Реферат: Сравнительная характеристика планет земной группы и планет-гигантов
В1962 году американский аппарат “ Маринер - 2 “ прошёл вблизи Венеры и передал информацию, которая подтвердила, что её поверхность очень горяча. Было установлено также, что период вращения Венеры вокруг оси - длительный, около 243 земных суток, - больше, чем период обращения вокруг Солнца (224, 7 суток), поэтому на Венере “ сутки “ длиннее года и календарь совершенно необычен.
Теперь известно, что Венера вращается в обратном направлении - с востока на запад, а не с запада на восток, как Земля и большинство других планет. Для наблюдателя на поверхности Венеры Солнце восходит на западе, а заходит на востоке, хотя в действительности облачная атмосфера полностью закрывает небо. В феврале 1974 года снимки верхнего слоя облаков показали полосатую структуру облаков. Они также подтвердили, что период вращения верхнего слоя облаков всего лишь 4 суток, так что строение атмосферы Венеры не похоже на земное.
На поверхности Венеры имеются кратеры, происхождение которых неизвестно, но, поскольку в такой плотной атмосфере должна быть сильная эрозия, по “ геологическим “ стандартам они вряд ли могут быть очень старыми. Причиной возникновения кратеров может быть вулканизм, поэтому гипотезу о том, что на Венере происходят вулканические процессы, пока нельзя исключить. Также на Венере найдено несколько горных областей. Самый большой горный район - Иштар - по площади вдвое превышает Тибет . В центре его на высоту 11 км поднимается гигантский вулканический конус . Было обнаружено , что в облаках содержится большое количество серной кислоты.
Поверхность Венеры усыпана гладкими скальными обломками, по составу похожими на земные базальты, многие из которых имели около 1 м в поперечнике. Крайне высокая температура в нижних слоях атмосферы Венеры и на её поверхности в большей мере обусловлена так называемым “парниковым эффектом”. Солнечные световые лучи поглощаются в нижних слоях и, излучаясь обратно в виде инфракрасных лучей, задерживаются её облачным слоем, как в парниках. С высотой над поверхностью температура понижается, и в стратосфере Венеры царит мороз. Температура на поверхности Венеры 485С, а давление в 90 раз превышает давление у поверхности Земли. Было обнаружено , кроме того , что слой облаков кончается на высоте около 30 км . Ниже находится область горячего едкого тумана . На высотах 50 - 70 км располагаются мощные облачные слои и дуют ураганные ветры. У поверхности Венеры атмосфера очень плотная (всего лишь в 10 раз меньше плотности воды).
Планеты-гиганты (Сатурн).
Сатурн, самая дальняя из планет, известных с древности хорошо видный невооружённым глазом объект, хотя в дотелескопические времена не было возможности обнаружить его кольца. Среднее расстояние Сатурна от Солнца 1427 млн. км, а период обращения – 24,46 года. Он бывает в противостоянии примерно раз в 378 дней, так что его можно наблюдать ежегодно в течение нескольких месяцев.
Сатурн – вторая из крупнейших планет. Его экваториальный диаметр составляет 120000 км, а полярный значительно меньше, поскольку планета сильно сплюснута. Это объясняется, во-первых, его низкой плотностью (она меньше плотности воды, что отличает Сатурн от других главных планет) и, во-вторых, его быстрым вращением вокруг оси. Период вращения на экваторе равен 10 ч 14 мин, а на полюсах – примерно на 26 мин длиннее.
Сатурн – газовый гигант, состоящий в основном из водорода. По сравнению с Юпитером в его составе обнаруживается несколько больше метана и меньше аммиака, так как низкие температуры приводят к вымораживанию большей части аммиака из атмосферы планеты. Хотя масса Сатурна в 95 раз превышает массу Земли, сила тяжести на его поверхности лишь немногим больше, чем на Земле. Вблизи ядра Сатурна температура высокая, давление значительное, и поэтому водород, возможно, находится в металлическом состоянии. До сих пор не обнаружено признаков существования у Сатурна магнитного поля. Поскольку Сатурн, как и все планеты-гиганты, находится далеко от Солнца его температура (по крайней мере, над облаками) очень низка: – 180 С.
Если смотреть в телескоп средней, Сатурн выглядит желтоватым диском, пересечённым облачными полосами, которые в общем похожи на юпитерианские, но значительно более “спокойные”. Пятна в полосах Сатурна относительно редки, но всё же иногда появляются. На Сатурне нет пятен, сравнимым со знаменитым Большим Красным Пятном Юпитера. Не считая самих полос, все остальные образования поверхности Сатурна живут сравнительно недолго и быстро изменяются.
Теоретически построены модели массивных планет, вроде Сатурна и Юпитера, состоящих из водорода и гелия. В центре планеты температура может достигать нескольких тысяч градусов. Плотность газовой атмосферы у основания около 100 кг/м3 . Малая средняя плотность планет-гигантов может объяснятся тем, что она получается делением массы на видимый объём, а объём мы оцениваем по непрозрачному слою обширной атмосферы. Малая плотность и обилие водорода отличают планеты-гиганты от остальных планет.
Исключительным образованием в Солнечной системе казалось яркое кольцо толщиной не более чем в несколько километров, окружающее Сатурн. Оно расположено в плоскости Экватора Сатурна, которая наклонена к плоскости его орбиты на 27 градусов. Поэтому в течение 30-летнего оборота Сатурна вокруг Солнца кольцо видно нам то довольно раскрытым, то точно с ребра, когда его можно разглядеть в виде тонкой линии лишь в большие телескопы. Ширина этого кольца такова, что по нему, будь оно сплошное, мог бы катиться земной шар.
Русский учёный А.А. Белопольский, изучив спектр кольца, подтвердил теоретический вывод о том, что кольцо у Сатурна должно быть не сплошным, а состоять из множества мелких частиц. По спектру, используя принцип Доплера – Физо, он установил, что внутренние части кольца вращаются быстрее, чем наружные, в соответствие с третьим законом Кеплера.
Фотографии, переданные автоматическими станциями, запущенными к Сатурну, показали, что его кольцо состоит из многих сотен отдельных узких “колечек”, разделённых тёмными промежутками. Предполагается, что такая структура колец связана с гравитационным влиянием многочисленных спутников планеты на движение частиц вещества, образующего кольца.
Система колец Сатурна либо возникла при разрушении некогда существовавшего спутника планеты (например, при его столкновении с другим спутником или астероидом), либо же представляет остаток того вещества, из которого в далёком прошлом образовались спутники Сатурна и которое из-за приливного воздействия планеты не смогло “собраться” в отдельные спутники.
Малые тела Солнечной системы.
1. Астероиды. Малые планеты, или астероиды, в основном обращаются между орбитами Марса и Юпитера и невооружённым глазом невидимы. В настоящее время известно более 3000 астероидов. Возможно, астероиды возникли потому, что веществу по какой-то причине не удалось собраться в одно большое тело – планету. На протяжении миллиардов лет астероиды сталкиваются друг с другом. На эту мысль наводит то, что ряд астероидов имеет не шарообразную, а неправильную форму. Суммарная масса астероидов оценивается всего лишь в 0,1 массы Земли.
Самый яркий астероид – Веста не бывает ярче 6-й звёздной величины. Самый крупный астероид – Церера, его диаметр около 800 км, и за орбитой Марса даже в сильнейшие телескопы на столь малом диске ничего нельзя рассмотреть. Самые мелкие из известных астероидов имеют диаметры лишь около километра. Конечно, у астероидов нет атмосферы. Для астероидов характерно петлеобразное перемещение на фоне звёздного неба, орбиты некоторых астероидов имеют необычайно большие эксцентриситеты, вследствие чего в перигелии они подходят к Солнцу ближе, чем Марс и даже Земля
2. Болиды и метеориты. Болидом называется довольно редкое явление – летящий по небу огненный шар. Это явление вызывается вторжением в плотные слои атмосферы крупных метеорных тел, окружённых обширной оболочкой раскалённых газов и частиц, образующихся при нагревании вследствие торможения в атмосфере. Болиды часто имеют заметный угловой диаметр в 1/10 – ½ видимого диаметра Луны и бывают видны даже днём. От сильного сопротивления воздуха метеорное тело нередко раскалывается и с грохотом выпадает на Землю в виде осколков. Упавшее на Землю тело называется метеоритом.
Метеорит, имеющий небольшие размеры, иногда целиком испаряется в атмосфере Земли. В большинстве случаев масса метеорита за время полёта сильно уменьшается. До Земли долетают лишь остатки метеорита, обычно успевающие остыть, когда космическая скорость его уже погашена сопротивлением воздуха. Бывает три вида метеоритов: каменные, железные и железокаменные, особенно много находят железных метеоритов. По содержанию радиоактивных элементов определяют возраст метеоритов. Он различен, но самые старые метеориты имеют возраст 4,5 млрд. лет.
Структура некоторых метеоритов свидетельствует о том, что они подвергались высоким температурам и давлениям и, следовательно, могли существовать в недрах разрушившейся планеты или крупного астероида
3. Кометы и метеоры. Метеорное тело, порождающее метеор, - это, как правило, крошечная частичка, обычно меньше песчинки, движущаяся вокруг Солнца. Она так мала, что становится видимой, только когда попадает в верхнюю атмосферу Земли (его скорость при этом около 42 км/с). Метеоры бывают двух основных типов: метеорные потоки и спорадические (случайные) метеоры. Последние могут появляться с любой стороны и в любое время. В отличие от них метеорные потоки связаны с кометами. Например, хорошо известный поток Леонид, наблюдающийся каждый год в ноябре, связывают со слабой периодической кометой Темпеля, причём метеорные частицы движутся по той же самой орбите, что и сама комета. Принято считать, что метеоры – это просто “обломки” комет. Может быть это некоторое упрощение, но совершенно определённо известно, что одна из периодических комет – комета Биэлы – распалась и вместо неё возник метеорный поток. Нет сомнения, что, когда комета движется по орбите, она буквально “рассыпает” следом за собой метеорное вещество.
Большая комета состоит из трёх основных частей: ядра (содержащего большую часть массы), головы кометы, или “комы” и хвоста. Голова и хвост кометы видны только тогда, когда комета приближается к Солнцу и пол действием солнечного излучения лёд в ядре начинает испаряться. Когда комета удаляется, хвост исчезает. Небольшие кометы, однако, часто лишены хвостов и в небе выглядят скорее как небольшие клочки слабо подсвеченной пряжи.
Хвосты комет бывают двух основных типов: газовые и пылевые. В целом газовые хвосты относительно прямые, тогда как пылевые искривлены, поскольку они отстают от летящей по орбите кометы. Хвосту комет формируются в результате испарения льдов их ядер, поэтому вещество ядер постоянно расходуется, и, по космическим понятиям, кометы – короткоживущие образования.
Кометы – члены Солнечной системы, но их орбиты в большинстве случаев отличаются от орбит планет тем, что они гораздо более эксцентричные. Кометы практически не испускают собственного излучения, а отражают солнечный свет; последний к тому же заставляет вещество комет светиться (флуоресцировать). Таким образом, большую часть комет нельзя проследить на протяжении всей орбиты, и они видны, только когда подходят относительно близко к Земле и Солнцу.
Кометы бывают короткопериодические и долгопериодические. Все короткопериодические кометы – слабые, и многие из них трудно наблюдать в телескоп. Некоторые кометы имеют сравнительно круговые орбиты, и за ними можно проследить на всём их пути вокруг Солнца. Другие яркие кометы имеют намного большие периоды, которые мы даже не можем определить точно. Появление комет такого типа нельзя предсказать, и они всегда являются сюрпризом для астрономов.
Современные представления о происхождении Солнечной системы.
Для развития материалистического мировоззрения огромную роль играли первые научные предположения о происхождении Солнечной системы. В 1796 г. французский учёный Лаплас подробно описал гипотезу образования Солнца и планет из уже вращающейся газовой туманности. Лаплас учёл основные характерные черты Солнечной системы, которые должна объяснить любая гипотеза о её происхождении: основная масса системы сосредоточена в Солнце; орбиты планет и спутников почти круговые и лежат почти в одной плоскости; расстояния между ними возрастают по определённому закону; почти все планеты не только обращаются вокруг Солнца, но и вращаются вокруг своих осей в одном направлении.
Итак, согласно современным представлениям Солнечная система началась с бесформенной массы газа. Тогда ещё не было настоящего Солнца, в котором происходили бы ядерные реакции. Основную долю газа составлял водород. По прошествии некоторого времени это облако – Солнечная туманность – начало принимать регулярную форму. При этом несколько увеличилась температура, хотя Солнце ещё не сформировалось. Газовое облако продолжало сжиматься под действием гравитационных сил так, что самая плотная часть его находилась в центре. Так возникло Солнце, которое начало излучать, то есть стало звездой. По мере увеличения светимости Солнца газовое облако становилось всё менее однородным. В нём появились сгущения, способные притягивать окружающее вещество; так образовались протопланеты. С ростом размеров и массы протопланет их гравитационное притяжение становилось всё сильнее, и они собирали всё больше материала из окружающих областей туманности. По мере сжатия солнечной туманности всё больше вещества собиралось в протопланетах, одновременно возрастала мощность излучения Солнца. Основные протопланеты продолжали расти и набирать вещество благодаря своему гравитационному притяжению, поэтому число протопланет становилось всё меньше. По мере роста протопланет их форма становилась сферической и Солнечная система начала принимать знакомый нам вид. Солнце уже излучало энергию благодаря термоядерным реакциям. В течение длит?