Реферат по астрономии на тему " строение солнечной системы"
 Скачать 2.35 Mb.
|
|
Марс Марс - четвертая по расстоянию от Солнца планета Солнечной системы, орбита которого удалена от солнца на 227 млн.км, Планета периодически подходит к Земле на расстояние до 57 млн.км, значительно ближе, чем любая из больших планет, кроме Венеры, По диаметру Марс почти вдвое меньше Земли и Венеры (6749км). Марс окутан газовой оболочкой - атмосферой, которая имеет меньшую плотность чем земная. Даже в глубоких впадинах Марса, где давление атмосферы наибольшее, оно приблизительно в 100 раз меньше, чем у поверхности земного шара, а на уровне марсианских горных вершин в 500 -1000 раз меньше. Тем не менее в атмосфере Марса наблюдаются облака и постоянно присутствует более или менее плотная дымка из мелких частиц пыли и из кристалликов льда. Как показали снимки с американских автоматических посадочных станций “Викинг-1” и “Викинг - 2”, Марсианское небо в ясную погоду имеет розоватый цвет, что объясняется рассеянием солнечного света на пылинках и подсветкой дымки оранжевой поверхностью планеты. По химическому составу марсианская атмосфера отличается от земной и содержит 95,3 % углекислого газа с примесью 2,7 % азота, 7,6% аргона, 0,07% окиси углерода, всего лишь 0,13% кислорода и приблизительно 0,03% водяного пара, содержание которого изменяется, а также примеси неона, криптоид ксенона. При отсутствии облаков газовая оболочка Марса значительно прозрачнее, чем земная, в том числе и для ультрафиолетовых лучей, опасных для живых организмов. Скорость движения Марса по орбите 24 км. В секунду. Полный оборот вокруг солнца он завершает за 687 земных суток - марсианский год почти в два раза длиннее земного. Солнечные сутки на Марсе длятся 24 часа 37 минут 22 секунды - всего на 38 минут длиннее земного. Масса планеты почти в 10 раз меньше земной, поэтому сила тяжести на Марсе в 2,5 раза (3,7 м/с2) меньше, чем на Земле. Значительный наклон экватора к плоскости орбиты (25,2О) приводит к тому, что на одних участках орбиты освещаются и обогреваются Солнцем преимущественно северные широты Марса, а на других - южные, т.е. происходит смена сезонов, Эллиптичность марсианской орбиты приводит к значительным различиям климата северного и южного полушарий: в средних южных широтах зима холоднее, а лето теплее, но короче, чем в северных. Температурные условия на Марсе суровы с точки зрения жителя Земли. Наиболее высокая температура на поверхности 290 К в так называемой подсолнечной точке; наиболее низкая - в полярных районах, где в зимний сезон она держится на отметке около 150 К. Полученные из наблюдений сведения о температуре явились ключом к объяснению природы полярных шапок, которые при наблюдениях в телескоп видны как светлые, почти белые пятна возле полюсов планеты. Когда в северном полушарии Марса наступает лето, северная полярная шапка быстро уменьшается, но в это время растет другая - возле южного полюса, где наступает зима. В конце Х IХ начале ХХ века, считали, что полярные шапки Марса - это ледники и снега. По современным данным, обе полярные шапки Марса - северная и южная - состоят из водяного льда с примесью минеральной пыли и из твердой двуокиси углерода, т.е. сухого льда, который образуется при замерзании углекислого газа, входящего в состав марсианской атмосферы. В 1975 году на основе материалов телевизионной съемки всей поверхности планеты с космических аппаратов была составлена карта деталей марсианского рельефа, многие из которых получили названия (кратеры Ломоносов, Королев и т.д.) Задача поисков жизни на Марсе была одной из основных в американской программе “Викинг” (посадка на Марсе в 1976 году и одновременно наблюдение с орбитальных аппаратов). Однако обнаружить какие - либо следы жизни не удалось, Не оказалось в образцах грунта и органических соединений. Были проведены исследования элементов, находящихся в марсианском грунте. Найдено близкое сходство химического состава образцов в двух взаимно удаленных местах посадки. В исследованных образцах обнаружено большое содержание окислов кремния и железа. Содержание серы (вероятно, в виде сульфатов) в десятки раз больше чем в земной коре. На снимках Марса найдены следы как ударно - метеоритной, так и вулканической активности, следы многих процессов выветривание поверхности, перемещения и отложения наносов . На некоторых участках обнаружены горные хребты, вулканические конусы и Купола. Встречаются также хаотические нагромождения каменных обломков. Есть на Марсе и горы, относительно вулканической природы которых нет никаких сомнений. Самая большая из них - гора Снега Олимпа высотой около 27 км (высочайшая же вершина Земли Эверест не достигает 9 км). Когда в 1971 году на Марсе бушевала сильнейшая пылевая буря, то конус “Снегов Олимпа Возвышался над пылевой пеленой. Жидкой воды на Марсе нет. При физических условиях, которые существуют на этой планете, вода на ее поверхности может находится только в твердом состоянии - в виде снега, льда или инея. Некоторые ученые считают также, что под поверхностью Марса имеется слой вечной мерзлоты. Спутники Марса - Фобос (страх) и Деймос(ужас). Еще И.Кеплер, знаменитый современник Галилея, решив расшифровать анаграмму последнего: Smaismrmielmepoetaleumibuvnenugttaviras получил: Salve, umbistineum geminatium Mortia proles. В переводе на русский язык это означало: “Привет вам, близнецы, Марса порождение” Расшифровав позднее фразу Галилея, в которой тот зашифровал особенности планеты Сатурн, о Марсе немного забыли. Спутники его были открыты лишь в 1877 году. Они отличаются своей близостью к планете (Деймос вращается очень близко к Марсу - 23.500 км, а Фобос еще ближе - всего лишь на расстоянии 9400 км.) Фобос и Деймос имеют неправильную форму и в своем орбитальном движении остаются повернутыми к планете всегда одной и той - же стороной. Размеры Фобоса около 27 км, а Деймоса около 15 км. Средняя плотность Фобоса Составляет 2 г/см3, Деймоса 2,3 г/см3. Юпитер. Юпитер - пятая по расстоянию от Солнца и самая большая планета Солнечной системы - отстоит от Солнца в 5,2 раза дольше, чем Земля, и затрачивает на один оборот по орбите почти 12 лет. Экваториальный диаметр Юпитера - 142600 км. (в 11 раз больше Диаметра Земли.) Период вращения Юпитера - самый короткий из всех планет 9 ч. 50 мин. 30 с. На экваторе и 9 ч. 55 мин. 40 с. В средних широтах. Из-за быстрого вращения планета имеет сильное сжатие у полюсов. Масса Юпитера равна 3/8 массам Земли. Средняя плотность 1,33 г/см3 , что близко к плотности Солнца. Ось вращения Юпитера почти перпендикулярна его орбиты (наклон 87О). Детали на поверхности Юпитера постоянно меняют свой вид, из устойчивых деталей известно Большое красное пятно, наблюдающееся уже более 300 лет. Это громадное овальное образование размерами 35000 км по долготе и 14000 км по широте. Цвет его красноватый, но подвержен изменениям. Можно предположить, что Красное пятно - это антициклон с длительным временем жизни. Спектральные исследования Юпитера показали, что его атмосфера состоит из молекулярного водорода и его соединений: метана и аммиака. В небольших количествах Присутствуют также этан, ацетилен, фосфен и водяной пар. Облака Юпитера представляют собой трехслойную систему, состоящую из кристалликов и капелек аммиака ,гидросульфидов аммония и водяного льда. С помощью американского космического аппарата “Пионер -10” удалось уточнить содержание гелия в атмосфере Юпитера. Можно считать установленным, что атмосфера Юпитера на 74% состоит из водорода и на 26% из гелия. На долю метана приходится не более 0,2%, на долю аммиака - не более 0,1 % состава атмосферы планеты (по массе). Учитывая низкую среднюю плотность планеты можно считать, что эти два газа (водород и гелий)составляют почти всю массу самой планеты. Ниже чисто газового слоя в атмосфере Юпитера лежит слой облаков. Слой жидкого молекулярного водорода имеет толщину 24000км. На этой глубине давление достигает 300 ГПа, а температура 11000 К, здесь водород переходит в жидкое металлическое состояние. Слой жидкого металлического водорода имеет толщину 42000 км. Внутри него располагается небольшое железно-силикатное твердое ядро радиусом 4000 км и массой, достигающей 10 - 20 масс Земли. На границе ядра температура достигает 30000К. В 1965 году было обнаружено радиоизлучение Юпитера на волне 3 см, соответствующее тепловому излучению с температурой 145 К. По измерениям в инфракрасном диапазоне температура самых наружных слоев облаков Юпитера 130 К. Полеты американских космических аппаратов “Пионер - 10” и “Пионер - 11” позволили уточнить строение магнитосферы Юпитера (1 мм в год !) Напряженность магнитного поля у поверхности в полярных областях планеты 10 - 15 эрстед, т.е. в 20 раз больше, чем на Земле. Юпитер имеет 16 спутников. Первые 4 спутника были открыты еще Г. Галилеем (ИО, Европа, Ганимед, Каллистро) Они, а также внутренние спутники Амальтея и открытые в 1979 - 1980 годах маленькие спутники Метис и Адрастея движутся в плоскости экватора планеты. Внешние спутники обращаются вокруг планеты по сильно вытянутым орбитам с большими углами наклона к экватору (до 30О). Это маленькие тела - от 10 до 120 км, по - видимому, неправильной формы. Самые внешние 4 спутника Юпитера обращаются вокруг планеты в обратном направлении. Кроме спутников Юпитер окружен очень слабо светящимся пылевым кольцом. Оно было обнаружено на снимках, сделанных “против света”, т.е. когда Солнце светило почти в объектив телевизионной камеры “Вояджер - 2”. Кольцо вокруг Юпитера - плоское и чрезвычйно тонкое, а его ширина (приблизительно 6,4 км) очень мала по сравнению с его радиусом по внешней границе (125 тыс.км.) По своей ширине и яркости кольцо Юпитера сильно уступает системе колец Сатурна. Сатурн Сатурн - вторая по величине и шестая по расстоянию от Солнца планета Солнечной системы. Его экваториальный диаметр лишь немного меньше, чем у Юпитера (116000 км), но по массе Сатурн уступает Юпитеру более чем втрое и имеет очень низкую среднюю плотность - всего 0,70 г/см3. Низкая плотность Сатурна объясняется тем, что он состоит (как и другие планеты - гиганты) из водорода и гелия. При этом давление не достигает столь высоких значений, как на Юпитере, поэтому плотность вещества меньше. Спектроскопические исследования обнаружили в атмосфере Сатурна некоторые молекулы. Температура поверхности облаков на Сатурне близка к температуре метана(-184ОС) из твердых частичек которого состоит облачный слой планеты. В телескоп видны вытянутые вдоль экватора темные полосы, называемые также поясами и светлые зоны, но детали менее контрастны, чем на Юпитере и отдельные пятна в них наблюдаются значительно реже. Сатурн окружен кольцами, которые видны в телескоп в виде “ушек” по обе стороны диска планеты. Они были замечены еще Г. Галилеем в 1610 году. Кольца Сатурна - одно из самых интересных и удивительных образований в Солнечной системе. Плоскость колец практически совпадает с плоскостью экватора Сатурна и имеет постоянный наклон к плоскости орбиты, равный приблизительно 27О С. В зависимости от положений планеты на орбите мы видим кольца то с одной, то с другой стороны. Полный цикл изменения их вида завершается в течение 29,5 лет - таков период обращения Сатурна вокруг Солнца. Время от времени кольца на короткий срок перестают быть видимыми в телескопы средних размеров. Это происходит либо когда кольца бывают обращены к наблюдателю “ребром” и выглядят как чрезвычайно тонкая полоска. Толщина колец, по современным данным, около 1,3 км. Она очень мала по сравнению с их диаметром который по наружному краю составляет 275 тыс. Км. В кольцах выделяются три основные концентрические зоны, разграниченные узкими кольцевыми щелями: внешнее кольцо “А” имеет ширину 16000 км и отделено от кольца ”В” - наиболее яркого и плотного, шириной 26000 км - щелью Кассини, имеющей ширину 5000 км. Полупрозрачное, креповое кольцо “С” светится слабо и позволяет видеть сквозь него поверхность планеты; его ширина 18000 км. Сквозь все зоны колец Сатурна просвечивают звезды. Кольца вращаются вокруг Сатурна, причем скорость движения внутренних зон больше, чем наружных. Удивительная тонкая структура колец планеты видна на снимках, переданных на земной шар с американских космических аппаратов “Вояджер - 1” и “Вояджер - 2”, пролетевших вблизи Сатурна в 1980 - 1981 годах. Оказалось, что система колец состоит из нескольких тысяч узких светлых колец различной яркости; некоторые из них имеют очень резкие границы. В зонах “А” и “В” они расположены настолько тесно, что там трудно что-либо различить. Однако одно из узких колечек находится на некотором удалении от других, опоясывая зону “А” вдоль ее внешней границы. Оно получило название кольца “F”. На снимках можно различить три тесно расположенные светлые нити, составляющие кольцо ”F”. Самая тонкая из них имеет толщину в десятки километров; местами видны ее пересечения с соседней нитью. Чтобы объяснить ниточную структуру системы колец Сатурна, было выдвинуто несколько гипотез. Согласно одной из них, каждое из узких колечек заполнено ледяным “дымом”, который непрерывно выделяется из массивных объектов, обладающими свойствами кометного ядра. Кометоподобные объекты могли появиться на орбитах вокруг планеты как обломки одного из спутников после его разрушения под действием приливных сил. Кроме колец у Сатурна известно 17 спутников. Самый внешний спутник - Феба - обращается вокруг планеты в направлении, противоположном движению всех остальных спутников. Титан - крупнейший спутник Сатурна и один из величайших спутников в солнечной системе. Его диаметр (5150 км), почти такой же как у Ганимеда. Оказалось ,что Титан окружен довольно плотной атмосферой, которая состоит из азота и молекулярного водорода. Давление в этой атмосфере на уровне поверхности Титана приблизительно в 1,5 раза больше, чем давление воздуха возле поверхности земного шара. Такие спутники Сатурна, как Мимас, Диона, Рея, Тефия, Гиперион, своим внешним видом весьма напоминают Луну или Меркурий. Уран Уран - Седьмая по порядку от Солнца планета Солнечной системы. По диаметру он почти вчетверо больше Земли (50800 км) и очень далек от Солнца (19,2 а.е.) Освещен он сравнительно слабо. Уран был открыт в 1781 году Английским ученым В.Гершелем. Какие - либо детали на его поверхности различить обычно не удается из-за малых угловых размеров планеты в поле зрения телескопа. Это затрудняет его исследования, в том числе и изучение закономерностей вращения. По - видимому, Уран (в отличие от всех других планет) как бы лежа на боку , вращается вокруг своей оси. Такой наклон экватора создает необычные условия освещения: на полюсах в определенный сезон солнечные лучи падают почти отвесно, а полярный день и полярная ночь охватывают (попеременно) всю поверхность планеты, кроме узкой полосы вдоль экватора. Так как Уран обращается по орбите вокруг Солнца за 84 года, то полярный день на полюсах планеты продолжается 42 года, а затем сменяется такой же полярной ночью. Лишь в экваториальном поясе Урана Солнце регулярно всходит и заходит с периодичностью равномерного осевого вращения планеты. Даже в тех участках планеты где Солнце расположено в зените, температура на Уране (точнее, на видимой поверхности облаков) около - 215 ОС В составе атмосферы Урана по спектроскопическим наблюдениям найдены водород и небольшая примесь метана. В относительно большом количестве есть, по косвенным признакам гелий. Средняя плотность Урана 1,58 г/см3 , объясняется существованием в недрах планеты ядра из тяжелых элементов. Одной из необычных особенностей Урана является открытая в 1977 году система опоясывающих его колец. Они состоят из множества отдельных непрозрачных, и, по-видимому, очень темных частиц. В отличие от колец Сатурна кольца Урана - узкие, как бы “ниточные” образования. Они не видны в отраженном свете, и обнаруживаются только по сильному ослаблению блеска звезд, оказавшихся для земного наблюдателя позади колец при орбитальном движении Урана. Удаленность колец от центра планеты составляет от 1,60 до 1,85 радиуса Урана .Спутников у Урана 16. Миранда, Ариэль, Умбриэль, Питания, Оберон и др. Обращаются по орбитам, плоскости которых практически совпадают между собой. Нептун Нептун - восьмая по порядку от Солнца большая планета Солнечной системы. Планета была открыта необычным образом. Было замечено, что Уран движется не совсем так как ему полагается двигаться под действием притяжения Солнца и известных в то время планет. Тогда заподозрили существование еще одно массивной планеты и попытались предвычислить ее положение на небе. Эту чрезвычайно сложную математическую задачу независимо друг от друга успешно решили английский астроном Дж. Адамс и французский астроном У. Леверье. Получив данные Леверье, ассистент Берлинской обсерватории И. Балле 23 сентября 1846 года обнаружил планету. Открытие Нептуна имело величайшее значение прежде всего потому, что оно послужило блестящим подтверждением правильности закона всемирного тяготения, положенного в основу расчетов. Средняя удаленность Нептуна от Солнца - 30,1 а.е., период обращения по орбите 164 года и 288 дней. Таким образом ,с момента открытия Нептун еще даже не совершил полного оборота по соей орбите. Видимый угловой диаметр Нептуна не превышает 2”. При измерении столь малого диаметра угломерными приспособлениями с поверхности Земли относительная ошибка очень велика. Уточнить диаметр планеты удалось 7 апреля 1967 года .,когда Нептун в своем движении на фоне звездного неба заслонил одну из далеких звезд. Его экваториальный диаметр был определен равным 48600 км. Новые сведения позволили уточнить среднюю плотность Нептуна: она оказалась равной 1,69 г/см3. В центре планеты, согласно расчетам, имеется тяжелое ядро из силикатов, металлов и других элементов, входящих в состав планет земной группы. Изучение характера ослабления блеска звезды при ее затмении атмосферой Нептуна дало много дополнительной информации. В частности, был найден средний молекулярный вес надоблачных слоев атмосферы планеты. Он соответствует молекулярному водороду с небольшой примесью метана. В данный момент у Нептуна открыто 8 спутников. Расстояние от спутников меняется в пределах от 1,5 до 9,6 млн. Км. Самым первым из открытых спутников - Тритон, открытый в 1846 году, через две недели после открытия самого Нептуна. По размерам и массе он больше Луны. Он имеет обратное направление орбитального движения. |