Научное и практическое значение изучения планет земной группы
Скачать 0.92 Mb.
|
Исследовательский проект на тему: «Научное и практическое значение изучения планет земной группы» СОДЕРЖАНИЕ Введение 3 11 ВведениеСреди многочисленных небесных светил, изучаемых современной астрономией, особое место занимают планеты земной группы. Казалось бы, из-за близкого расположения таких планет как Марс, Меркурий, Венера-изучение этих планет должно происходить очень легко и быстро, однако это совсем не так. К тому же кажется зачем изучать планеты, которые так или иначе похожи на нашу родную Землю, но и тут есть огромное количество нюансов. Буквально несколько веков назад наши предки и представить себе не могли, что кто-то в будущем будет способен приземлился на другие планеты, однако наука постоянно развивается и то, что только могло казаться нашим предкам, теперь становится обычным делом. Таким образом, мы получили огромное количество знаний благодаря изучению лишь одной планеты, однако чтобы прогресс шёл дальше нужно больше знаний и сведений, именно поэтому людям было очень важно начать изучение планет земной группы. Актуальность: Тема актуальна в связи с тем, что освоение космоса во многом зависит от изучения планет земной группы. Земля – это единственная планета, на которой обнаружена жизнь. Зачастую многих интересуют планеты земной группы, среди которых Земля, Марс, Венера и Меркурий. Цель проекта: Обосновать важность и необходимость научного и практического значения изучения планет земной группы Задачи: Ознакомиться с информацией о планетах земной группы. Проанализировать найденный материал. Выяснить значение изучения планет земной группы. Объект: Солнечная система. Субъект: Планеты земной группы. Работа состоит из введения, двух глав, списка литературы. Глава 1. Теоретические аспекты о планетах земной группы 1.1. Общие сведения о планетах земной группы Элементы Меркурия. Даже в моменты наибольшей своей близости Меркурии представляется нам очень маленьким светилом. И в действительности он обладает диаметром всего лишь в 5140 км; это только немного более трети земного диаметра, в силу чего объем Меркурия в 20 раз меньше объема Земли. Но если Меркурий является наименьшей из больших планет, то в то же время он является планетой пропорционально наиболее тяжелой. Удалось вычислить, что средняя плотность веществ, составляющих его шар, равна 6,3, тогда как средняя плотность (удельный вес) Земли равна 5,5. Остальные планеты обладают значительно меньшими плотностями. Трудности, с которыми приходится встречаться при регулярных и точных наблюдениях Меркурия, повлекли за собой невозможность определения времени его вращения вокруг оси. Некоторые астрономы придерживаются мнения, что это время вращения равно приблизительно 24 часам, как и время вращения Земли. Другие, вслед за Скиапарелли, высказавшем этот взгляд впервые, утверждают, что это вращение происходит весьма медленно и по своей продолжительности совпадает с периодом обращения планеты вокруг Солнца; а это значит, что Меркурий неизменно обращен к дневному светилу одною и тою Же стороною (как Луна к Земле). Этот же недостоверный характер наблюдений не позволил определить и наклонения оси, вокруг которой это вращение происходит. Вид и строение Меркурия. На поверхности этой планеты вырисовываются какие-то крупные образования, о природе которых пока нельзя сказать ничего определенного . Телескопические наблюдения обнаруживают наличие темных пятен, некоторые из которых очень резки и на первый взгляд несколько похожи на серые области, видимые на лунной поверхности. Детальные наблюдения затруднительны, потому что в то время, когда фаза позволяет видеть достаточную часть поверхности планеты, она, будучи удалена весьма сильно, имеет весьма незначительные размеры. Несмотря на то, что большие темные области видимы легко, рисунки их, сделанные различными наблюдателями‚- обнаруживают между собою недостаточное сходство. Одни ученые, например, Хёггинс и Фогель, на основании своих спектроскопических наблюдений полагают, что планета богата водяными парами; правда, другие в то же время утверждают, что Меркурий, подобно Луне, лишен атмосферы . Итак, мы видим, что эта планета далеко не полно изучена. По причине трудной видимости ее, не следует пренебрегать никакими возможностями ее наблюдения. Наблюдения Меркурия Малые видимые размеры этой планеты делают ее мало доступным объектом. Благодаря самому положению планеты наблюдения ее весьма трудны. Оставаясь постоянно вблизи горизонта, она постоянно находится в условиях, весьма дурно влияющих на качество телескопических изображении. Размеры ее обусловливают необходимость употребления сильных увеличении, использовать которые обычно не позволяют условия; тем самым мы оказываемся в замкнутом кругу. из которого нет выхода. Лишь в исключительных случаях удается провести хорошие наблюдения. С помощью экваториала, снабженного разделенными кругами, мы по таблицам, дающим положение Меркурия, можем попытаться отыскать его днем, когда он находится выше над горизонтом. Но в это время он часто теряется в блеске ярко освещенной Солнцем земной атмосферы в тех случаях, когда она не очень прозрачна. Венера. Орбита и движение Венеры. Орбита Венеры весьма слабо эллиптична: при среднем расстоянии от Солнца, равном 108 млн. км, разница между крайними расстояниями в перигелии и афелии составляет всего лишь 740 000 км. Венера, находящаяся, подобно Меркурию, между Солнцем и Землей, бывает видима в тех же условиях, что и Меркурий и обнаруживает те же особенности. Но так как «ее орбита более обширна и расположена ближе к земной, эта планета представляется нашим взором в прекрасных условиях видимости. Прежде всего во время элонгаций она сильнее удаляется от Солнца, с которым она может образовывать угол в 47°: в это время Венера кажется следующей за Солнцем или опережающей его больше чем на 4 часа, благодаря чему она сияет в полной темноте. Тогда яркость ее бывает замечательна. Известная под названием «утренней» или «в е ч е р н е й з в е з д ы» Венера является наиболее ярким небесным светилом после Солнца и Луны. Это объясняется очень легко тем, что она-наиболее близкая к Земле планета. Обе орбиты удалены друг от друга только на 41 млн. км. Вследствие того, что Венера совершает одно обращение по своей орбите в течение 225 дней, это движение, сочетаясь с обращением Земли, совершающимся в 365 дней, обусловливает довольно медленное видимое движение Венеры среди звезд. По этой же причине требуется 584 дня для того, чтобы обе планеты возвратились в то же положение одна относительно другой следовательно, каждый период видимости продолжается несколько месяцев как и Меркурий, но гораздо реже, Венера иногда проходит перед диском Солнца. Несмотря на то, что ее орбита наклонена к нашей только на 3°‚ вследствие значительных ее размеров, этот небольшой угол обусловливает весьма значительное угловое отклонение. Благодаря этому планета во время нижнего соединения обычно проходит значительно выше или значительно ниже Солнца. Элементы Венеры. Эта планета обладает почти в точности теми же размерами, что и Земля: в то время как диаметр последней равен 12757 км, диаметр Венеры измеряется 12 610 км. Объем ее составляет 0,97 земного, но плотность ее несколько меньше, достигая всего лишь 0,843 (плотность Земли принимается за 1); следовательно, вещества, образующие шар Венеры, обладают меньшей плотностью, чем вещества земные. Находясь на этом мире, мы весили бы Немного меньше, чем здесь на Земле. Но если Венера и Земля по своим размерам кажутся сестрами-близнецами, то сходство их этим, по-видимому, и ограничивается. Несмотря на благоприятные условия положения, Венера мало изучена. Она не обнаруживает никаких хорошо видимых деталей, с помощью которых возможно было бы надежным образом определить время вращения ее вокруг оси. Как и в отношении Меркурия, на этот счет наблюдается полное разногласие. Слабые и неясные очертания, видимые иногда на поверхности этой планеты, привели одних астрономов к оценке этого времени, согласно которой Венера должна вращаться быстрее Земли, а наряду с этим другие придерживаются того мнения, что это вращение происходит очень медленно и завершается за тот же срок, что и обращение планеты вокруг Солнца, к которому она, таким образом, постоянно обращена одной своей стороной. Марс. Орбита и движение Марса. Марс является первой из числа планет, более удаленных от Солнца, чем Земля. В моменты оппозиций, когда мы видим их освещенными точно спереди, они находятся к нам ближе всего; эти благоприятные для наблюдении условия особенно хороши для изучения Марса, вследствие значительной его близости. Орбита Марса, средний радиус которой равен 228 млн. км, является сильно эллиптической; в перигелии она приближается к Солнцу на 207 млн. км и удаляется от него на 249 млн. км в афелии. Вследствие этого изменения расстояния ее от Земли весьма значительны, тем более, что орбита Марса ориентирована относительно земной таким образом, что перигелий Марса близок к афелию Земли. Даже при одинаковых относительных положениях нас могут разделять весьма неодинаковые расстояния; так, например, в моменты оппозиций Марс находится от нас то на 98 млн. км, то на 56 млн. км. Последний случай имел место в августе 1924 г., что является исключительным астрономическим событием. В это время обе планеты действительно находились на наименьшем возможном расстоянии. Но через каждые 15 лет они вновь приходят приблизительно в то же положение, находясь или немного впереди, или несколько позади линии наименьшего расстояния между обеими орбитами; благодаря этому разница расстояний становится мало существенной. Элементы Марса. Марс является миром небольших размеров: при его диаметре, равном 6860 км, объем его почти в 7 раз меньше земного. Вещества, образующие его шар, обладают довольно малои плотностью: 3,8 вместо земной 5,5. Если бы мы могли перенестись на этот небольшой мир, то мы весили бы на его поверхности почти втрое меньше, чем здесь на Земле. Смена дня и ночи происходит На нем почти в точности так же, как у нас на Земле. Зато времена года на нем выражены гораздо резче; происходит это прежде всего благодаря большому наклонению его оси вращения, а главным образом в силу почти двойной их продолжительности, определяемой длиной года на Марсе. Земля. Планета Земля - третья от Солнца планета Солнечной системы, самая крупная из планет земной группы, сильно отличается по своим свойствам от остальных планет Солнечной системы. Земля имеет три оболочки: атмосфера, литосфера и гидросфера. Литосфера- это верхний слой, твердый слой планеты, именно на нем располагаются океаны, а на материках он совпадает с сушей. Гидросфера- это подземные воды морей, озер, рек. Атмосфера Земли состоит из кислорода, так же большую часть занимает газ азот. Уникальность планеты Земля в том и состоит, что на ней сложились благоприятные жизненные условия. 1.1. Что объединяет все эти планеты? Почему они получили такое название? Свое название они получили в связи с тем, что их свойства чем-то напоминают характеристики планеты Земля. Планеты земной группы схожи между собой по размерам, массе и составу. Поверхности планет сложены твердыми породами: силикаты (соединения кремния) и железо. Все планеты земной группы имеют одинаковое строение: В центре каждой планеты находится ядро. Оно состоит из железа с примесью никеля. Выше ядра располагается мантия, состоящая из силикатов. Верхний слой - кора, образованная при частичном плавлении мантии. Поэтому она также состоит из силикатов. Кору не имеет только Меркурий так как она была разрушена сильными метеоритными ударами, и так же из-за разряженной атмосферы. Земная кора сильно отличается от других планет, так как имеет сильное содержание гранита. Глава 2.Где мы будем жить: перспективы колонизации планет Солнечной системы? Как полученные знания о планетах земной группы помогут человечеству? Мысль о жизни На других планетах, кроме Земли, имеет очень большую давность. Еще за тысячелетия до того, как люди узнали об истинном месте Земли в солнечной системе, истинном строении Вселенной, мысль о наличии жизни на других планетах интересовала философов и ученых. Можно назвать много имен философов, ученых, писателей, начиная с древнейших времен и почти до нашего времени, которые высказывались за то, что жизнь не ограничивается нашем планетой, а широко распространена во Вселенной. Древнегреческие и древнеримские ученые считали, что Земля не единственное тело во Вселенной, на котором есть жизнь. Так, Митродор из Папсака писал, что считать Землю единственным населенным миром в бесконечном пространстве было бы столь же неразумно, как и верить, что на громадном поле растет всего один пшеничныи колос .Римский философ Лукреции писал, что весь видимым мир не может быть единственным в природе и мы должны верить, что есть в других местах Вселенной другие земли, другие существа и другие люди. Уверенность в том, что Земля не является единственным телом во Вселенной, на котором существует жизнь, особенно укрепилась после того, как великим польским астроном Николай Коперник доказал, что Земля не находится в центре солнечной системы, а движется, как и другие планеты, вокруг Солнца. Знаменитая книга с изложением этого открытия вышла в свет в 1543 году (в год смерти Коперника. Мы, материалисты, считаем, что жизнь является высшей стадией развития материи и должна возникать везде, где есть для этого условия. Следовательно, жизнь существует не только на Земле, но и на бесчисленном множестве других тел Вселенной. Это доказывает наука. Ученые исходят из того, что свойства жизни во Вселённой едины по существу, но различны по форме и проявлению, и что приспособляемость жизни к условиям среды очень велика. Основными элементами, из которых состоит живое вещество, являются повсюду углерод, азот, кислород и водород. Однако форма, в которую облекаются химические соединения этих элементов, может и должна быть чрезвычайно разнообразной в зависимости от физических и химических своиств окружающем среды. Одновременно с этим чрезвычайно разнообразны проявления жизненных процессов как отдельного организма, так и целого вида и рода и т‚ п. В последние десятилетия изучение вопроса о жизни во Вселенной намного продвинуто вперед. Изучение жизни в глубинах океана, казавшихся ранее недоступными расширили наши представления о предельных своиствах среды, при которых возможна жизнь растений и животных. Исследования показали удивительную приспособляемость живых организмов к самым исключительным условиям окружающей среды. В настоящее время наука располагает некоторыми важными сведениями о Физических и химических условиях на планетах нашей солнечной системы. На основании современных достижений науки можно делать определенные заключения о существовании жизни и на других планетах. Всякии человек, обладающим знаниями о строении Вселенной, не может быть противником мысли о наличии жизни на других планетах. Однако и в наши дни встречаются люди, отрицающие возможность жизни на тех планетах, которые находятся от земли очень близко в астрономических масштабах. Эти планеты, обращающиеся вокруг Солнца, по некоторым свойствам более или менее сходны с Землей. Вот, например, английский астроном Джине в своей книге «Движение миров» пишет: «Жизнь, существующая на нашей земле, является единственной жизнью в солнечном системе… Мы должны смотреть на жизнь, как на болезнь, которой начинает страдать материя на старости своих лег. Вселенная активно враждебна жизни...» Мы держимся противоположном точки зрения. Можно считать, что жизнь растений на Марсе почти доказана и есть вероятность ее существования на Венере. Можно быть уверенными, что на этих планетах существуют микроорганизмы, которые способны жить и размножаться в самых, казалось бы, невероятных условиях. Самая высокая температура, которую выдерживают некоторые существа, например споры грибов или бактерий, приближается к 140 градусам Цельсия. Еще больше устойчивость организмов при низкой температуре. Многие виды бактерий и грибов живут без свободного кислорода. Их называют анаэробными (живущими без свободного кислорода). наши обычные представления о границах жизни очень ограничены. Нельзя судить о жизни, видя только крупный рогатый скот, домашнюю птицу, рыбы в реке и т. д. Посмотрите в микроскоп — и вы увидите еще жизнь, то, что не видно простым глазом. А если микроскоп более совершенный, то он расширит наши представления о жизни еще больше. Плесневые грибы, бактерии, дрожжи выдерживают давление до 3 тысяч атмосфер без всякого видимого изменения своих свойств. Очевидно, могут существовать организмы, способные выдерживать очень высокие температуры и давления. Критическая температура находится в прямой зависимости от давления. Мы познакомили вас с физическими и химическими свойствами планет солнечной системы, с колоссальной приспособляемостью растений и микроорганизмов к условиям среды. Отрешитесь от обычных представлений о жизни, загляните глубже в сущность вопроса — и вы убедитесь, что жизнь существует и на других планетах. Во всяком случае, мы с уверенностью говорим о существовании микроорганизмов на Марсе и Венере. Присутствуют на Марсе углекислота, вода и, вероятно, азот. Пределы температуры хотя и велики, но не чрезмерны. Растения могут получать на Марсе питание от пыли и кристаллов льда, падающих на растительные площади. В прежние периоды на Марсе был более мягкий и более влажный климат. Эта планета имела так же много времени для эволюции жизни, как и Земля. Конечно, развитие растительности на Марсе происходило по-иному, чем на Земле . Колонизировать Марс не является чем то невозможным, эта планета как никакая другая лучше всего подходит для колонизации, однако все же есть несомненные сложности в совершении этого действия. Примечание. Характеристики Меркурия: Масса: 3,3*1023 кг (0,055 массы Земли) Диаметр на экваторе: 4880 км Наклон оси: 0,01° Плотность: 5,43 г/см3 Средняя температура поверхности: -73°С Период обращения вокруг оси (сутки): 59 дней Расстояние от Солнца (среднее): 0,390 а. е. или 58 млн. км Период обращения вокруг Солнца по орбите (год): 88 дней Скорость вращения по орбите: 48 км/с Эксцентриситет орбиты: e = 0,0206 Наклон орбиты к эклиптике: i = 7° Ускорение свободного падения: 3,7 м/c2 Спутники: нет Характеристики Венеры: Масса: 4,87*1024 кг (0,815 земных) Диаметр на экваторе: 12102 км Наклон оси: 177,36° Плотность: 5,24 г/см3 Средняя температура поверхности: +465°С Период обращения вокруг оси (сутки): 244 дня (ретроградное) Расстояние от Солнца (среднее): 0,72 а. е. или 108 млн. км Период обращения вокруг Солнца по орбите (год): 225 дней Скорость вращения по орбите: 35 км/с Эксцентриситет орбиты: e = 0,0068 Наклон орбиты к эклиптике: i = 3,86° Ускорение свободного падения: 8,87м/c2 Атмосфера: углекислый газ (96%), азот (3,4%) Спутники: нет Характеристики Земли: Масса: 5,98*1024 кг Диаметр на экваторе: 12 742 км Наклон оси: 23,5° Плотность: 5,52 г/см3 Температура поверхности: от -85°С до +70°С Длительность звёздных суток: 23 часа, 56 минут, 4 секунды Расстояние от Солнца (среднее): 1 а. е. (149,6 млн. км) Скорость движения по орбите: 29,7 км/с Период обращения по орбите (год): 365,25 дней Эксцентриситет орбиты: e = 0,017 Наклон орбиты к эклиптике: i = 7,25° (к солнечному экватору) Ускорение свободного падения: g = 9,8 м/с2 Спутники: Луна Характеристики Марса: Масса: 6,4*1023 кг (0,107 массы Земли) Диаметр на экваторе: 6794 км (0,53 диаметра Земли) Наклон оси: 25° Плотность: 3,93 г/см3 Температура поверхности: -50°C Период обращения вокруг оси (сутки): 24 часа 39 мин 35 секунд Расстояние от Солнца (среднее): 1,53 а. е. = 228 млн. км Период обращения вокруг Солнца по орбите (год): 687 дней Скорость вращения по орбите: 24,1 км/с Эксцентриситет орбиты: e = 0,09 Наклон орбиты к эклиптике: i = 1,85° Ускорение свободного падения: 3,7 м/c2 Спутники: Фобос и Деймос Атмосфера: 95% углекислый газ, 2,7% азот, 1,6% аргон, 0,2% кислород Заключение. Таким образом, изучение планет земной группы открыло людям путь в просторы Вселенной, дало начало новой эре развития цивилизации - космической. Исследования и освоение планет земной группы приносят прежде всего практическую пользу. Уже в ближайшие 20 лет человек высадится на Марс. Это будет огромный опыт, изучения других планет. На сегодняшний день массовое переселение землян не обсуждается. Но уже сейчас проводятся высадки на Марс, с целью изучения пригодности жизни. Со временем именном Марс может стать нашим новым домом. |