Планеты Солнечной системы

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ БРЯНСКОЙ ОБЛАСТИ

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Трубчевский политехнический техникум»

Индивидуальный учебный проект

Планеты Солнечной системы

ОУДП.12 Астрономия

Автор: Пархацкий Даниил Андреевич, 1 курс обучения

(ППССЗ): 15.02.14Оснащение средстами автоматизации технологических процессов и производств (по отраслям).

Руководитель: Низикова З.К.

преподаватель астрономии

Трубчевск, 2018-2019 учебный год



Введение

солнечный планета юпитер галактика

Согласитесь, сегодня человек, в какой бы самой отдаленной области науки или народного хозяйства он ни работал, должен иметь представление, хотя бы общее, о нашей Солнечной системе, звездах и современных достижениях астрономии.

Сравнительное изучение планет и их спутников - «лун» - имеет первостепенное значение и для познания природы Земли. Нам еще не ясны те условия, которые привели к формированию разнообразных природных комплексов, в том числе благоприятствовавших зарождению и развитию жизни на Земле. В этом реферате пойдет речь о солнечной системе и о ее планетах.

Цель работы:

-изучение строения и особенностей планет солнечной системы, характеристика их происхождения.

Задачи работы:

-рассмотреть возможные гипотезы происхождения планет солнечной системы, охарактеризовать объекты Солнечной системы.

Актуальность работы в том, что систематизированны знания по теме, рассмотрены примеры применения знаний астрономии в различных областях. Данная работа может быть использована студентами и преподавателями как методическое пособие для внеаудиторной работы и работы на уроках.

Практическая значимость работы заключается в том, что она позволяет объективно оценить значимость знаний астрономии в жизни человека.

Материал индивидуального проекта может быть использован в форме презентации для выступления различных публичных мероприятиях, в техникуме; для публикации в печатных изданиях (в научно-популярной литературе), размещения данных о проекте на сайте нашего техникума и других сайтах определенной тематики.

Система космических тел, включающая, помимо центрального светила -- Солнца -- девять больших планет, их спутники, множество малых планет, кометы, мелкие метеорные тела и космическую пыль, движущиеся в области преобладающего гравитационного действия Солнца. Образовалась Солнечная система около 4,6 млрд. лет назад из холодного газопылевого облака. В настоящее время с помощью современных телескопов (в частности космического телескопа им. Хаббла) астрономы обнаружили несколько звезд с подобными протопланетными туманностями, что подтверждает эту космогоническую гипотезу.

Как и кем открыта Солнечная система

Общая структура Солнечной системы была раскрыта в середине 16 в. Н. Коперником, который обосновал представление о движении планет вокруг Солнца. Такая модель Солнечной системы получила название гелиоцентрической. В 17 в. И. Кеплер открыл законы движения планет, а И. Ньютон сформулировал закон всемирного тяготения. Изучение физических характеристик космических тел, входящих в состав Солнечной системы, стало возможным только после изобретения Г. Галилеем в 1609 телескопа. Так, наблюдая солнечные пятна, Галилей впервые обнаружил вращение Солнца вокруг своей оси.



Солнце

Наше Солнце действительно уникальная звезда, хотя бы только потому, что ее свечение позволило создать условия пригодные для жизни на нашей планете Земля, которая, то ли по удивительному стечению обстоятельств, то ли по гениальному Божьему замыслу находится на идеальном расстоянии от Солнца. С древних времен Солнце находилось под пристальным вниманием человека, и если в древние времена жрецы, шаманы, друиды почитали наше светило божеством (во всех языческих культах были солнечные боги), то сейчас Солнце активно изучается учеными: астрономами, физиками, астрофизиками. Какое строение Солнца, какие его характеристики, его возраст и место расположения в нашей галактике, обо всем этом читайте дальше.

Расположение Солнца в галактике

Несмотря на свои огромные размеры относительно нашей планеты (да и других планет) в галактических масштабах Солнце далеко не самая большая звезда, а очень даже маленькая, есть звезды куда больше Солнца. Поэтому астрономы относят наше светило к классу желтых карликов.

Что же касается расположения Солнца в галактике (как впрочем, и всей нашей солнечной системы), то оно находится в галактике Млечный путь, ближе к краю рукава Ориона. Удаленность от центра галактики составляет 7.5-8.5 тысяч парсеков. Говоря простым языком, мы с вами не то, чтобы находимся на задворках галактики, но и от центра мы тоже сравнительно далеко - такой себе «спальный галактический район», не на окраине, но и не в центре.

Характеристики Солнца

Согласно астрономической классификации небесных объектов Солнце относится к звезде G-класса, оно ярче 85% других звезд галактики, многие из которых являются красными карликами. Диаметр Солнца составляет 696342 км, масса -- 1.988 х 1030 кг. Если сравнить Солнце с Землей, то оно крупнее нашей планеты в 109 раз и в 333000 раз массивнее.

Сравнительные размеры Солнца и планет.

Хотя Солнце кажется нам желтым, настоящий его цвет - белый. Видимость желтого цвета создается атмосферой светила.

Температура Солнца составляет 5778 градусов по Кельвину в верхних слоях, но по мере приближения к ядру она возрастает еще больше и ядра Солнца неимоверно жарко -- 15.7 млн. градусов по Кельвину

Также Солнце обладает сильным магнетизмом, на его поверхности имеется северный и южный магнитные полюса, и магнитные линии, которые с периодичностью в 11 лет перенастраиваются. В момент таких перестроек происходят интенсивные солнечные выбросы. Также магнитное поле Солнца оказывает влияние на магнитное поле Земли.

Структура и состав Солнца

Наше Солнце в основном состоит из двух элементов: водорода (74,9%) и гелия (23,8%). Помимо них там присутствует в маленьких количествах: кислород (1%), углерод (0.3%), неон (0.2%) и железо (0.2%).

Внутри Солнце делится на слои:ядро,радиационная и конвекционная зоны,фотосфера,атмосфера.

Ядро Солнца обладает наибольшей плотностью и занимает примерно 25% от общего солнечного объема.

Именно в солнечном ядре посредством ядерного синтеза, трансформирующего водород в гелий, формируется тепловая энергия. По сути, ядро - это такой себе солнечный мотор, благодаря ему, наше светило выделяет тепло и обогревает всех нас.

Почему светит Солнце

Как раз таки свечение Солнца происходит благодаря неустанной работе солнечного ядра, точнее, термоядерной реакции, которая постоянно в нем протекает. Горение Солнца происходит благодаря преобразованию водорода в гелий, это и есть та извечная термоядерная реакция, постоянно питающая наше светило.

Солнечные пятна

Да, и на Солнце есть пятна. Солнечные пятна представляют собой более темные области на солнечной поверхности, а более темные они потому, что температура их ниже, чем температура окружающей фотосферы Солнца. Сами солнечные пятна образуются под воздействием магнитных линий и их перенастройки.

Солнечный ветер

Солнечный ветер - это непрерывный поток плазмы, идущий от солнечной атмосферы и заполняющий собой всю солнечную систему. Солнечный ветер образуется по причине того, что из-за высокой температуры в солнечной короне, давление вышележащих слоев не может уравновеситься с давлением в самой короне. Поэтому и происходит периодический выброс солнечной плазмы в окружающее пространство. О явлении солнечного ветра на нашем сайте есть целая отдельная статья.

Солнечное затмение

Солнечное затмение - это редкое астрономическое явление, при котором Луна собой Солнце, полностью или частично.

Схематично солнечное затмение выглядит так.



Эволюция Солнца и его будущее

Ученые считают, что возраст нашего светила составляет 4,57 миллиарда лет. В то далекое время оно образовалось из части молекулярного облака, представленного гелием и водородом.

Как родилось Солнце? Согласно одной из гипотез гелиево-водородное молекулярное облако из-за углового момента запустило вращение и одновременно начало интенсивно нагреваться по мере роста внутреннего давления. При этом большая часть массы сконцентрировалась в центре, и превратилась собственно в Солнце. Сильная гравитация и давление привели к росту тепла и ядерному синтезу, благодаря которому работает, как Солнце, так и другие звезды.

Так выглядит эволюция звезды, в том числе и Солнца. Согласно этой схеме в данный момент наше Солнце находится в фазе маленькой звезды, и текущий солнечный возраст составляет середину этой фазе. Примерно через 4 миллиарда лет Солнце превратится в красного гиганта, еще больше расширится и уничтожит Меркурий, Венеру, и возможно нашу Землю. Если же Земля как планета все-таки и уцелеет, то жизнь на ней к тому времени все равно уже будет невозможна. Так как уже через 2 миллиарда лет свечение Солнца увеличится настолько, что все земные океаны попросту выкипят, Земля будет испепелена и превратится в сплошную пустыню, температура на земной поверхности будет составлять 70 С и если будет возможна жизнь, то только глубоко под землей. Поэтому имеем еще примерно миллиард с хвостиком лет, чтобы найти новое убежище для человечества в очень отдаленном будущем.

Но вернемся к Солнцу, превратившись в красного гиганта, оно пробудет в таком состоянии примерно 120 миллионов лет, затем начнется процесс уменьшения его размера и температуры. И когда остатки гелия в его ядре будут сожжены в постоянной топке термоядерных реакций, Солнце потеряет свою стабильность и взорвется, превратившись в планетарную туманность. Земля на этой стадии, как впрочем, и соседний Марс, с большой вероятностью будут уничтожены солнечным взрывом.

Еще через 500 миллионов лет из солнечной туманности образуется белый карлик, который просуществует еще триллионы лет.

Интересные факты о Солнце

Внутри Солнца можно поместить миллион Земель или планет, размером с нашу.

По форме Солнце образует практически идеальную сферу.

8 минут и 20 секунд -- именно за такое время солнечный луч добирается к нам из своего источника, при том, что Земля отдалена от Солнца на 150 млн. км.

Само слово «Солнце» происходит от древнеанглийского слова, означающее «юг» -- «South».

И у нас для вас плохие новости, в будущем Солнце испепелит Землю, а потом и вовсе уничтожит. Произойдет это однако не раньше чем через 2 миллиарда лет.

Меркурий

Меркурий - самая маленькая и самая близкая к Солнцу планета Солнечной системы. Древние римляне дали ему имя в честь бога торговли Меркурия, посланника других богов, носившего крылатые сандалии, за то, что планета быстрее других движется по небу.

Краткая характеристика

Из-за малых размеров и близости к Солнцу Меркурий неудобен для земных наблюдений, поэтому долгое время о нем было известно очень мало. Важный шаг в его изучении был сделан благодаря космическим аппаратам «Маринер-10» и «Мессенджер», с помощью которых были получены качественные снимки и подробная карта поверхности.

Меркурий относится к планетам земной группы и находится на среднем расстоянии около 58 млн. км от Солнца. При этом максимальное расстояние (в афелии) 70 млн. км, а минимальное (в перигелии) - 46 млн. км. Его радиус лишь немного больше, чем у Луны, - 2 439 км, а плотность почти такая же, как у Земли, - 5,42 г/смі. Высокая плотность означает, что в его состав входит значительная доля металлов. Масса планеты составляет 3,3·10²³ кг, и около 80% от нее составляет ядро. Ускорение свободного падения в 2,6 раз меньше земного - 3,7 м/сІ. Стоит заметить, что форма Меркурия идеально шарообразная - он обладает нулевым полярным сжатием, то есть его экваториальный и полярный радиусы равны. Спутников у Меркурия нет.

Планета обращается вокруг Солнца за 88 суток, а период вращения вокруг своей оси относительно звезд (звездные сутки) составляет две трети от периода обращения - 58 дней. Это означает, что одни сутки на Меркурии длятся два его года, то есть 176 земных дней. Соизмеримость периодов, по-видимому, объясняется приливным воздействием Солнца, которое тормозило вращение Меркурия, изначально более быстрое, пока их значения не сравнялись.

Меркурий обладает самой вытянутой орбитой (ее эксцентриситет равен 0,205). Она значительно наклонена к плоскости земной орбиты (плоскости эклиптики) - угол между ними составляет 7 градусов. Скорость движения планеты по орбите составляет 48 км/с.

Температура на Меркурии определялась по его инфракрасному излучению. Она изменяется в обширном диапазоне от 100 К (-173 °C) на ночной стороне и полюсах до 700 К (430 °C) в полдень на экваторе. При этом суточные колебания температуры быстро уменьшаются с продвижением вглубь коры, то есть тепловая инерция грунта велика. Отсюда был сделан вывод, что грунт на поверхности Меркурия представляет собой, так называемый реголит - сильно раздробленную породу с низкой плотностью. Из реголита также состоят поверхностные слои Луны, Марса и его спутников - Фобоса и Деймоса.

Образование планеты

Наиболее вероятным описанием происхождения Меркурия считается небулярная гипотеза, согласно которой планета в прошлом была спутником Венеры, а затем по какой-то причине вышла из-под воздействия ее гравитационного поля. По другой версии Меркурий сформировался одновременно со всеми объектами Солнечной системы во внутренней части протопланетного диска, откуда легкие элементы уже были отнесены солнечным ветром во внешние области.

По одной из версий происхождения очень тяжелого внутреннего ядра Меркурия - теории гигантского столкновения - масса планеты первоначально была в 2,25 раз больше нынешней. Однако после столкновения с небольшой протопланетой или похожим на планету объектом большая часть коры и верхнего слоя мантии рассеялась в космосе, а ядро стало составлять значительную часть от массы планеты. Такая же гипотеза используется и для объяснения происхождения Луны.

После завершения основного этапа формирования 4,6 млрд. лет назад Меркурий долгое время интенсивно обстреливался кометами и астероидами, потому его поверхность испещрена множеством кратеров. Бурная вулканическая активность на заре истории Меркурия привела к образованию лавовых равнин и «морей» внутри кратеров. По мере того, как планета постепенно остывала и сжималась, рождались другие детали рельефа: хребты, горы, холмы и уступы.



Внутреннее строение

Структура Меркурия в целом мало отличается от остальных планет земной группы: в центре находится массивное металлическое ядро радиусом около 1800 км, окруженное слоем мантии в 500 - 600 км, которая, в свою очередь, покрыта корой толщиной 100 - 300 км.

Ранее считалось, что ядро Меркурия твердое и составляет около 60% от всей его массы. Предполагали, что у такой маленькой планеты ядро может быть только твердым. Но наличие собственного магнитного поля у планеты, хоть и слабого, - веский аргумент в пользу версии об ее жидком ядре. Движение вещества внутри ядра вызывает эффект динамо, а также сильная вытянутость орбиты вызывает приливный эффект, поддерживающий ядро в жидком состоянии. Сейчас достоверно известно, что ядро Меркурия состоит из жидких железа и никеля и составляет три четверти от массы планеты.



Поверхность Меркурия практически ничем не отличается от лунной. Самое заметное сходство - это бесчисленное множество кратеров, крупных и мелких. Как и на Луне, от молодых кратеров расходятся в разные стороны светлые лучи. Однако на Меркурии нет таких обширных морей, которые к тому же были бы относительно ровными и свободными от кратеров. Еще одно заметное различие в ландшафтах - это многочисленные уступы длиной в сотни километров, образовавшиеся при сжатии Меркурия.

Кратеры располагаются на поверхности планеты неравномерно. Ученые предполагают, что районы, более густо заполненные кратерами - более старые, а более ровные - молодые. Также наличие крупных кратеров говорит о том, что на Меркурии уже, по крайней мере, 3-4 млрд. лет не было сдвигов коры и эрозии поверхности. Последнее является доказательством того, что на планете никогда не существовало достаточно плотной атмосферы.

Самый крупный кратер Меркурия имеет размер около 1500 километров и 2 километров в высоту. Внутри него находится огромная лавовая равнина - равнина Жары. Этот объект является самой заметной деталью на поверхности планеты. Тело, столкнувшееся с планетой и породившее такое масштабное образование, должно было быть не менее 100 км длиной.

Снимки зондов показали, что поверхность Меркурия однородна и рельефы полушарий не отличаются друг от друга. В этом состоит еще одно отличие планеты от Луны, а также от Марса. Состав поверхности заметно отличается от лунного - в ней мало тех элементов, которые характерны для Луны - алюминия и кальция, - но довольно много серы.

Атмосфера и магнитное поле

Атмосфера на Меркурии практически отсутствует - она очень сильно разрежена. Ее средняя плотность равна такой же плотности на Земле на высоте 700 км. Точный состав ее не определен. Благодаря спектроскопическим исследованиям известно, что в атмосфере содержится много гелия и натрия, а также кислород, аргон, калий и водород. Атомы элементов принесены из космического пространства солнечным ветром либо подняты им с поверхности. Одним из источников гелия и аргона являются радиоактивные распады в коре планеты. Присутствие паров воды объясняется образованием воды из водорода и кислорода, содержащихся в атмосфере, ударами комет о поверхность, сублимацией льда, предположительно находящегося в кратерах на полюсах.

Меркурий имеет слабое магнитное поле, напряженность которого на экваторе в 100 раз меньше, чем на Земле. Однако такой напряженности хватает, чтобы создать у планеты мощную магнитосферу. Ось поля почти совпадает с осью вращения, возраст оценивается примерно в 3,8 млрд. лет. Взаимодействие поля с обволакивающим его солнечным ветром вызывает вихри, происходящие в 10 раз чаще, чем в магнитном поле Земли.

Наблюдение

Как уже говорилось, наблюдать Меркурий с Земли довольно трудно. Он никогда не удаляется от Солнца больше, чем на 28 градусов и потому практически незаметен. Видимость Меркурия зависит от географической широты. Легче всего его наблюдать на экваторе и близких к нему широтах, поскольку здесь сумерки длятся меньше всего. На более высоких широтах Меркурий увидеть гораздо сложнее - он находится очень низко над горизонтом. Здесь наилучшие условия для наблюдения наступают во время наибольшего удаления Меркурия от Солнца или на наибольшей высоте над горизонтом во время восхода или захода Солнца. Также Меркурий удобно наблюдать во время равноденствий, когда продолжительность сумерек минимальна.

Меркурий довольно просто разглядеть в бинокль сразу после захода Солнца. Фазы Меркурия хорошо видны в телескоп от 80 мм в диаметре. Однако детали поверхности, естественно, можно рассмотреть только в гораздо более крупные телескопы, и даже с такими инструментами это будет сложной задачей.

Интересные факты

Меркурий имеет фазы, похожие на фазы Луны. На минимальном расстоянии от Земли он виден как тонкий серп. В полной фазе он находится слишком близко к Солнцу, и увидеть его невозможно.

При запуске зонда «Маринер-10» к Меркурию (1974 г.) был использован гравитационный маневр. Прямой перелет аппарата к планете требовал колоссальных затрат энергии и был практически невозможен. Эту трудность обошли с помощью коррекции орбиты: сначала аппарат прошел мимо Венеры, и условия пролета мимо нее были подобраны так, что ее гравитационное поле изменило его траекторию ровно настолько, что зонд долетел до Меркурия без дополнительных трат энергии.

В XIX веке астрономы, наблюдая за Меркурием, не могли найти объяснения его орбитальному движению, используя законы Ньютона. Вычисленные ими параметры различались с наблюдаемыми. Чтобы объяснить это, была выдвинута гипотеза о том, что на орбите Меркурия находится еще одна невидимая планета Вулкан, воздействие которой и вносит наблюдаемые несоответствия. Настоящее объяснение было дано спустя десятилетия с помощью общей теории относительности Эйнштейна. Впоследствии имя планеты Вулкан было дано вулканоидам - предполагаемым астероидам, находящимся внутри орбиты Меркурия. Зона от 0,08 а.е. до 0,2 а.е. гравитационно стабильна, поэтому вероятность существования таких объектов довольно высока.

Венера

Венера - вторая от Солнца планета Солнечной системы, названная в честь римской богини любви. Это один из самых ярких объектов на небесной сфере, «утренняя звезда», появляющаяся в небе на рассвете и на закате. Венера во многом похожа на Землю, однако вовсе не так дружелюбна, как кажется издали. Условия на ней совершенно непригодны для возникновения жизни. Поверхность планеты скрыта от нас атмосферой из углекислого газа и облаками серной кислоты, создающими сильнейший парниковый эффект. Непрозрачность облаков не позволяет изучить Венеру подробно, посему она до сих пор остается для нас одной из самых загадочных планет.

Краткая характеристика

Венера обращается вокруг Солнца на расстоянии 108 млн. км, и эта величина практически постоянна, поскольку орбита планеты почти идеально круговая. При этом расстояние до Земли изменяется ощутимо - от 38 до 261 млн. км. Радиус Венеры в среднем составляет 6052 км, плотность - 5,24 г/смі (плотнее, чем земная). Масса равна 82% от массы Земли - 5·10²⁴ кг. Ускорение свободного падения также близко к земному - 8,87 м/сІ. Спутников у Венеры нет, однако вплоть до XVIII века предпринимались неоднократные попытки их поиска, не увенчавшиеся успехом.

Полный круг по орбите планета совершает за 225 дней, а сутки на Венере самые длинные во всей Солнечной системе: они длятся целых 243 дня, - дольше, чем венерианский год. Венера движется по орбите со скоростью 35 км/с. Наклон орбиты к плоскости эклиптики довольно существенен - 3,4 градуса. Ось вращения практически перпендикулярна плоскости орбиты, благодаря чему северное и южное полушария освещаются Солнцем почти одинаково, и смена сезонов на планете отсутствует. Еще одна особенность Венеры в том, что направления ее вращения и обращения не совпадают, в отличие от других планет. Предполагается, что это связано с мощным столкновением с крупным небесным телом, изменившим ориентацию оси вращения.

Венеру относят к планетам земного типа, а также называют сестрой Земли из-за схожести размеров, масс и состава. Но условия на Венере сложно назвать похожими на земные. Ее атмосфера, состоящая в основном из углекислого газа, самая плотная среди всех планет того же типа. Атмосферное давление больше земного в 92 раза. Поверхность обволакивают густые облака серной кислоты. Для видимого излучения они непрозрачны, даже с искусственных спутников, что долгое время мешало увидеть, что находится под ними. Только радиолокационные методы впервые позволили изучить рельеф планеты, так как венерианские облака оказались прозрачными для радиоволн. Было выяснено, что на поверхности Венеры есть множество следов вулканической активности, однако действующих вулканов найдено не было. Кратеров очень мало, что говорит о «молодости» планеты: ее возраст - около 500 млн. лет.

Образование

Венера по своим условиям и особенностям движения очень отличается от других планет Солнечной системы. И до сих пор невозможно дать ответ на вопрос, в чем причина такой уникальности. Прежде всего, является ли это результатом естественной эволюции или же геохимических процессов, обусловленных близостью к Солнцу.

Согласно единой гипотезе происхождения планет в нашей системе, все они возникли из гигантской протопланетной туманности. Благодаря этому состав всех атмосфер долгое время был одинаковым. Спустя некоторое время только холодные планеты-гиганты смогли удержать самые распространенные элементы - водород и гелий. С более близких к Солнцу планет эти вещества были фактически «сдуты» в космическое пространство, и в их состав вошли более тяжелые элементы - металлы, оксиды и сульфиды. Атмосферы планет образовывались прежде всего за счет вулканической активности, и их изначальный состав зависел от состава вулканических газов в недрах.

Атмосфера

Венера обладает очень мощной атмосферой, скрывающей от непосредственного наблюдения свою поверхность. Большая ее часть состоит из углекислого газа (96%), 3% составляет азот, а других веществ - аргона, водяного пара и других - и того меньше. Кроме того, в атмосфере в большом объеме присутствуют облака серной кислоты, и именно они делают ее непрозрачной для видимого света, однако инфракрасное, микроволновое и радиоизлучение через них проходят. Атмосфера Венеры в 90 раз массивнее земной, а также гораздо горячее - температура ее составляет 740 К. Причина такой нагретости (больше, чем на поверхности более близкого к Солнцу Меркурия) кроется в парниковом эффекте, возникающем из-за высокой плотности углекислого газа - основной составляющей атмосферы. Высота венерианской атмосферы около 250-350 км.

Атмосфера Венеры постоянно и очень быстро циркулирует и вращается. Период ее вращения во много раз меньше, чем у самой планеты, - всего 4 суток. Скорость ветра также огромна - около 100 м/с в верхних слоях, что гораздо больше, чем на Земле. Однако на небольших высотах движение ветров существенно ослабевает и достигает лишь порядка 1 м/с. На полюсах планеты формируются мощные антициклоны - полярные вихри, имеющие S-образную форму.

Как и земная, венерианская атмосфера состоит из нескольких слоев. Нижний слой - тропосфера - наиболее плотный (99% от общей массы атмосферы) и простирается на высоту в среднем 65 км. Из-за высокой температуры поверхности нижняя часть этого слоя самая горячая в атмосфере. Скорость ветра здесь также невысока, но с увеличением высоты она увеличивается, а температура и давление уменьшаются, и на высоте примерно 50 км уже приближаются к земным значениям. Именно в тропосфере наблюдается наибольшая циркуляция облаков и ветров, и наблюдаются погодные явления - вихри, ураганы, мчащиеся с огромной скоростью, и даже молнии, которые здесь бьют в два раза чаще, чем на Земле.

Между тропосферой и следующим слоем - мезосферой - находится тонкая граница - тропопауза. Здесь условия наиболее схожи с условиями на земной поверхности: температура от 20 до 37 °C, а давление приблизительно такое же, как на уровне моря.

Мезосфера занимает высоты от 65 до 120 км. Нижняя ее часть имеет почти постоянную температуру 230 К. На высоте около 73 км начинается облачный слой, и здесь температура мезосферы постепенно уменьшается с высотой до 165 К. Примерно на высоте 95 км начинается мезопауза, и здесь атмосфера снова начинает нагреваться до значений порядка 300-400 К. Такая же температура и у лежащей выше термосферы, простирающейся до верхних границ атмосферы. Стоит отметить, что в зависимости от освещенности Солнцем поверхности планеты температуры слоев на дневной и ночной стороне существенно отличаются: например, дневные значения для термосферы около 300 К, а ночные - всего около 100 К. Кроме того, на Венере также существует протяженная ионосфера на высотах 100 - 300 км.

На высоте 100 км в атмосфере Венеры имеется озоновый слой. Механизм его образования аналогичен земному.

Собственного магнитного поля на Венере нет, однако есть индуцированная магнитосфера, образованная потоками ионизированных частиц солнечного ветра, приносящих за собой магнитное поле звезды, вмороженное в корональное вещество. Силовые линии индуцированного магнитного поля как бы обтекают планету. Но из-за отсутствия собственного поля солнечный ветер беспрепятственно проникает в ее атмосферу, провоцируя ее отток через магнитосферный хвост.

Плотная и непрозрачная атмосфера практически не позволяет солнечному свету достигать поверхности Венеры, поэтому ее освещенность очень невысока.

Строение

Фотография с межпланетного космического аппарата

Информация о рельефе и внутреннем строении Венеры стала доступна сравнительно недавно благодаря развитию радиолокации. Съемки планеты в радиодиапазоне позволили создать карту ее поверхности. Известно, что более 80% поверхности залито базальтовой лавой, и это говорит о том, что современный рельеф Венеры образован в основном вулканическими извержениями. И действительно, на поверхности планеты очень много вулканов, особенно мелких, диаметром около 20 километров и высотой 1,5 км. Есть ли среди них действующие, на данный момент сказать невозможно. Кратеров же на Венере гораздо меньше, чем на других планетах земной группы, поскольку плотная атмосфера препятствует проникновению сквозь нее большинства небесных тел. Кроме того, космические аппараты обнаружили на поверхности Венеры возвышенности высотой до 11 км, занимающие около 10% всей площади.

Единой модели внутреннего строения Венеры не разработано и по сей день. По наиболее вероятной из них, планета состоит из тонкой коры (около 15 км), мантии толщиной более 3000 км и массивного железно-никелевого ядра в центре. Отсутствие магнитного поля на Венере может объясняться отсутствием в ядре движущихся заряженных частиц. Это означает, что ядро планеты твердое, поскольку в нем не происходит движения вещества.

Наблюдение

Поскольку из всех планет Венера наиболее близко подходит к Земле и потому видна на небе наиболее ярко, наблюдение ее не составит особого труда. Она видна невооруженным глазом даже в дневное время, ну а ночью или в сумерки Венера предстает перед взором самой яркой «звездой» на небесной сфере со звездной величиной -4,4^m. Благодаря такой внушительной яркости планету можно наблюдать в телескоп даже днем.

Как и Меркурий, Венера сильно не удаляется от Солнца. Максимальный угол ее отклонения - 47^°. Удобнее всего наблюдать ее незадолго до восхода или сразу после заката, когда Солнце еще находится за горизонтом и своим ярким светом не препятствует наблюдению, а небо еще недостаточно темное для того, чтобы планета светилась слишком ярко. Поскольку детали на диске Венеры едва уловимы при наблюдениях, необходимо использовать качественный телескоп. И даже в него скорее всего только сероватый круг без каких-либо подробностей. Однако при хороших условиях и качественном оборудовании иногда все же удается увидеть темные причудливые формы и белые пятна, образованные атмосферными облаками. Бинокль же пригодится лишь для поиска Венеры на небе и ее простейших наблюдений.

Интересные факты

Атмосфера на Венере была открыта М.В. Ломоносовым во время ее прохождения по диску Солнца в 1761 году.

Венера, как Луна и Меркурий, имеет фазы. Это объясняется тем, что ее орбита находится ближе к Солнцу, чем земная, и поэтому, когда планета находится между Землей и Солнцем, видимой оказывается только часть ее диска.

Зона тропопаузы в атмосфере Венеры из-за схожих с земными условий рассматривается для размещения там исследовательских станций и даже для колонизации.

Венера не имеет спутников, однако долгое время существовала гипотеза, согласно которой ранее им был Меркурий, но из-за некоего внешнего катастрофического воздействия покинул ее гравитационное поле и стал самостоятельной планетой. Кроме того, Венера имеет квазиспутник - астероид, орбита вращения которого вокруг Солнца такова, что он долгое время не выходит из-под воздействия планеты.

В июне 2012 года состоялось последнее в нынешнем веке прохождение Венеры по диску Солнца, полностью наблюдавшееся в Тихом океане и почти на всей территории России. Прошлое прохождение наблюдалось в 2004 году, а более ранние - в XIX веке.

Из-за множества сходств с нашей планетой долгое время жизнь на Венере считалась возможной. Но с тех пор, как стало известно о составе ее атмосферы, парниковом эффекте и других климатических условиях, очевидно, что подобная земной жизнь на этой планете невозможна.

Венера - один из кандидатов на терраформирование - изменение климата, температуры и других условий на планете с целью сделать ее пригодной для жизни земных организмов. В первую очередь, для этого понадобится доставить на Венеру достаточное количество воды для начала протекания процесса фотосинтеза. Также необходимо сделать температуру на поверхности существенно меньше. Для этого нужно свести на нет парниковый эффект за счет переработки углекислого газа в кислород, с чем могли бы справиться цианобактерии, которые потребуется распылить в атмосфере.

Земля

Земля - третья от Солнца планета. Крупнейшая планета земной группы по плотности, диаметру, массе. Из всех известных планет только на Земле имеется кислородсодержащая атмосфера, большое количество воды, пребывающей в жидком агрегатном состоянии. Единственная известная человеку планета, на которой есть жизнь.

Краткая характеристика

Земля является колыбелью человечества, об этой планете известно многое, но все равно, все её тайны на современном уровне научного развития мы не можем разгадать. Наша планета является достаточно маленькой в масштабах Вселенной, масса 5,9726*10²⁴ кг, имеет форму не идеального шара, её средний радиус составляет 6371 км, экваториальный радиус -- 6378,1 км, полярный радиус - 6356,8 км. Длина окружности большого круга на экваторе составляет 40 075,017 км, а на меридиане 40 007,86 км. Объем Земли -- 10,8 * 10¹¹ км³.

Центром вращения Земли является Солнце. Движение нашей планеты происходит в пределах эклиптики. Вращается по орбите, которая образовалась в начале формирования солнечной системы. Форма орбиты представляется в виде неидеального круга, расстояние от солнца в январе на 2,5 млн. км ближе, чем в июне, считается средним расстоянием от Солнца 149,5 млн. км (астрономическая единица).

Земля вращается с запада на восток, но ось вращения и экватор наклонены по отношению к эклиптики. Ось Земли не вертикальна, наклонена под углом 66⁰ 31' по отношению к плоскости эклиптике. Экватор наклонен на 23⁰ по отношению к оси вращения Земли. Ось вращения Земли не постоянно изменяется из-за прецессии, на это изменение влияет сила притяжение Солнца и Луны, ось описывает конус вокруг своего нейтрального положения, период прецессии составляет 26 тыс. лет. Но помимо этого ось испытывает еще колебания, называемые нутацией, так как нельзя говорить, что только Земля вращается вокруг солнца, потому что происходит вращение системы Земля - Луна, они связаны друг с другом в виде гантели, центр тяжести которой, называемый барицентром, расположен внутри Земли на расстоянии от поверхности около 1700 км. Поэтому из-за нутации, колебания, наложенные на кривую прецессии, составляют 18,6 тыс. лет, т.е. угол наклона земной оси относительно постоянен в течение длительного времени, однако претерпевает незначительные изменения с периодичностью 18,6 тыс. лет. Время вращения Земли и всей солнечной систему вокруг центра нашей галактики - Млечного пути, составляет 230-240 млн. лет (галактический год).

Средняя плотность планеты 5,5 г/см³, на поверхности средняя плотность около 2,2-2,5 г/см³, плотность внутри Земли велика, её рост происходит скачкообразно, расчет производится по периоду свободных колебаний, моменту инерции, моменту импульса.

Большую часть поверхности (70,8%) занимает Мировой океан, все остальное континенты и острова.

Ускорение свободного падения, на уровне океана на широте 45⁰: 9, 81 м/с².

Земля является планетой земной группы. Планеты земной группы характеризуются высокой плотностью и состоят преимущественно из силикатов и металлического железа.

Луна единственный естественный спутник Земли, но на орбите так же присутствует огромное количество искуственных спутников.

Образование планеты

Земля сформировалась путем аккреции планетезимали, около 4,6 млрд. лет назад. Планетезимали -- частицы, которые слипались в газопылевом облаке. Процесс слипания частиц - аккреция. Процесс стягивания этих частицы происходило очень быстро, для жизни нашей Вселенной, несколько миллионов лет считается мгновением. Спустя 17-20 млн. лет от начала образования, Земля набрала массу современного Марса. Спустя 100 млн. лет Земля набрала 97% своей современной массы.

Первоначально Земля была расплавлена и раскалена из-за сильного вулканизма и частых столкновений с другими небесными телами. Постепенно внешний слой планеты охлаждался и превратился в Земную кору, какую мы сейчас можем наблюдать.

Считается, что Луна образовалась в связи с ударом о поверхность Земли небесного тела, масса которого была около 10% земной массы, в результате этого часть вещества была выброшена на околоземную орбиту. Вскоре из этого материала образовалась Луна, на расстоянии 60 тыс. км. В результате удара Земля получила большой импульс, что привело к периоду обращения вокруг своей оси за 5 часов, а так же появился заметный наклон оси вращения.

Дегазация и вулканическая активность создала первую атмосферу на Земле. Предполагается, что вода, т.е. лёд и водяной пар был занесен с помощью комет, сталкивающихся с Землей.

На протяжении сотен миллионов лет поверхность планеты постоянно изменялась, континенты формировались и распадались. Они двигались по поверхности, объединяясь и формируя континент. Этот процесс происходил циклично. Примерно 750 млн. лет назад, суперконтинент Родиния, ранний из известных, начал распадаться. Позднее, с 600 до 540 миллионов лет назад, континенты сформировали Паннотию и, наконец, Пангею, которая распалась 180 млн. лет назад.

Мы не имеем точного представления о возрасте и образовании Земли, все эти данные являются косвенными.



Наблюдение

Первая фотография из космоса была получена 1959 году аппаратом Эксплорер-6.

Первый человек, увидевший Землю из космоса, стал Ю. Гагарин.

В 1968 году экипаж Аполона-8 наблюдал Землю с лунной орбиты

1972 год экипаж Аполона-17 сделал снимок Земли.

Форма и внутреннее строение Земли

Планета Земля имеет 3 разные оси: по экватору, полярный и экваториальные радиусы, структурно является кардиоидальным эллипсоид, было вычислено, что полярные области чуть-чуть приподняты по отношению к другим областям и напоминают форму сердца, северное полушарие приподнято на 30 метров относительно южного полушария. Наблюдается полярная ассиметрия структуры, но тем не менее мы считаем, что Земля имеет форму сфероида. Благодаря изучению со спутников было выявлено, что Земля имеет на своей поверхности впадины и была представлена картина Земли в виде груши, то есть она является трехосным эллипсоидом вращения. Отличие геоида от трехосного эллипсоида не более 100 м, это вызвано неравномерным распределением масс как на поверхности Земли (океаны и континенты), так и внутри неё. В каждой точки поверхности геоида сила тяжести направлена к ней перпендикулярно, является эквипотенциальной поверхностью.

Основным методом изучения строения Земли является сейсмологический метод. Метод основан на изучении изменения скоростей сейсмических волн от плотности вещества внутри Земли.

Земля имеет слоистую внутреннее строение. Она состоит из твердых селикатных оболочек (коры и вязкой мантии), и металлического ядра. Внешняя часть ядра жидкая, а внутренняя - твердая. Строение планеты схоже с персиком:

тонкая корочка - земная кора, средняя мощность 45 км (от 5 до 70 км), наибольшая толщина под крупными горами;

слой верхней мантии (600 км), содержит слой, отличающийся по физическим характеристикам (уменьшение скорости сейсмических волн), в котором вещество либо нагрето, либо чуть-чуть расплавлено -- слой называемый астеносфера (50-60 км под океанами и 100-120 км под материками).

Часть Земли, которая находится вместе с земной корой и верхней частью мантии, до слоя астеносферы, называется Литосфера.

Граница между верхней и нижней мантией (глубина 660 км) граница с каждым годом становится все более четкой и резкой, толщина 2 км, на ней меняется скорость волн и состав вещества.

Нижняя мантия доходит до глубины 2700 -- 2900 км, благодаря ученым России установлено, что возможно существование еще одной границы в нижней мантии, т.е. существование средней мантии.

Внешнее ядро - жидкое вещество (глубина 4100 км), которое не пропускает поперечные волны, не обязательно, что эта часть имеет вид некой жидкости, просто это вещество обладает характеристиками жидкого объекта.

Внутреннее ядро - твердое вещество, железо с примесями никеля (Fe: 85,5%; Ni: 5,20%), глубина 5150 - 6371 км.

Все данные получены косвенно, так как бурение скважин на такую глубину не производилось, но они теоретически доказаны.

Сила тяжести в любой точки земли зависит от ньютоновского тяготения, но важно размещение плотностных неоднородностей, которое и объясняет непостоянство силы тяжести. Присутствует эффект изостазии (уравновешивания), чем выше гора тем больше корень горы. Ярким примером эффекта изостазии является айсберг. Парадокс на Северном Кавказе, нет уравновешивание, почему это происходит до сих пор не известно.

Атмосфера Земли

Атмосфера - газовая оболочка окружающая Землю. Условно она граничит с межпланетным пространством на расстоянии 1300 км. Официально считается, что граница атмосферы определяется на высоте 118 км, то есть выше этого расстояния аэронавтика становится полностью невозможной.

Масса воздуха (5,1 -- 5,3)*10¹⁸ кг. Плотность воздуха у поверхности моря составляет 1,2 кг/м³.

Возникновение атмосферы обуславливается двумя факторами:

Испарение вещества космических тел при падении их на Землю.

Дегазация земной мантии - выделение газа при вулканических извержениях.

С возникновением океанов и появлением биосферы атмосфера начала меняться за счёт газообмена с водой, растениями, животными и продуктами их разложения в почвах и болотах.

Строение атмосферы:

Планетарный пограничный слой - самый нижний слой газовой оболочки планеты, свойства и характеристики которого в значительной части определяются взаимодействием с типом поверхности планеты (жидкая, твердая). Толщина слоя 1-2 км.

Тропосфера - нижний слой атмосферы, наиболее изученный, в разных широтах имеет разные значения толщины: в полярных областях 8-10 км, умеренные широты 10-12 км, на экваторе 16-18 км.

Тропопауза - переходный слой между тропосферой и стратосферой.

Стратосфера - слой атмосферы, находящийся на высоте от 11 км до 50 км. Незначительное изменение температуры в начальном слое с последующим повышением в слое 25 - 45 км от -56 до 0 ⁰С.

Стратопауза - пограничный слой между стратосферой и мезосферой. В слое стратопаузы температура держится на уровне 0 ⁰С.

Мезосфера - слой начинается на высоте 50 км с толщиной около 30-40 км. Температура понижается на 0,25-0,3 ⁰С с увеличением высоты на 100 м.

Мезопауза - переходный слой между мезосферой и термосферой. Температура в этом слое колеблется на уровне -- 90 ⁰С.

Термосфера - верхняя точка атмосферы высота около 800 км. Рост температуры происходит до высот 200 - 300 км, где достигается значения порядка 1500 К, затем с повышением высоты колеблется в этом пределе. Область ионосферы, место где происходит ионизация воздуха («полярное сияние») лежит внутри термосферы. Толщина слоя зависит от уровня активности Солнца.

Существует предельная линия, которая отделяет атмосферу Земли и космическое пространство, имеет название - Линия Кармана. Высота 100 км над уровнем моря.

Гидросфера

Общий объем воды на планете - около 1390 млн. км³, не удивительно, что 72% общей площади Земли занято океанами. Океаны очень важная часть геологической деятельности. Масса же гидросферы примерно 1,46*10²¹кг - это почти в 300 раз больше массы атмосферы, но совсем малая доля от массы всей планеты.

Гидросфера делится на Мировой океан, подземные воды и поверхностные воды.

Самая глубокая точка в Мировом океане (Марианская впадина) - 10 994 метра, средняя глубина океана составляет 3800 м.

Поверхностные континентальные воды занимают лишь малую долю в общей массе гидросферы, но тем не менее играют важнейшую роль в жизни наземной биосферы, являясь основным источником водоснабжения, орошения и обводнения. Сверх того эта часть гидросферы находится в постоянном взаимодействии с атмосферой и земной корой.

Вода, находящаяся в твердом состоянии, называют криосферой.

Водная составляющая поверхности планеты определяет климат.

Магнитное поле Земли

Земля представляется в виде магнита, апроксимируется диполем (северный и южный полис). На северном полюсе силовые линии входят в внутрь, а на южном выходят. На самом деле на северном полюсе (географическом) должен быть южный полюс, а на южном (географическом) должен быть северный, но было условленно наоборот. Ось вращения Земли и географическая ось не совпадают, разница по центру расхождения около 420-430 км.

Магнитные полюса Земли не находятся на одном месте, происходит постоянное смещение. На экваторе магнитное поле Земли имеет индукцию 3,05·10^-5 Tл и магнитный момент 7,91·10¹⁵ Tл·м³. Напряженность магнитного поля не большое, например, у магнита на двери шкафа в 30 раз больше.

По остаточной намагниченности было определенно, что магнитное поле меняло свой знак очень много раз, несколько тысяч.

Магнитное поле образует магнитосферу, которая задерживает вредное излучение Солнца.

Происхождение магнитного поля для нас остается загадкой, существует только гипотезы, они заключается в том, что наша Земля - это магнитное гидродинамо. Например, на Меркурии нет магнитного поля.

Время, когда появилось магнитное поле тоже остается проблемой, известно, что оно было 3,5 млрд. лет назад. Но совсем недавно появились данные, что в минералах циркона, найденных в Австралии, возраст которых 4,3 млрд. лет осталась остаточная намагниченность, что остается загадкой.

Интересные факты

Самое глубокое место на Земле было открыто в 1875 году - Марианская впадина. Самая глубокая точка 10 994.

Самая высокая точка - Эверест, Джомолунгма - 8848 метров.

На Кольском полуострове, в 10 км к западу от города Заполярный, пробурена самая глубокая скважина в мире. Её глубина составляет 12 262 метра.

Есть ли на нашей планете точка где, мы будем весить меньше, чем комар? Да, есть, центр нашей планеты, сила гравитационного притяжения там равна 0, тем самым, вес человека в центре нашей планеты меньше, чем вес любого насекомого на поверхности Земли.

Одно из самых красивых явлений, наблюдаемое не вооруженным взглядом -- полярное сияние - свечение верхних слоев атмосферы планеты, обладающих магнитосферой, вследствие их взаимодействия с заряженными частицами солнечного ветра.

Антарктида хранит в себе 2/3 запасов пресной воды.

Если все ледники растают, уровень воды поднимется примерно на 900 метров.

Каждый день на нас падает сотни тысяч тонн космической пыли, но почти все сгорает в атмосфере.

Марс



Сегодня один из главных объектов изучения науки о космосе - планета Марс .Главная причина пристального внимания ученых - надежда на обнаружение там живых организмов, а значит и условий для жизни. За последние два столетия на Земле возникло множество проблем: загрязнение воздуха, воды и почвы, изменение климата, стихийные бедствия, перенаселение, не говоря уже об угрозе атомной войны. Все это заставило человека задуматься, сможем ли мы сохранить Землю для жизни, а если нет, то нам необходимо искать новый дом, которым мог бы стать Марс.

Общие сведения о Марсе

В нашей Солнечной системе Марс занимает четвертое место по удаленности от Солнца, а по своим габаритам - седьмое. Это ближайшая от нас планета. Ее примерный возраст - 4,5 млрд лет, как и у других планет нашей Галактики.

Свое название планета получила благодаря ярко-красному цвету. В Древней Греции и Риме красный цвет ассоциировался с кровью и войной, поэтому название было дано в честь бога войны - Марса.

При ближайшем рассмотрении цвет поверхности Марса больше оранжевый, нежели красный. Такой оттенок возникает из-за большого содержания оксида железа. Ученые предполагают, что контакт с кислородом привел к окислению железа, а сильные пылевые штормы со временем разнесли ржавые частички по всей поверхности.

Физические параметры Марса

По своим размерам Марс примерно в два раза меньше Земли, средний радиус равен приблизительно 3390 км (у Земли 6370 км). Из-за этого сила тяжести также намного меньше - всего 38% от земной. Такая гравитация покажется человеку более комфортной, так как ощущение собственного веса уменьшится на 62%.Как и все планеты нашей Галактики, Марс вращается вокруг Солнца по орбите в виде эллипса. Более вытянутая форма в сравнении с земной орбитой отдаляет Марс на большее расстояние от Солнца, что влияет на несколько параметров планеты. Во-первых, продолжительность марсианского года примерно вдвое превышает земной год (668 марсианских суток против 365 земных), несмотря на то, что средняя продолжительность суток обеих планет практически одинакова. Во-вторых, на Марсе отмечены большие скачки температуры на протяжении года: от +20 до -120°.

Большая отдаленность от Солнца делает Марс преимущественно холодной планетой. Средний показатель температуры равен приблизительно -60°, из-за чего на поверхности нет воды в жидком виде, но есть большие залежи льда. Ученые надеются, что жидкая вода все-таки существует, но находится глубоко в расщелинах.

Строение Марса

Ученые могут только предполагать, какова структура Марса, опираясь на данные с орбитальных аппаратов, исследования метеоритов и опыт изучения других планет. Есть основания считать, что Марс, как и Земля, имеет трехслойную структуру:

Ядро. Скорее всего, большую часть ядра составляет железо, сера и никель. Знания о плотности планеты и силе магнитного поля позволяют думать, что ядро Марса твердое и значительно меньше земного, примерно 2000км.

Мантия по составу похожа на Земную. Возможно, в ее состав входят такие радиоактивные элементы, как уран, торий и калий. Их распад нагревает мантию до 1500°.

Кора Марса неоднородна по толщине: слой увеличивается от северного полушария к южному. В основном она состоит из вулканического базальта.

Особенности поверхности

Благодаря роботизированным аппаратам, отправленным на Марс, удалось составить его подробную карту. Как оказалось, поверхность Марса очень напоминает Земную. Здесь есть равнины и горы, расщелины и вулканы.



Равнины.

Бомльшую часть Марса, а особенно его северное полушарие, покрывают пустынные низменные равнины. Одна из них считается самой большой по площади низменностью во всей Солнечной системе, а ее относительная гладкость, возможно, является следствием нахождения здесь воды в далеком прошлом.