типа, в химическом составе Земли преобладают тяжелые элементы. Больше всего в составе железа (32%), далее следуют кислород, окиси кремния, магния, алюминия и кальция. На долю остальных элементов приходится не более 1,2%.

Земная кора имеет различное строение в зависимости от своего расположения. Для океанической ее части характерно базальтовое строение, т.е. она образовалась из застывших магматических пород. Кора материков имеет трёхслойное строение:осадочные породы, гранитно-гнейсовый слой, нижняя базальтовая кора.

Граница между корой и мантией пролегает на расстоянии 7-70 км над поверхностью. Центральная же часть — железоникелевое ядро — залегает на глубине 3 тысяч километров.

Температура

Средняя температура планеты Земля – 14,7° Цельсия. Температурный максимум был зарегистрирован в иранской пустыне Дашти — Лут, которая в 2005 году прогрелась до 70,7°С. Самыми жаркими областями также считаются ливийская Эль-Азизия, Долина смерти в США, аравийская пустыня Руб-Эль-Хали и малийский город Тибуку. Самая низкая температура на поверхности Земли за всю историю наблюдений (-89,2°С) была зафиксирована в 1983 году на антарктической станции Восток. Кроме Антарктиды экстремально низкие температуры наблюдались в якутских поселениях Верхоянск и Оймякон, гренландской исследовательской станции North Ice, канадском городе Снэг.

Атмосфера

Главными компонентами атмосферы Земли являются азот и кислород в соотношении примерно 3:1. Около 1% приходится на углекислый газ, водяные пары, инертные и другие газы. Общая масса всех атмосферных газов составляет 5,2 *10 18 кг, при этом 75% ее находится в нижних слоях атмосферы.

Атмосфера регулирует погоду, защищает земную поверхность от космического излучения и мелких метеорных тел. Кислород, присутствующий в воздушной оболочке, поддерживает жизнь на нашей планете, а также в виде трехатомного озона оберегает ее от избыточного ультрафиолетового излучения. Двуокись углерода и водяной пар нагревают атмосферу, поддерживая комфортную для существования живых организмов температуру. Формирование климата происходит за счет циркуляции атмосферы. Это процесс движения воздушных масс, происходящий за счет перераспределения тепловой энергии, получаемой от Солнца и отраженной от земной поверхности. Количество энергии уменьшается при увеличении широты. Из-за этого существуют природные зоны, в пределах которых наблюдается наибольшая однородность климата, — климатические пояса.

Причины обитаемости

Наш дом является единственной обитаемой областью во всей Солнечной системе. Вопрос о том, как появилась жизнь на Земле, один из главных вопросов мироздания. Но окончательного и достоверного ответа на него пока не получено. За всю историю человечества было выдвинуто множество теорий возникновения живых существ. Наиболее современные из них:

• Химическая эволюция – возникновение органических веществ из неорганических под влиянием процессов самоорганизации и внешних энергетических причин.
• Голобиоз – теория, утверждающая, что структуры, имеющие элементарный метаболизм, были первичны.
• РНК-теория – первичная молекула рибонуклеиновой кислоты является предшественницей всех живых организмов.
• Панспермия – занос живых организмов на земную поверхность из космоса.

Луна и астероиды

Луна – естественный спутник Земли. Это самое близкое к нам небесное тело – нас разделяют всего 385 тыс. км. Именно поэтому по яркости на небосклоне Луна уступает только Солнцу.

На данный момент в научном мире господствует следующая теория появления Луны: она считается фрагментом нашей планеты, отколовшимся после столкновения с ней гигантского небесного тела. Обломок вылетел на околоземную орбиту и окончательно сформировался в спутник.

У Луны нет атмосферы и магнитного поля. Ее поверхность покрыта лунным грунтом — мелкими обломками пород, возникшими после метеоритных бомбардировок. Основу ее рельефа составляют кратеры различного диаметра, низинные моря и пещерообразные тоннели.

Взаимное гравитационное влияние Земли и Луны породило приливы и отливы в Мировом океане. Наибольшая энергия волн наблюдается во время высоких, сизигийных прилов. Они приходятся на моменты, когда Луна, Земля и Солнце выстраиваются в один ряд.

Луна является самым исследуемым небесным телом, после планеты Земля. И она единственный внеземной объект, на который ступала нога человека. В перспективе международные космические агентства рассматривают возможность колонизации земного спутника. Помимо Луны у нашей планеты есть квазиспутники. Астероиды Земли – мелкие тела, находящиеся в орбитальном резонансе с ней. Их период обращения вокруг центральной звезды равен периоду обращения планетарного хозяина, но орбитальный путь имеет более вытянутую форму. Как правило, квазиспутники пересекают орбиты сразу нескольких крупных объектов Солнечной системы.

Астероидами Земли называются следующие квазиспутники:

• Круитни;
• 2003 YN107;
• (164207) 2004 GU9;
• 2010 SO16;
• (367943) Дуэнде;
• 2016 HO3.

Самым большим из них является Круитни, диаметр которого составляет более 5 километров, а масса равняется 1,3⋅10 11 тонн. Остальные тела по размерам не превышают нескольких сотен метров.

Источник

ЛЕКЦИЯ 3. ЗЕМЛЯ ВО ВСЕЛЕННОЙ

На протяжении всей истории науки в круг интересов землеведения входили разработки представлений об окружающем человека мире — планете Земля, Солнечной системе, Вселенной. Первой математически обоснованной моделью мироздания была геоцентрическая система К. Птолемея (165—87 гг. до н.э.), которая правильно для того времени отображала доступную для непосредственного наблюдения часть мира. Только через 1500 лет утвердилась гелиоцентрическая модель Солнечной системы Н. Коперника (1473-1543).

Успехи физической теории и астрономии конца XIX в. и появление первых оптических телескопов привели к созданию представлений о неизменной Вселенной. Разработка теории относительности и ее приложение к решению космологических парадоксов (гравитационного, фотометрического) создали релятивистскую теорию Вселенной, которая первоначально была представлена А. Эйнштейном как статическая модель. В 1922—1924 гг. А.А. Фридманом были получены решения уравнений общей теории относительности для вещества, равномерно заполняющего все пространство (модель однородной изотропной Вселенной), которые показали нестационарность Вселенной — она должна расширяться или сжиматься. В 1929 г. Э. Хаббл обнаружил расширение Вселенной, опровергнув представление о ее незыблемости. Теоретические результаты А.А.Фридмана и Э.Хаббла позволили ввести понятие «начала» в эволюцию Вселенной и объяснить ее структуру.

В 1946—1948 гг. Г. Гамов разработал теорию «горячей» Вселенной, согласно которой в начале эволюции вещество Вселенной имело температуру и плотность, недостижимые экспериментально. В 1965 г. было открыто реликтовое микроволновое фоновое излучение, имевшее изначально очень высокую температуру, что экспериментально подтвердило теорию Г. Гамова.

Так расширялись наши представления о мире в пространственном и временном отношении. Если в течение длительного времени Вселенная рассматривалась как среда, включающая небесные тела различного ранга, то согласно современным представлениям, Вселенная — это упорядоченная система, развивающаяся однонаправленно. Наряду с этим возникло допущение, что Вселенная не обязательно исчерпывает понятие материального мира и возможно существуют другие Вселенные, где не обязательно действуют известные законы мироздания.

Вселенная — это окружающий нас материальный мир, безграничный во времени и пространстве. Границы Вселенной скорее всего будут раздвигаться по мере появления новых возможностей непосредственного наблюдения, т.е. они относительны для каждого момента времени.

Вселенная является одним из конкретно-научных объектов экспериментального исследования. Предполагается, что фундаментальные законы естествознания верны для всей Вселенной.

Состояние Вселенной. Вселенная — это нестационарный объект, состояние которого зависит от времени. Согласно господствующей теории, в настоящее время Вселенная расширяется: большинство галактик (за исключением ближайших к нашей) удаляются от нас и друг относительно друга. Скорость удаления (разбегания) тем больше, чем дальше находится галактика — источник излучения. Эта зависимость описывается уравнением Хаббла:

где v — скорость удаления, км/с; R — расстояние до галактики, св. год; Н — коэффициент пропорциональности, или постоянная Хаббла, Н= 15×10 -6 км/(с×св. год). Установлено, что скорость разбегания возрастает.

Одним из доказательств расширения Вселенной служит «красное смещение спектральных линий» (эффект Доплера): спектральные линии поглощения в удаляющихся от наблюдателя объектах всегда смещаются в сторону длинных (красных) волн спектра, а приближающихся — коротких (голубых).

Спектральным линиям поглощения от всех галактик присуще смещение в красную сторону, а значит, имеет место расширение.

Плотность вещества Вселенной. Распределение плотности вещества в отдельных частях Вселенной различается более чем на 30 порядков. Самая высокая плотность, если не принимать во внимание микромир (например, атомное ядро), присуща нейтронным звездам (около 10 14 г/см 3 ), самая низкая (10 -24 г/см 3 ) — Галактике в целом.По данным Ф.Ю.Зигеля, нормальная плотность межзвездного вещества в пересчете на атомы водорода составляет одну молекулу (2 атома) в 10 см 3 , в уплотненных облаках — туманностях она достигает нескольких тысяч молекул. Если концентрация превышает 20 атомов водорода в 1 см 3 , то начинается процесс сближения, перерастающий в аккрецию (слипание).

Вещественный состав. Из общей массы вещества Вселенной только около 1/10 является видимым (светящимся), остальные 9/10 — невидимое (несветящееся) вещество. Видимое вещество, о составе которого можно уверенно судить по характеру спектра излучения, представлено в основном водородом (80—70%) и гелием (20—30%). Других химических элементов в светящейся массе вещества настолько мало, что ими можно пренебречь. Во Вселенной не обнаружено значительного количества антивещества, за исключением малой доли антипротонов в космических лучах.

Вселенная заполнена электромагнитным излучением, которое называют реликтовым, т.е. оставшимся от ранних стадий эволюции Вселенной.

Однородность, изотропность и структурность. В глобальном масштабе Вселенная считается изотропной и однородной. Признаком изотропности, т.е. независимости свойств объектов от направления в пространстве, является равномерность распределения реликтового излучения. Самые точные современные измерения не обнаружили отклонений в интенсивности этого излучения в разных направлениях и в зависимости от времени суток, что одновременно свидетельствует о большой однородности Вселенной.

Другой особенностью Вселенной является неоднородность и структурность (дискретность) в малом масштабе. В глобальном масштабе в сотни мегапарсек вещество Вселенной можно рассматривать как однородную непрерывную среду, частицами которой являются галактики и даже скопления галактик. При более детальном рассмотрении отмечается структурированность Вселенной. Структурными элементами Вселенной являются космические тела, прежде всего звезды, образующие звездные системы разного ранга: галактика — скопление галактик — Метагалактика.Для них характерны локализация в пространстве, движение вокруг общего центра, определенная морфология и иерархия.

Галактика Млечного Пути состоит из 1011 звезд и межзвездной среды. Она принадлежит к спиралевидным системам, которые имеют плоскость симметрии (плоскость диска) и ось симметрии (ось вращения). Сплюснутость диска Галактики, наблюдаемая визуально, свидетельствует о значительной скорости ее вращения вокруг оси. Абсолютная линейная скорость ее объектов постоянна и равна 220—250 км/с (возможно, что она возрастает для очень удаленных от центра объектов). Период вращения Солнца вокруг центра Галактики составляет 160—200 млн лет (в среднем 180 млн лет) и называется галактическим годом.

Эволюция Вселенной. В соответствии с моделью расширяющейся Вселенной, разработанной А.А.Фридманом на основании общей теории относительности А. Эйнштейна, установлено, что:

1) в начале эволюции Вселенная пережила состояние космологической сингулярности, когда плотность ее вещества равнялась бесконечности, а температура превосходила 10 28 К (при плотности свыше 10 93 г/см 3 вещество обладает неизученными квантовыми свойствами пространства-времени и тяготения);

2) вещество, находящееся в сингулярном состоянии, подверглось внезапному расширению, которое можно сравнить со взрывом («Большой взрыв»);

3) в условиях нестационарности расширяющейся Вселенной плотность и температура вещества убывают во времени, т.е. в процессе эволюции;

4) при температуре порядка 10 9 К осуществлялся нуклеосинтез, в результате которого произошла химическая дифференциация вещества и возникла химическая структура Вселенной;

5) исходя из этого Вселенная не могла существовать вечно и ее возраст определяют от 13 до 18 млрд лет.

Солнечная система — это Солнце и совокупность небесных тел: 9 планет и их спутники (на 2002 г. их число составило 100), множество астероидов, комет и метеоров, которые вращаются вокруг Солнца или заходят (как кометы) в Солнечную систему.Основные сведения об объектах Солнечной системы содержат рис. 3.1 и табл. 3.1.

Рис. 3.1. Направление и наклон осей вращения планет Солнечной системы

Таблица 3.1. Некоторые физические параметры планет Солнечной системы

Солнце представляет собой раскаленный газовый шар, в составе которого обнаружено около 60 химических элементов (табл. 3.2). Солнце вращается вокруг своей оси в плоскости, наклоненной под углом 7°15′ к плоскости земной орбиты. Скорость вращения поверхностных слоев Солнца различна: на экваторе период обращения равен 25,05 суток, на широте 30° — 26,41 суток, в полярных областях — 36 суток. Источником энергии Солнца являются ядерные реакции, преобразующие водород в гелий. Количество водорода обеспечит сохранение его светимости на десятки миллиардов лет. На Землю поступает всего одна двухмиллиардная часть солнечной энергии.

Солнце имеет оболочечное строение (рис. 3.2). В центре выделяют ядро с радиусом примерно 1/3 солнечного, давлением 250 млрд атм, температурой более 15 млн К и плотностью 1,5×10 5 кг/м 3 (в 150 раз больше плотности воды). В ядре генерируется почти вся энергия Солнца, которая передается через зону излучения, где свет многократно поглощается веществом и излучается вновь. Выше располагается зона конвекции (перемешивания), в которой вещество приходит в движение вследствие неравномерности переноса тепла (процесс, аналогичный переносу энергии в кипящем чайнике). Видимая поверхность Солнца образована его атмосферой.Ее нижняя часть мощностью около 300 км, излучающая основную часть радиации, называется фотосферой. Это самое «холодное» место на Солнце с температурой, уменьшающейся от 6000 до 4500 К в верхних слоях. Фотосфера образована гранулами диаметром 1000— 2000км, расстояние между которыми от 300 до 600 км. Гранулы создают общий фон для различных солнечных образований — протуберанцев, факелов, пятен. Над фотосферой до высоты 14 тыс. км располагается хромосфера. Во время полных лунных затмений она видна как розовый нимб, окружающий темный диск. Температура в хромосфере увеличивается и в верхних слоях достигает нескольких десятков тысяч градусов. Самая внешняя и самая разреженная часть солнечной атмосферы — солнечная корона — простирается на расстояния в несколько десятков солнечных радиусов. Температура здесь превышает 1 млн град.

Таблица 3.2. Химический состав Солнца и планет земной группы, % (по А. А. Маракушеву)

Рис. 3.2. Строение Солнца

Планеты Солнечной системы подразделяют на две группы: внутренние, или планеты земной группы — Меркурий, Венера, Земля, Марс, и внешние, или планеты-гиганты — Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон. Предполагаемый вещественный состав планет показан на рис. 3.3.

Планеты земной группы. Внутренние планеты имеют относительно небольшие размеры, высокую плотность и внутреннюю дифференциацию вещества. Их отличает повышенная концентрация углерода, азота и кислорода, недостаток водорода и гелия. Для планет земной группы характерна тектоническая асимметрия: структура коры северных полушарий планет отличается от южных.

Меркурий — самая близкая к Солнцу планета. Среди планет Солнечной системы ее отличает самая вытянутая эллиптическая орбита. Температура на освещенной стороне составляет 325—437°С, на ночной — от -123 до -185°С.Американский космический корабль «Маринер-10» в 1974 г. обнаружил на Меркурии разреженную атмосферу (давление 10 -11 атм), состоящую из гелия и водорода в соотношении 50:1. Магнитное поле Меркурия в 100 раз слабее земного, что в значительной степени связано с медленным вращением планеты вокруг своей оси. Поверхность Меркурия имеет много общего с поверхностью Луны, но преобладает материковый рельеф. Наряду с похожими на лунные кратерами разных размеров отмечены отсутствующие на Луне эскарпы — обрывы, высотой 2—3 км и протяженностью в сотни и тысячи километров.

Рис. 3.3. Строение и предполагаемый вещественный состав планет (по Г. В.Войткевичу): а — земной группы: 1, 2, 3 — силикатное, металлическое, сульфидметаллическое вещества соответственно; б — гигантов: 1 — молекулярный водород; 2 — металлический водород; 3 — водяной лед; 4 — ядро, сложенное каменным или железокаменным материалом

Масса Меркурия составляет 1/18 массы Земли. Несмотря на небольшие размеры, Меркурий имеет необычайно высокую плотность (5,42 г/см 3 ), близкую к плотности Земли. Высокая плотность указывает на наличие горячего, и вероятно, расплавленного, металлического ядра, на которое приходится около 62% массы планеты. Ядро окружено силикатной оболочкой мощностью около 600 км. О химическом составе поверхностных пород и недр Меркурия можно судить лишь по косвенным данным. Отражательная способность меркурианского реголита свидетельствует о том, что он состоит из тех же пород, которые слагают лунный грунт.

Венера оборачивается вокруг своей оси еще медленнее (за 244 земных дня), чем Меркурий, причем в обратном направлении, поэтому Солнце на Венере восходит на западе и заходит на востоке. Масса Венеры составляет 81% земной массы. Вес предметов на Венере только на 10% меньше их веса на Земле. Полагают, что кора планеты маломощная (15-20 км) и ее основная часть представлена силикатами, сменяющимися на глубине 3224 км железным ядром. Рельеф планеты расчлененный — горные цепи высотой до 8 км чередуются с кратерами диаметром в десятки километров (максимально до 160 км) и глубиной до 0,5 км. Обширные выровненные пространства покрыты каменистыми россыпями остроугольных обломков. Вблизи экватора обнаружена гигантская линейная впадина длиной до 1500 км и шириной 150 км при глубине до 2 км. Венера не имеет дипольного магнитного поля, что объясняют ее высокой температурой. На поверхности планеты температура равна (468+7)°С, а на глубине, очевидно, — 700-800°С.

Для Венеры характерна очень плотная атмосфера. На поверхности атмосферное давление составляет не менее 90—100 атм, что соответствует давлению земных морей на глубине 1000 м. По химическому составу атмосфера состоит в основном из диоксида углерода с примесью азота, водяных паров, кислорода, серной кислоты, хлористого и фтористого водорода. Считают, что атмосфера Венеры примерно соответствует земной на ранних этапах ее становления (3,8—3,3 млрд лет назад). Облачный слой атмосферы простирается с высоты 35 км до 70 км. Нижний ярус облаков на 75—80% состоит из серной кислоты, кроме того, присутствуют плавиковая и соляная кислоты. Находясь на 50 млн км ближе Земли к Солнцу, Венера получает в два раза больше тепла, чем наша планета — 3,6 кал/(см 2 ×мин). Эту энергию аккумулирует углекислая атмосфера, обусловливающая огромный парниковый эффект и высокие температуры венерианской поверхности — горячей и, по-видимому, сухой. Космическая информация свидетельствует о своеобразном свечении Венеры, что, вероятно, объясняется высокими температурами поверхностных пород.

Для Венеры характерна сложная динамика облаков. Вероятно, на высоте около 40 км существуют мощные полярные вихри и сильные ветры. У поверхности планеты ветры слабее — около 3 м/с (очевидно, из-за отсутствия значительных перепадов приповерхностной температуры), что подтверждается отсутствием пыли в местах посадок спускаемых аппаратов станций «Венера». Плотная атмосфера долгое время не позволяла судить о породах венерианской поверхности. Анализ естественной радиоактивности изотопов урана, тория и калия в грунтах показал результаты, близкие к земным базальтам и частично гранитам. Поверхностные породы обладают намагниченностью.

Марс расположен на 75 млн км дальше от Солнца, чем Земля, поэтому марсианские сутки длиннее земных, а солнечной энергии к нему поступает в 2,3 раза меньше по сравнению с Землей. Период обращения вокруг оси почти как у Земли. Наклон оси к плоскости орбиты обеспечивает смену сезонов года и наличие «климатических» поясов — жаркого экваториального, двух умеренных и двух полярных. В связи с малым количеством поступающей солнечной энергии контрасты тепловых поясов и сезонов года выражены слабее земных.

Плотность атмосферы Марса в 130 раз меньше, чем Земли и равна всего 0,01 атм. В состав атмосферы входят диоксид углерода, азот, аргон, кислород, пары воды. Суточные колебания температуры превышают 100°С: на экваторе днем — около 10—20°, а на полюсах — ниже -100°С. Большие различия температуры наблюдаются между дневной и ночной сторонами планеты: от 10—30 до -120°С. На высоте около 40 км Марс окружен озоновым слоем. Для Марса отмечено слабое дипольное магнитное поле (на экваторе оно в 500 раз слабее земного).

Поверхность планеты изрыта многочисленными кратерами вулканического и метеоритного происхождения. Перепады высот в среднем составляют 12—14 км, но огромная кальдера вулкана «Никс Олимпикс» (Снега Олимпа) поднимается на 24 км. Диаметр ее основания равен 500 км, а кратера — 65 км. Некоторые вулканы являются действующими. Особенность планеты — наличие огромных тектонических трещин (например, каньон Маринер длиной 4000 км и шириной 2000 км при глубине до 6 км), напоминающих земные грабены и морфоскульптуры, соответствующие речным долинам.

На снимках Марса видны участки, имеющие светлую окраску («материковые» районы, сложенные, очевидно, гранитами), желтый цвет («морские» районы, сложенные, очевидно, базальтами) и белоснежный облик (ледниковые полярные шапки). Наблюдения за полярными районами планеты установили изменчивость очертаний ледяных массивов. По предположениям ученых, ледниковые полярные шапки сложены замерзшим диоксидом углерода и, возможно, водяным льдом. Красноватый цвет поверхности Марса обусловлен, вероятно, гематитизацией и лимонитизацией (окислением железа) горных пород, которые возможны при наличии воды и кислорода. Очевидно, они поступают изнутри при прогревании поверхности в дневное время или с газовыми эксгаляциями, которые растапливают мерзлоту.

Исследование горных пород показало следующее соотношение химических элементов (%): кремнезем — 13—15, оксиды железа — 12—16, кальций — 3—8, алюминий — 2—7, магний — 5, сера — 3, а также калий, титан, фосфор, хром, никель, ванадий. Грунт Марса по составу сходен с некоторыми земными вулканическими породами, но обогащен соединениями железа и обеднен кремнеземом. Органических образований на поверхности не обнаружено. В приповерхностных слоях планеты (с глубины 50 см) грунты скованы вечной мерзлотой, простирающейся вглубь до 1 км. В недрах планеты температура достигает 800—1500°С. Предполагают, что на небольшой глубине температура должна составлять 15—25°С, а вода может находиться в жидком состоянии. В этих условиях могут существовать простейшие живые организмы, следы жизнедеятельности которых пока не найдены.

Марс обладает двумя спутниками — Фобосом (27х21х19 км) и Деймосом (15x12x11 км), которые, очевидно, являются осколками астероидов. Орбита первого проходит в 5000 км от планеты, второго — в 20 000 км.

В табл. 3.2 показан химический состав планет земной группы. Из таблицы видно, что для Меркурия характерны самые высокие концентрации железа и никеля и самые низкие кремния и магния.

Планеты-гиганты. Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун заметно отличаются от планет земной группы. Удаленность этих планет от Солнца позволила им сохранить значительное количество первичного водорода и гелия, потерянных планетами земной группы под воздействием «солнечного ветра» и из-за недостаточности собственных гравитационных сил. Хотя плотность вещества внешних планет невелика (0,7—1,8 г/см 3 ), объемы и массы их огромны.

Самой крупной планетой является Юпитер, по объему в 1300 раз, а по массе более чем в 318 раз превосходящий Землю. За ним следует Сатурн, масса которого в 95 раз превышает массу Земли. В этих планетах сосредоточено 92,5% массы всех планет Солнечной системы (71,2% у Юпитера и 21,3% у Сатурна). Замыкают группу внешних планет два близнеца-гиганта — Уран и Нептун. Важной особенностью является наличие у этих планет каменных спутников, что, вероятно, свидетельствует об их внешнем космическом происхождении и не связано с дифференциацией вещества самих планет, сформированных сгущениями преимущественно в газообразном состоянии. Многие исследователи считают, что центральные части этих планет твердые.

Юпитер с характерными пятнами и полосами на поверхности, которые параллельны экватору и имеют изменчивые очертания, является самой доступной для исследования планетой. Масса Юпитера лишь на два порядка меньше солнечной. Ось почти перпендикулярна к плоскости орбиты.

Юпитер обладает мощной атмосферой и сильным магнитным полем (в 10 раз сильнее земного), что определяет наличие вокруг планеты мощных радиационных поясов из протонов и электронов, захваченных магнитным полем Юпитера из «солнечного ветра». Атмосфера Юпитера, кроме молекулярного водорода и гелия, содержит разнообразные примеси (метан, аммиак, окиси углерода, пары воды, молекулы фосфина, цианистого водорода и др.). Присутствие этих веществ, возможно, является следствием ассимиляции разнородного материала из Космоса. Расслоенная водородно-гелиевая масса достигает мощности 4000 км и, вследствие неравномерного распределения примесей, образует полосы и пятна.

Огромная масса Юпитера предполагает наличие мощного жидкого или полужидкого ядра астеносферного типа, которое может быть источником вулканизма. Последнее, по всей вероятности, объясняет существование Большого Красного Пятна, наблюдения за которым ведутся с XVII в. При наличии полужидкого или твердого тела-ядра на планете должен быть сильный парниковый эффект.

По мнению некоторых ученых, Юпитер выполняет в Солнечной системе роль своеобразного «пылесоса» — его мощное магнитно-гравитационное поле перехватывает блуждающие во Вселенной кометы, астероиды и другие тела. Наглядным примером явился захват и падение на Юпитер кометы «Шумейкер—Леви-9» в 1994 г. Сила притяжения оказалась настолько большой, что комета раскололась на отдельные обломки, которые со скоростью свыше 200 тыс. км/ч врезались в атмосферу Юпитера. Каждый взрыв достигал мощности в миллионы мегатонн, а наблюдатели с Земли видели пятна взрывов и расходящиеся волны возбужденной атмосферы.

На начало 2013 г. число спутников Юпитера достигло 67, треть из которых имеет собственные имена. Для многих из них характерно обратное вращение и малые размеры — от 2 до 4 км. Четыре самых крупных спутника — Ганимед, Каллисто, Ио, Европа — носят название Галилеевых. Спутники сложены твердым каменным материалом, видимо, силикатного состава. На них обнаружены действующие вулканы, следы льда и, возможно, жидкостей, в том числе воды.

Сатурн, «окольцованная» планета, представляет не меньший интерес. Его средняя плотность, рассчитанная по видимому радиусу, очень низкая — 0,69 г/см 3 (без атмосферы — около 5,85 г/см 3 ). Мощность атмосферного слоя оценивается в 37—40 тыс. км. Отличительной особенностью Сатурна является кольцо, расположенное выше облачного слоя атмосферы. Его диаметр составляет 274 тыс. км, что почти вдвое больше диаметра планеты, мощность — около 2 км. По наблюдениям с космических станций установлено, что кольцо состоит из ряда мелких колец, находящихся на разном расстоянии друг от друга. Вещество колец представлено твердыми обломками, очевидно, силикатных пород и ледяных глыб размером от пылинки до нескольких метров. Атмосферное давление на Сатурне в 1,5 раза больше земного, а средняя температура поверхности около -180°С. Магнитное поле планеты по напряженности почти вдвое меньше земного, а его полярность противоположна полярности земного поля.

Вблизи Сатурна обнаружено 37 спутников (по состоянию на 2012 г.). Самый далекий из них — Феба (диаметр 110 км) находится в 13 млн км от планеты и оборачивается вокруг нее за 550 дней. Самый близкий — Мимас (диаметр 195 км) располагается в 185,4 тыс. км и совершает полный оборот за 2266 час. Загадкой является присутствие углеводородов на спутниках Сатурна, а возможно, и на самой планете.

Уран. Ось вращения Урана расположена почти в плоскости орбиты. Планета обладает магнитным полем, полярность которого противоположна земной, а напряженность меньше земной.

В плотной атмосфере Урана, мощность которой 8500 км, обнаружены кольцевые образования, пятна, вихри, струйные течения, что свидетельствует о неспокойной циркуляции воздушных масс. Направления ветров в основном совпадают с вращением планеты, но в высоких широтах их скорость увеличивается. Зеленовато-голубой цвет холодной атмосферы Урана может быть обусловлен наличием радикалов [ОН — ]. Содержание гелия в атмосфере достигает 15%, в нижних слоях обнаружены метановые облака.

Вокруг планеты обнаружены 10 колец шириной от нескольких сотен метров до нескольких километров, состоящих из частиц около 1 м в диаметре. Внутри колец движутся каменные глыбы неправильной формы и диаметром 16—24 км, названные спутниками-«пастухами» (вероятно, это астероиды).

Среди 27 спутников Урана пять выделяются значительными размерами (от 1580 до 470 км в диаметре), остальные — менее 100 км. Все они похожи на астероиды, захваченные гравитационным полем Урана. На шаровидной поверхности некоторых из них замечены гигантские линейные полосы — трещины, возможно, следы скользящих ударов метеоритов.

Нептун — самая удаленная от Солнца планета. Облака атмосферы образованы в основном метаном. В верхних слоях атмосферы наблюдаются потоки ветра, несущегося со сверхзвуковой скоростью. Это означает существование в атмосфере градиентов температуры и давления, вызванных, видимо, внутренним разогревом планеты.

Источник