додати матеріал

приховати рекламу

Планети Земної групи

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

Серед численних небесних світил, що вивчаються сучасною астрономією, особливе місце займають планети. Адже всі ми добре знаємо, що Земля, на якій ми живемо, є планетою, так що планети-тіла, в основному подібні до нашої Землі.

Але у світі планет ми не зустрінемо навіть двох, абсолютно схожих один на одного. Різноманітність фізичних умов на планетах дуже велике. Відстань планети від Сонця (а значить, і кількість сонячного тепла, і температура поверхні), її розміри, напруга сили тяжіння на поверхні, орієнтування осі обертання, яка визначає зміну пір року, наявність і склад атмосфери, внутрішню будову і багато інших властивості різні у всіх дев'яти планет Сонячної системи.

Говорячи про різноманітність умов на планетах, ми можемо глибше пізнати закони їх розвитку і з'ясувати їх взаємозв'язок між тими чи іншими властивостями планет. Так, наприклад, від розмірів, маси і температури планети залежить її здатність утримувати атмосферу того чи іншого складу, а наявність атмосфери в свою чергу впливає на тепловий режим планети.

Як показує вивчення умов, за яких можливе зародження і подальший розвиток живої матерії, тільки на планетах ми можемо шукати ознаки існування органічного життя. Ось чому вивчення планет, крім загального інтересу, має велике значення з точки зору космічної біології.

Вивчення планет має велике значення, крім астрономії, і для інших галузей науки, в першу чергу наук про Землю-геології і геофізики, а також для космогонії-науки про походження і розвиток небесних тіл, в тому числі і нашої Землі.

Сучасні уявлення про планети склалися не відразу. Для цього знадобилося багато століть накопичення і розвитку знань і наполегливої ​​боротьби нових, прогресивних знань з поглядами старими, відживаючим.

У стародавніх уявленнях про Всесвіт Земля вважалася пласкою, а планети розглядалися лише як світні точки на небосхилі, що відрізнялися від зірок тільки тим, що вони переміщувалися між ними, переходячи із сузір'я в сузір'я. За цей планети і отримали назву, що означає «блукаючі». Спостерігачам давнину було відомо п'ять планет: Меркурій, Венера, Марс, Юпітер і Сатурн.

Навіть після того як була встановлена ​​куляста форма Землі, і були вперше визначені її розміри (Ератосфеном в III ст. До н. Е..), Після того як стала очевидна обмеженість Землі в просторі, про природу планет ні чого не було відомо. І все ж у поглядах видатних мислителів давнини: Анаксагора, Демокріта, Епікура, Лукреція ми зустрінемо ідеї про матеріальність і нескінченність Всесвіту, заповненої незліченною кількістю світів, подібних до нашого, причому багато з них можуть бути населені живими істотами. Ці мислителі висловлювали дуже цікаві ідеї і про природу небесних тіл.

Починаючи з IV ст. до н. е.. панівним в науці стало світогляд Арістотеля, згідно яким Земля знаходиться нерухомо в центрі світу, а Сонце, Місяць, планети і зірки обертаються навколо неї. Таке уявлення отримало назву «геоцентричної». Геоцентрична система світу проіснувала в науці майже 2000 років.

Як відомо, будь-яка з планет переміщається по небу серед зірок вздовж екліптики - великого кола небесної сфери, який описує центр сонячного диска протягом року. Велику частину часу планети рухаються в ту ж сторону, що і Сонце (прямим рухом). Але час від часу планети змінюють прямий рух на інше, спрямоване у бік, протилежний мабуть річного руху Сонця. Поп'ятний триває від трьох тижнів (для Меркурія) до 4.5 місяців (для Сатурна) і потім знову змінюється прямим рухом, так що планета як би описує на небі петлю.

Лише в середині 16 ст. великий польський вчений Микола Коперник висловив чудову ідею про те, що Земля зовсім не є центром світу, а звертається навколо Сонця так само, як і інші планети. Геніальна книга Коперника «Про обертання небесних сфер», що вийшла в 1543 р., в корені змінила уявлення про будову Сонячної системи і про рух планет і Землі.

Розглядаючи Землю як небесне тіло, яке разом з іншими планетами обертається навколо Сонця, Коперник своїми працями підготував логічний висновок про те, що не тільки характер руху, а й сама природа планет і Землі повинна бути однакова. Цей висновок був зроблений видатним послідовником Коперника італійським мислителем Джордано Бруно і підтверджений в результаті телескопічних відкриттів Галілея.

Так поступово складалося правильне уявлення про природу планет. Тепер ми знаємо, що планети, у тому числі й Земля, являє собою темні, несамосветящихся тіла, висвітлювані Сонцем і відбивають його промені. Таке визначення небесних тіл поширити не тільки на планети нашої Сонячної системи, але і на системи інших зірок, бо кожна зірка теж являє собою Сонце, і біля неї також можуть звертатися планети.

Відрізнити на небі планету від зірки можна по цілому ряду ознак. Перш за все, планети переміщуються між зірками, проте їх переміщення можна помітити лише проводячи спостереження протягом кількох вечорів. Такі планети, як Венера і Юпітер, легко розпізнати, тому що по блиску вони набагато перевершують найяскравіші з зірок. Відмітною ознакою кожної планети є її колір: у Венери він білий, у Марса - червонуватий, у Юпітера - жовтувато-білий, у Сатурна - жовтий.

Відрізнити планету від зірки можна ще завдяки тому, що всі зірки мерехтять, а планети зазвичай світять рівним, майже немигаючим блиском. Як відомо мерехтіння зірок викликається коливаннями повітря, крізь який проходять промені на шляху до ока спостерігача. Але зірки навіть у найлютіші телескопи представляються точками, а планети мають помітні видимі розміри, так як вони набагато ближче до нас, ніж зірки. Кожна точка диска планети теж як би мерехтить тобто змінює свій блиск, але при цьому посилення блиску в одній струмі супроводжується ослабленням його в іншій. У результаті ці «мерехтіння» окремих точок планетного диска, складаючись, створюють постійну в часі яскравість кожної ділянки диска, і світло від диска в цілому теж виходить незмінним.

Планети Земної групи Але щоб не тільки вміти відрізняти планети від зірок, але і розрізняти їх один від одного і знаходити на небі, треба добре знати зоряне небо - основні сузір'я і яскраві зірки, особливо так звані зодіакальні сузір'я, по яких пересувається Сонце, Місяць і планети. Таких сузір'їв дванадцять.

Усі планети діляться на нижні і верхні. До нижніх планет відносяться Меркурій і Венера, які в своєму видимому руху по небу ніколи не відходять далеко від Сонця. Кут найбільшого видимого видалення (елонгація) нижньої планети від Сонця залежить від співвідношення радіусів орбіт планети і Землі. Епохи найбільших елонгацій - найкращий час для спостереження Меркурія і Венери.

Верхні планети (Марс, Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон) можуть спостерігатися на будь-якій відстані від Сонця - до 180 ° включно.

Розподіл планет на нижні і верхні було зроблено спочатку на основі відмінності їх видимого руху по небу. Але вже Коперник пояснив це розходження тим, що нижні планети розташовані ближче до Сонця, ніж Земля, а верхні планети - далі.

Екліптікальная система координат являє собою одну з систем небесних координат, що визначають положення світила на небесній сфері. У цій системі основною площиною є площина екліптики, тобто видимого річного шляхи центру диска Сонця, спрямована площині Земної орбіти. Положення світил на небесній сфері в цій системі вимірюється довготою і шириною. Довгота світил вимірюється дугою екліптики від точки весняного рівнодення (перетину екліптики з екватором) до точки перетину екліптики з великим колом, що проходить через полюс екліптики і світило. Напрямок відліку довготи протилежно напрямку добового обертання неба. Широта відлічується по колу широти від екліптики в обидві сторони (від 0 ° до 90 °). Екліптікальная система координат найбільш зручна для вивчення видимих ​​рухів планет і Місяця, так як вони зазвичай недалеко відходять від екліптики.

З'єднання бувають нижні, коли планета перебуває між Землею і Сонцем, і верхні, коли планета перебуває за Сонцем. Ясно, що в нижньому сполученні можуть бути тільки нижні планети, тоді як у верхньому - всі планети.

Поблизу нижнього з'єднання, коли нижня планета обганяє Землю в її русі навколо Сонця, і також описує «петлю»

На рис. 1 показані основні конфігурації (положення) нижніх і верхніх планет відносно Сонця і Землі. Для верхніх планет показані також квадратури. Так називаються положення планет, коли вона відстоїть від Сонця на 90. Неважко зрозуміти, що коли верхня планета знаходиться у квадратурі, Земля для неї буде найбільшою елонгації. Точно так само, якщо планета знаходиться в протистоянні, то з точки зору спостерігача, що знаходиться на цій планеті, Земля буде в нижньому сполученні із Сонцем.

МАРС

Навряд чи яка-небудь планета викликала у людей стільки суперечок і дискусій, як Марс. Сперечалися не лише науковці, а й люди самих різних професій, занять, віку.

Удосконалювалися методи досліджень, змінювали один одного астрономи різних поколінь, змінювався і сам характер дискусій. У десятих-двадцятих роках нашого століття викликали головним чином про канали Марса, про наявність там розумних мешканців (марсіан). У п'ятдесятих роках багато сперечалися про існування на марсі рослинності і взагалі органічного життя.

Якій планеті присвячено найбільше число фантастичних романів, повістей, оповідань? Звичайно, Марсу. Фантазія письменників підігрівала інтерес широкої публіки до природи загадкової планети. Астрономів закидали питаннями.

А вони, дослідники Всесвіту, проводили ночі безперервно наодинці з червоною планетою. Спочатку вписуючись в неї очима, посиленими оптикою телескопів, потім, знімаючи її на чутливі фотопластинки, прагнучи відобразити вигляд планети і її спектр, нарешті, поглядаючи на пір'я самописців, стежачи за зміною цифр на табло електронних реєстраторів, за роботою приладів, які беруть зображення планети від космічних апаратів.

Йшли роки і десятиліття, мінялися методи досліджень, нагромаджувалися наші знання про природу червоної планети, на місце одних загадок вставали інші, росло число учених, що прагнули проникнути в таємниці Марса.

Перші спостереження Марса проводилися ще до винаходу телескопа. Це були позиційні спостереження. Їх метою було визначення точних положень планети по відносинам до зірок. Такі спостереження проводив ще Коперник, намагаючись підкріпити ними свою геліоцентричну систему світу. Точність спостережень Коперника становила близько однієї хвилини дуги. Значно більш точними були спостереження знаменитого данського астронома Тихо Браге; їх точність сягала до 10 секунд дуги. За своє довге життя Тихо поспостерігав десять протистоянь Марса, накопичивши безперервний ряд спостережень за 22 роки. Цей цінний матеріал потрапив після смерті Тихо в найвірніші руки - в руки Йоганна Кеплера, прекрасного обчислювача, людини широких поглядів. Обробка спостережень положень Марса, виконаних Тихо Браге, призвела Кеплера до відкриття трьох його знаменитих законів руху планет.

Як добре, що для з'ясування законів руху планет і форми їх орбіт був обраний саме Марс, а, скажімо, не Венера. Орбіта Марса має ексцентриситет 0,093, тоді як орбіта Венери - тільки 0,007, в 13 разів менше. Бути може, маючи справу з спостереженнями Венери або Юпітера, Кеплер не відкрив би свій перший закон, не виявив би відмінності орбіти планети від кола. І все ж вибір Марса не був справою випадку. Спостерігати Венеру дуже важко, так як ця планета не відходить від Сонця далі 48 °, спостерігається на світлому небі і її положення важко прив'язувати до положень нерухомих зірок. З іншого боку, Юпітер і Сатурн рухаються по небу дуже повільно, тому що знаходяться відносно далеко від Землі. Марс само близький до Землі, порівняно швидко переміщатися серед зірок, його можна спостерігати на тлі зоряного неба на будь-яких кутових відстанях від Сонця він описує досить широкі петлі близько епохи протистояння.

Елементи орбіти Марса, знайдені Кеплером, мало відрізнялися від сучасних. Наприклад, велика піввісь орбіти по Кеплеру дорівнювала 1,5264 астрономічної одиниці (а. о), тоді як сучасний її значення 1,5237 а. е. Ексцентриситет орбіти Марса по Кеплеру дорівнює 0.0934.

Вже з наведених чисел видно, що Марс розташований від Сонця в півтора рази менше, і, значить, отримує від Сонця в 2,3 рази менше світла і тепла. Відстань Марса від Сонця становить у середньому 228 млн. км, тоді як Земля відстоїть від денного світила на 150 млн. км.

Завдяки великому ексцентриситету орбіти Марс може змінювати своє відстань від Сонця в досить широких межах. Щоб знайти, на скільки відстань у найближчій до Сонця точці орбіти, перигелії, менше середнього, треба помножити середню відстань на ексцентриситет. Отримаємо:

Планети Земної групи 228 0 0,093 = 21 млн. км.

Найкоротша відстань Марса від Сонця дорівнює 207 млн. км, а найбільша-249 млн. км. Ці величини відносяться як 1 / 1, 2, а потік сонячного світла і тепла на одиницю поверхні Марса в перигелії і афелії як 1,44 / 1.

Щоб зрозуміти, як може зменяться положення Марса відносно, Землі, розглянемо основні конфігурації цієї планети.

Хай Земля при русі по орбіті навколо Сонця S знаходиться в положенні Т. На орбіті Марса відзначимо чотири важливі положення планети: з'єднання К, коли планета перебуває за Сонцем, на продовженні прямої ТS, квадратури Q1 і Q2, коли кут між напрямками на Сонце і планету дорівнює 90 °, і протистояння О, коли планета перебуває знову на продовженні прямий ТS, але в напрямку, протилежному Сонцю (звідси і вираз протистояння)

Легко бачити, що в протистоянні планета розташована найближче до Землі, а в з'єднанні відстань між ними максимально. Тому епоха з'єднання - найбільш несприятливий період для спостереження Марса, а епоха протистояння, навпаки, найсприятливіший.

За умовами видимості не всі протистояння рівноцінні з двох причин. По-перше, через ексцентриситету орбіти Марса його відстань від Землі в момент протистояння може змінюватися від 56 до 100 млн. км. По-друге, відміна, а значить, і висота планети над горизонтом різні для різних протистоянь.

Ті протистояння, при яких відстань до Марса не перевищує 60 млн. км, прийнято називати великими. Очевидно, в період великих протистоянь Марс має бути поблизу перигелію. Якщо з'єднати перигелій орбіти Марса з Сонцем прямою лінією, то вона перетне орбіту Землі в тій точці, яку Земля проходить 29 серпня. Тому дати великих протистоянь Марса припадають зазвичай на серпень або вересень (винятком був 1939 р., коли велике протистояння настав 23 липня).

Великі протистояння слідують з інтервалом 15 або 17 років. Щоб зрозуміти існуючу тут закономірність, згадаємо, що період обертання Марса навколо Сонця дорівнює 287 добі. Орбітальний період планети, тобто інтервал від одного протистояння до наступного, визначається за формулою 1 / s = 1/т-1/р, де Р = 687 добу .- рік Марса, Т = 365,25 добу. - Рік Землі. З цієї формули знаходимо S = 780 діб, тобто синодичний період Марса дорівнює 2 років 50 діб.

Марс обертається навколо своєї осі майже так само, як і Земля: його період обертання дорівнює 24 год. 37 хв. 23 сек., Що на 41 мін.19 сек. Більше періоду обертання Землі. Вісь обертання нахилена до площини орбіти на кут 65 °, майже дорівнює куту нахилу земної осі (66,5 °). Це означає, що зміна дня і ночі, а так само зміна пір року на Марсі протікає майже так само, як на Землі. Там є і теплові пояси, подібні до земних.

Але є й відмінності. Перш за все, через віддаленість від Сонця клімат, взагалі суворіше Земної. Далі рік Марса майже вдвічі довше земного, а значить, довше тривають і сезони. Нарешті з-за ексцентриситету орбіти тривалість і характер сезонів помітно відрізняються в північній і південній півкулях планети.

Таким чином, в північній півкулі літо довге, але прохолодне, а зима коротка і м'яка, тоді як у південній півкулі літо коротке, але тепле, а зима довга і сувора.

Маса Марса була досить точно визначена за руху його супутників Фобоса і Деймоса, а тепер уточнена по руху штучних супутників серії «Маринер». Вона дорівнює 1:3 098 700 частці маси Сонця, або 0,107 маси Землі, або 6,42010 * 26г. Звідси середня щільність Марса виходить 3,89 гсм * 3, прискорення сили тяжіння на його поверхні на екваторі 372 см сек * 2 (0,38 Земної) і критична швидкість, достатня для подолання притягання планети, 5,0 км сек.

Такі загальні характеристики Марса як планети, які багато в чому визначають умови на Марсі: стан його атмосфери, клімат, вітровий режим.

СУПУТНИКИ МАРСА

11 і 17 серпня 1877 Асаф Холл на Вашингтонській обсерваторії відкрив два маленьких супутника Марса - Фобос і Деймос. Розміри їхніх дисків були не помітні ні в один телескоп, а блиск в середньому протистоянні відповідав 11,6 і 12,8 зоряної величини. Це свідчення про їх дуже малих розмірах. Блиск Марса в середньому протистоянні дорівнює -1,65, зоряної величини, значить, Марс в 200 000 разів яскравіше Фобоса і в 600 000 разів яскравіше Деймоса. Звідси випливає, що діаметри обох супутників менше діаметра Марса в 450 і 770 разів відповідно, тобто рани 15 і 9 км.

У дійсності, як показали фотографії «Марінера-9» у 1971 році, обидва супутники більше. Фобос має розміри 27 на 20 км, Деймос 15 на 11 км. Недооцінка розмірів супутників вийшла тому, що їх поверхня виявилася темніше Марсіанської.

Періоди звернення супутників навколо планети становлять 7 год. 39 хв. у Фобоса і 30 год. 21 хв. у Деймоса, їх відстань від центру планети 9400 і 23500км. Орбіти майже кругові, їх нахил до екватора Марса Фобоса у 1 °, у Деймоса 2,7 °.

Таким чином, Фобос робить звернення навколо планети втричі швидше, ніж сам Марс обертається навколо своєї осі. За добу Марса Фобос встигає зробити три повних оберти і встигає пройти ще дугу в 78 °. Для Марсіанського спостерігача він сходить на заході і заходить на сході. Між послідовними верхніми кульмінаціями Фобоса проходить 11 годин 07 хвилин.

Зовсім інакше рухається по небу Деймос. Його період обігу більше періоду обертання Марса, але ненабагато. Тому він хоч і «нормально» сходить на сході і заходить на заході, але рухається по небу Марса вкрай повільно. Від однієї верхньої кульмінації до наступної проходить 130 годин - п'ять з гаком доби!

У 1945 р. американський астроном Б. Шарплес виявив вікове прискорення в русі Фобоса по орбіті. Це означало, що Фобос, строго кажучи, рухається по дуже пологій спіралі, поступово наближаючись до поверхні Марса. Якщо так буде тривати й далі, то через 15 млн. років - термін з космогонічної точки зору вельми невеликий - Фобос впаде на Марс.

Однак тільки через 14 років на це звернули увагу. До того часу з'явилися небесні тіла, що рухалися точно таким же чином. Це були перші штучні супутники Землі. Гальмування в земній атмосфері змусило їх знижуватися, а наближення до центру Землі викликало прискорення їх руху.

Відомий радянський вчений І. С. Шкловський спробував у 1959р. підрахувати, чи не може гальмування в самих верхніх шарах атмосфери Марса, бути причиною вікового прискорення Фобоса. Результат був несподіваним: це можливо тільки в тому випадку якщо Фобос ... порожній. Тоді він, подібно повітряної кулі, буде відчувати помітне опір навколишнього газового середовища. Однак ця гіпотеза, яка наробила у свій час багато шуму, не підтвердилася. Фотографії «Марінера-9» показали, що Фобос і Деймос мають вигляд величезних кам'яних брил.

Спостереження «Марінера-9» показали, що обидва супутники звернені до Марса однією стороною (як Місяць до Землі). Для встановлення такого обертання достатньо

Тільки сотень тисяч років для Фобоса на увазі його близькості до Марса.

Безпосередні фотографії, фотоелектричні та поляризаційні спостереження вказують на те, що зовнішній шар поверхні обох супутників - дрібно роздрібнена пил, шар якої має товщину близько 1 мм. Її склад, мабуть, базальтовий зі значною домішкою карбонатів. Інфрачервоні спостереження свідчать про вкрай низьку теплопровідність зовнішнього покриву, що підтверджує гіпотезу про пиловій шарі.

АТМОСФЕРА І ФІОЛЕТОВИЙ ШАР МАРСА.

У теж велике протистояння 1909р., Коли французький астроном Антоніаді спостерігав Марс у 83-сантиметровий рефрактор Медонской обсерваторії, в іншому місці земної кулі були вперше отримані знімки Марса з світлофільтрами. Цим місцем була Пулковська обсерваторія, де тоді ще молодий російський учений Гавриїл Андріанович Тихонов.

Г. А. Тихонову вдалося отримати велику серію знімків Марса з різними світлофільтрами від червоного до зеленого. Їх обробка дозволила виявити три явища, що отримали назви «ефектів Тихонова».

1. «Моря» Марса здаються особливо темними в червоний світлофільтр і порівняно слабше виділяються на тлі материків в зелений світлофільтр. Інакше кажучи, контраст між «морями» і материками збільшується з переходом від зелених променів до червоних.

2. Полярні шапки найрізкіше виділяються на тлі материків в зелених променях та значно слабше в червоних.

3. Різкість деталей на диску планети поступово знижуються до краю диска; це явище особливо помітно на знімках, зроблених в зелених променях і набагато слабкіше в червоних.

У 1924р. в рік великого протистояння знімки Райта і Роса не тільки підтверджували результати Тихонова, а й дозволили виявити два нових ефекту. По-перше, в синіх, фіолетових і ультрафіолетових променях ніякі деталі поверхні не проглядалися: було видно тільки полярні шапки. По-друге, діаметр диска Марса в фіолетових променях був помітно більше, ніж у червоних. Це явище отримало назву ефекту Райта.

Різниця діаметрів диска Марса в ультрафіолетових і інфрачервоних променях на знімку Райта і Роса досягала 200-300 км. Якщо це результат розсіювання сонячних променів в щільній атмосфері Марса, то її висота повинна бути дорівнює половині цієї величини, тобто 100-150 км. Звідси Райт зробив висновок, що Марс оточений дуже щільною і протяжної атмосферою.

Радянські астрономи-фотометрісти М. П. Барабашов та В. В. Шаронов в1950 році дали пояснення ефекту Райта. Справа була все-таки в фотографічної іррадіації, але у поєднанні з законом падіння яскравості до краю диска Марса. У червоних променях яскравість падає до країв диска досить сильно, оскільки ми спостерігаємо тут кулясту поверхню планети. Навпаки, в фіолетових променях, диск Марса здається освітленим більш рівномірно, і його краю досить яскраві. Тому в фіолетових променях іррадіація буде сильніше, ніж у червоних, що й викличе ефект Райта.

Пояснення ефекту Райта М. П. Барабашова і В. В. Шароновим було абсолютно правильним, за одним винятком. Розподіл яскравості по диску Марса в фіолетових променях вони приписували цілком розсіювання світла в атмосфері Марса. Насправді ж головну роль тут відігравали фотометричні властивості поверхні планети.

У 1972 р. проблемою фіолетового шару зайнявся американський астроном Д. Томпсон. Вивчивши всю наявну літературу з цієї проблеми і використавши фотографічну колекцію Міжнародного планетного патруля, Томпсон прийшов до простого і несподіваного висновку. Вид Марса в фіолетових променях - це його нормальний вигляд, без будь-якої димки. Просто в цих променях контрасти між морями і материками занадто малі і ми їх не розрізняємо. Більше того, із спостережень в ультрафіолетових променях з'ясувалося, що в цих променях все виглядає «навпаки»-моря здаються світліше материків. Ці явища пояснюються виключно колірними особливостями порід, що складають марсіанські моря й материки, і атмосфера тут не при чому. Так вирішилася проблема фіолетового шару.

ТЕМПЕРАТУРНИЙ РЕЖИМ ПЛАНЕТИ.

Перші вимірювання температури Марса за допомогою термометра, вміщеного у фокусі телескопа-рефлектора, проводилися ще на початку 20-х років. Вимірювання В. Лампланда в 1922р. дали середню температуру поверхні Марса 245 ° К (-28 ° С), Е. Петтіт і С. Нікольсон отримали в 1924р. 260 ° К (-260 ° С). Більш низьке значення отримали у 1960р. У. Синтон і Дж. Стронг: 230 ° К (-43 ° С).

Пізніше, в 50-і і 60-і рр.. були накопичені і узагальнені численні вимірювання температури в різних точках поверхні Марса, в різні сезони та пори доби. З цих вимірів випливало, що вдень на екваторі температура може доходити до 300 ° К (+27 ° С), але вже до вечора вона падає до нуля, а до ранку до 223 ° К (-50 ° С). На полюсах температура може коливатися від +10 ° С у період полярного дня до дуже низьких температур під час полярної ночі.

У 1956 р. до вимірювання температур був застосований новий метод - радіоастрономічний. Марс, як і всяке нагріте тіло, випускає не тільки інфрачервоне випромінювання, але і більш довгохвильове, що лежить в радіодіапазоні. Його прийнято називати тепловим радіовипромінюванням, на відміну від нетеплового, пов'язаного з різними електромагнітними і плазмовими процесами. Вимірюючи потік теплового радіовипромінювання, можна визначити температуру планети.

Перші такі вимірювання виконали К. Майєр, Т. Мак Каллаф і Р. Слонейкер в 1956 р. Вони отримали середню температуру поверхні Марса 218 ° К, тобто помітно нижче, з інфрачервоного випромінювання. Виміри, проведені в останні роки з космічних кораблів, показали, що на Марсі можуть спостерігатися і ще більш низькі температури, що доходять до 140 ° К - нижче точки замерзання вуглекислого газу.

Численні ряди вимірів радіотемператур Марса виконані радянськими вченими А. Д. Кузьміним, Ю. М. Ветухновской, Б. Я. Лосовський, Б. Г. Кутузов та інші. Під час великого протистояння 1971 р., за їх вимірюванням, середня температура Марса становила 198 ° К.

Різниця температур дня і ночі, полярних і тропічних районів, зими і літа призводить до виникнення вітрів, що мають часом швидкості 40-50 мсек. Система повітряної циркуляції на Марсі вивчається зараз різними методами багатьма вченими. Важливий внесок у розвиток теорії циркуляції марсіанської атмосфери вніс радянський учений, фахівець з фізики атмосфери Г. С. Голіцин. Він показав, за яких умов в атмосфері Марса можуть виникати вітри, які мають силу урагану, і формуватися смерчі.

Серед утворень, виявлених на поверхні Марса, загальну увагу русло образні протоки, або меандровий долини. Їх зовнішній вигляд, наявність «приток» навряд чи можна пояснити інакше, ніж, запропонувавши, що це - русла річок.

Однак на Марсі в даний час річки текти не можуть, там взагалі не може бути рідкої води. Причина цього полягає в тому, що при тих низьких тисках, що панують на Марсі, вода закипає при дуже низьких температурах. Ніяка інша рідина не могла утворити спостережуваних русел: лава швидко застигає, а рідка вуглекислота навіть в земних умовах не може існувати.

Отже, єдине можливе пояснення меандрів на Марсі - це утворення водних потоків, річок. Зараз для нього немає необхідних умов - значить, вони були в минулому. Для цього потрібно допустити, що в більш ранні епохи атмосферний тиск на Марсі було значно вище, ніж в даний час.

Велика пилова БУРЯ І ЇЇ ПРИЧИНИ.

У липні 1971 р., відповідно до спостережень на Шемахінской астрофізичної обсерваторії атмосфера планети була у всіх довжинах хвиль, і в ній не спостерігалося ні синіх, ні жовтих хмар. Південна полярна шапка чітко виділялася на тлі материків, перевищуючи їх за яскравістю втричі. Був видний і північна полярна шапка. Контраст морів і материків в червоних променях становив близько 30% і був приблизно таким, як у першій половині серпня 1956 р., до початку пилової бурі.

В кінці серпня - початку вересня 1956 р. в південному півкулі розігралася сильна пилова буря, які сховалися на два тижні південну полярну шапку і різко знизило контрасти «моря-материки». Нова пилова буря, тільки ще більшого масштабу, розігралася на Марсі в другій половині вересня 1971

На відміну від 1956 р., на цей раз пилова буря була тривалішою і стійкою. Вона почалася 22 вересня, а 11 листопада, коли «Марінер-9» на підльоті почав фотографувати Марс, пилова буря тривала. Вона була настільки інтенсивною, що, за відгуками американських фахівців, планета мала «венероподобний вигляд».

15-20 листопада настав, здавалося, просвітлення. Але потім все почалося знову, і буря ускладнювала наукові дослідження поверхні Марса. Лише близько 10 січня 1972 пилова буря припинилася, і планета прийняла свій звичайний вигляд.

Які ж причини викликали настільки потужну і пилову бурю? Американські вчені К. Саган, Дж. Веверки і П. Гіраш на підставі теоретичного дослідження вітрових режимів на Марсі прийшли до висновку, що найбільш ефективним механізмом підйому пилу з марсіанської поверхні є смерчі або «пилові дияволи». Освіта смерчів взимку неможливо через слабкий сонячного нагріву. Влітку і в екваторіальних районах на плоских просторах смерчі повинні утворюватися завдяки інтенсивної інсоляції, на схилах ж їх можуть пригнічувати похилі вітри. Для підйому пилу потрібна швидкість вітру в 80мсек. На Марсі є області, де такі швидкості спостерігаються. Смерчі утворюються переважно поблизу перигелію, коли інтенсивність інсоляції на 23% більше, ніж під час «середнього» протистояння, і на 47% більше, ніж в афелії. Ось чому найчастіше пилові бурі бувають в періоди великих протистоянь, коли літо в південній півкулі збігається з проходженням Марса через перигелій.

Астрономи чекали нову пилову бурю в липні-серпні 1973 р., коли Марс повинен був знову пройти через перигелій, але буря «спізнилася» - вона почалася лише 13 жовтня появою трьох пилових хмар. На думку американських астрономів пилова буря 1973 р., яка тривала до листопада, поступається лише великий пиловий бурі 1971 р. і перевершує бурю 1956

Дослідження рельєфу Марса радіолокаційним методом і за інтенсивністю смуг СО2 в спектрі планети над різними областями підтверджують припущення про те, що моря - не низини, як вважали Поллак і Саган, в області перепадауровней. Материки покриті шаром тонко роздробленою світлої пилу, моря - більш великими зернами, можливо, іншого складу. Таке в даний час найбільш ймовірне пояснення природи марсіанських «морів».

ЧИ Є ЖИТТЯ НА МАРСІ.

Незважаючи на всі успіхи космічних і наземних методів дослідження «мертвої» природи Марса, перед астрономами невідступно стояв все той же давнє питання: чи існує життя на Марсі? І ось вже в 1976 році американські вчені зробили спробу вирішити його шляхом проведення ретельно продуманої серії експериментів на поверхні Марса приладами апаратів, що спускаються «Вікінг»

Програма «Вікінг» готувалася кілька років, Два космічні апарати були запущені 20 серпня і 9 вересня 1975

«Вікінг-1» 19 червня 1976р., Після 10 місяців шляху, вийшов на ареоцентріческую орбіту, а ще через місяць - 20 липня - посадковий блок здійснив спуск і посадку в області Хризо. Прилади «Вікінга-1» негайно розпочали передачу панорамних знімків поверхні планети. Район посадки має досить рівний рельєф і являє собою піщану пустелю з великою кількістю каміння, на половину занесених шаром тонкого пилу.

Умови в місці посадки блоку виявилися досить суворими. Рентгенівський флуоресцентний спектрометр передав попередні відомості про склад марсіанського грунту :12-16% заліза, 13-15% кремнію, 3-8% кальцію, 2-7% алюмінію, 0.5-2% титану.

У місці спуску посадкового блоку «Вікінга-2» - у світлій області Утопія - картина виявилася майже такою ж, як і в області Хризо. Такі ж камені і брили серед піщаної пустелі, деякі з них поцятковані ямками і нагадують пемзу.

Але всіх в першу чергу цікавили результати експериментів по забору та аналізу зразків грунту на присутність мікроорганізмів. 31 липня американські вчені прийшли в крайнє збудження. Аналізатор газообміну показав 15-кратне збільшення вмісту кисню в порівнянні з нормою після двох годин інкубації. Ще через 24 години концентрація кисню зросла ще на 30%, а потім почала падати і через тиждень впала до нуля.

У другому експерименті частина проби завантажувалася в резервуар з живильним бульйоном, у якому були радіоактивні атоми. Аналізатор детектувала виділялися гази і виявив збільшення двоокису вуглецю, майже таке ж, як при аналізі біологічно активних зразків земного грунту. Але незабаром і в цьому приладі рівень звітів впав майже до нуля.

Третій експеримент, у якому реєструвалося поглинання ізотопу вуглецю С14 передбачуваними органічними сполуками марсіанського грунту, 6 серпня показав підвищену активність.

На «Вікінгу-2» виділення кисню із зразків проходило набагато повільніше, ніж на «Вікінгу-1». Однак американські вчені вважають, що ці результати не можна пояснити одними хімічними реакціями.

Отже, перші експерименти «Вікінгів» виявилися обнадійливими щодо гіпотези про існування на Марсі органічного життя. Звичайно, це ще далеко не доказ її існування. Потрібні подальші дослідження.

Можна вважати, що найближче майбутнє у дослідженні Марса прямими належить автоматів. Але ми не сумніваємося ні на хвилину, що коли-небудь, і може бути, скоріше, ніж ми думаємо, на курну грунт Марса ступить людина, посланець нашої рідної Землі.

ВЕНЕРА.

Венера, як і Меркурій, розкрилася перед нами в основному за останні 40 років. Тривалий час ми не знали ні тиск атмосфери біля поверхні планети, ні її радіуса. Астрономічні спостереження давали лише радіус хмарного шару, навколишнього планету, в межах від 6100 до 6200 км.

Атмосфера Венери була відкрита в 1761 р. М. В. Ломоносовим при спостереженні проходження Венери перед диском Сонця. При сходженні її з диска Сонця край останнього як би вигнувся, утворивши «пупирь». М. В. Ломоносов правильно пояснив спостерігалося ним явище заломленням сонячних променів в атмосфері Венери. Це явище отримало назву «явище Ломоносова».

Протягом майже 200 років атмосфера Венери була непроникним бар'єром для вивчення поверхні планети і визначення періоду її обертання навколо осі. 80 спроб визначити цей період за допомогою оптичних методів потерпіли повну невдачу. Не вдавалося визначити і нахил осі Венери до площини її орбіти.

Перше впевнене визначення радіуса твердого кулі Венери було зроблено в 1965 р. з радіоастрономічних спостережень за допомогою радіоінтерферометра Оуенс Віллі радянським ученим А. Д. Кузьміним і американським ученим Б. Дж. Кларком, Кузьмін і Кларк отримали значення 6057 км. Потім пішла велика серія радіолокаційних вимірювань у СРСР і США, в ході яких радіус Венери все уточнювався. Остаточне його значення 6050 км.

Маса Венери була уточнена за прольотах повз планети американських космічних апаратів «Марінер-2», «Марінер-5» та «Марінер-10». Вона складає 1:408 524 маси Сонця або 84.5% маси Землі. Пол масі і розмірам була уточнена середня щільність Венери, 5.27 гсм3, і визначено прискорення сили тяжіння на її поверхні, 885 смсек2.

Радіолокаційні спостереження, що проводилися, починаючи з 1961 р., в СРСР, США та Англії, дозволили визначити, нарешті, період її обертання. Він виявився найбільшим в Сонячній системі: 243.16 доби при зворотному напрямку обертання. Інакше кажучи, якщо дивитися з північного полюса Венери, планета обертається за годинниковою стрілкою, а не проти неї як Земля і всі планети (виключаючи Уран). Із за цього сонячні добу на Венері коротше зоряних і рівні 117 земній добі. Таким чином, день і ніч на Венері триває по 58.5 доби. Незважаючи на це, температури денного і нічного півкуль планети відрізняються дуже мало - завдяки великій теплоємності та інтенсивному переносу тепла в щільній атмосфері Венери. У 1932 р. У. Адамс та Т. Денхом на обсерваторії Маунт Вілсон виявили в спектрі Венери смуги поглинання вуглекислого газу на довжинах хвиль 7820, 7833 і 8689Е.Полоси були дуже інтенсивними, і стало ясно. Що вуглекислий газ - істотний компонент венеріанської атмосфери.

Тиск атмосфери біля поверхні Венериоказалось 90 атмосфер! Такого значення ніхто не очікував. У моделях атмосфери Венери, побудованих до 1967 р., тиск біля поверхні приймалося від 5 до 20 атмосфер.

Висока температура нижніх шарів атмосфери Венери пояснюється так званим парниковим ефектом. Атмосфера планети пропускає сонячне випромінювання, правда, лише частково і не у вигляді прямих променів, а в формі багаторазового розсіяного випромінювання. Хмарний шар Венери володіє вельми високим альбедо, 0.78, інакше кажучи, більше трьох четвертої сонячної радіації відбивається хмарами і лише менше однієї чверті проходить вниз. Парниковий ефект має місце і в атмосферах інших планет. Але якщо в атмосфері Марса він піднімає середню температуру у поверхні на 9є, в атмосфері Землі на 35Є, то в атмосфері Венери цей ефект досягає 400 градусів!

ХІМІЧНИЙ СКЛАД АТМОСФЕРИ ВЕНЕРИ.

Венера на 97% складається з вуглекислого газу (СО2). Не більше 2% припадає на частку азоту і інертних газів (у першу чергу аргону). У відношенні вмісту кисню різні методи дають поки суперечливі результати, але в жодному разі його менше 0.1%. З інших газів методи інфрачервоної спектроскопії дозволили виявити окис вуглецю (СО2) в кількості 5.10 · · -5 від усієї маси атмосфери, хлористий водень (НСI) -4 · 10 · · -7 і фтористий водень (НF) -10 · · -9. Пошуки інших можливих компонентів венеріанської атмосфери поки не привели до позитивних результатів, але жоден з них не становить більше 10 · · -5 загального складу атмосфери. У 1927 р. наземні фотографії Венери в ультрафіолетових променях виявили на диску планети цілу систему темних і світлих деталей. У 1960 р. французькі астрономи Ш. Буайте і А. Камішель незалежно одна від одної виявили, що розташування деяких деталей, фотографованих в ультрафіолетових променях, повторюється кожні чотири доби. Об'єднавши свої спостереження, вони прийшли до висновку, що верхній шар Венери має зворотне обертання з тим же періодах.

Цей результат одержав надалі повне підтвердження. Швидкість обертання на рівні верхньої межі хмар інша, ніж саме планети. Це означає, що над екватором Венери на висоті 65-70 км. Панує постійно дме вітер у напрямку руху планети, має швидкість 100 мсек (швидкість урагану). Така система циркуляції атмосфери була передбачена майже 250 років тому англійським метеорологом Гадлеем. На Землі її пригнічують інші фактори (різниця температур, вплив океанів), на Венері ж океанів немає, а температури вирівняні завдяки інтенсивному переносу тепла в нижніх шарах.

Фотографії верхнього шару хмар Венери з близької відстані були отримані в лютому 1974 р. американським космічним кораблем "Марінер-10». Вони так само підтвердили чотирьох добовий період обертання на рівні хмар.

У планети є, як і у Землі, іоносфера. Денний максимум електронної концентрації розташований на висоті 145 км. І дорівнює 4.10 · · 5 електроновсм3, що в 10 разів менше, ніж у нашому шарі F2. На рівні 500 км. з боку Сонця спостерігається різкий спад електронної концентрації, а на нічній стороні довгий хвіст із заряджених частинок протяжністю до 3500км. з концентрацією електронів 1000-500 електроновсм3. Така будова іоносфери пов'язано з обтіканням її сонячним вітром і зі слабкою спрямованістю магнітного поля Венери (за даними Ш. Ш. Долгінова і його співробітників воно в 10 000 разів слабше земного). Самі верхні шари атмосфери Венери складаються майже цілком з водню. Воднева атмосфера Венери простирається до висоти 5500 км. Наземні американські установки дали можливість дослідити приекваторіальних область планети. Було виявлено близько 10 кільцевих структур, подібних метеоритним кратерам Місяця і Меркурія, діаметром від 35 до 150 км, але сильно згладжених, сплощені. Вдалося виявити гігантський розлом в корі планети довгою 1500 км, шириною 150 км і глибиною 2 км. Виявлено дугоподібний гірський масив, пересічений і частково зруйнований іншим. Це говорить на користь наявності скидних рухів в корі планети. Знайдено вулкан з діаметром підстави 300-400 км і близько 1 км у висоту. Американські вчені виявили в північній півкулі планети величезний круглий басейн протяжністю близько 1500 км з півночі на південь і 100 км із заходу на схід. Був вивчений рельєф 55 районів Венери. Серед них є ділянки як сильно горбистій місцевості, з перепадами висот на 2-3 км, так і відносно рівною. Виявлена ​​велика гладка рівнина довжиною близько 800 км, і ще більш гладка, ніж поверхню місячних морів. Поверхня Венери в цілому більш гладка, ніж поверхня Місяця.

Фотографії поверхні Венери показують нам кам'янисту пустелю з характерними скельними утвореннями. На знімку «Венери-9» - свіжа осип каменів. Це говорить про безперервну тектонічної активності Венери. Середня щільність породи Венери дорівнює 2.7 гсм3, що теж близько до щільності земних базальтів.

Таким чином, можна сміливо сказати, що «чадра», приховала лик Венери від досліджень більше 300 років, зірвана, і ця планета постала очам вчених зі складним рельєфом, слідами активного вулканізму і тектонічної діяльності і в той же час з явними наслідками її метеоритного бомбардування в минулому.

МЕРКУРІЙ.

Меркурій, найближча до Сонця планета Сонячної системи, була для астрономів тривалий час повною загадкою. Не був точно виміряний період її обертання навколо осі. Через відсутність супутників не була точно відома маса. Близькість до Сонця заважала робити спостереження поверхні. У той час як спектри планети говорили про відсутність у неї атмосфери, деякі спостерігачі помічали часом якісь «тумани», приховували конфігурацію темних і світлих плям, насилу спостерігається на його диску. Поляриметричні спостереження О. Дольфюсу в 1950 році дали вказівки на наявність дуже слабкої атмосфери, в 300 разів розріджені земної. Але повної впевненості в цьому не було.

І раптом, за якихось п'ять років, все змінилося, і Меркурій тепер вивчений не гірше будь-якої іншої планети Сонячної планети. Велике значення у вирішенні загадок Меркурія мав політ американського космічного апарату «Марінер-10» у 1974-75гг. Але справа не тільки в цьому польоті: багато чого про Меркурії ми змогли дізнатися і за допомогою наземних астрономічних спостережень.

Радіолокація дозволила встановити період обертання Меркурія. Ще в1882 році Дж. Скіапареллі з візуальних спостережень зробив висновок, що цей період дорівнює періоду обертання Меркурія навколо Сонця (88 діб), тобто, що Меркурій звернений до Сонця однією стороною, як Місяць до Землі. Близько 50 років цей період вважався можливим, а потім, вже в 30-х роках нашого століття, знак питання біля значення періоду був знятий у всіх довідниках і таблицях: фотографія підтверджувала період Мкіпареллі. Але все-таки він виявився невірним.

В1965 році американські радіоастрономи Р. Дайс і Г. Петтенджіл за допомогою 300-метрового радіотелескопу обсерваторії Аресібо встановили, що період обертання Меркурія дорівнює 59.3 доби, тобто він становить рівно 2 / 3 орбітального періоду. Це відкриття поставило перед астрономами два абсолютно різні питання:

1. Чому візуальні і фотографічні спостереження протягом 80 років вказували на період 88 діб?

2. Чому період обертання дорівнює 2 / 3 орбітального періоду планети?

Відповідь на обидва питання виявився порівняно простий. Три повних обороту навколо осі Меркурій завершує за 176 діб. За той же термін планета робить два оберти навколо Сонця. Таким чином, Меркурій займає відносно Сонця те ж саме положення на орбіті і орієнтування кулі залишається колишньою. Такий рух, як показує теорія, є стійким. Обертання виявляється в резонансі з орбітальним рухом.

Ця сумірність періодів і стала причиною помилки астрономів у визначенні періоду обертання. Візуальні і фотографічні спостереження Меркурія можливі тільки близько епох елонгацій, які повторюються через кожні 116 доби (синодичний період Меркурія). Але для спостережень планети сприятлива не кожна елонгація: з вечірніх, - тобто, що наступають взимку або навесні, а з ранкових, - тобто, які бувають влітку і восени (потрібно, щоб Меркурій мав більш високу відмінювання, ніж Сонце). Такі елонгації повторюються раз на рік, точніше, раз у 348 діб. Але цей період близький до шестиразовому обертанню Меркурія 352 діб. Спостерігаючи раз в 348 діб Меркурій, ми побачимо на ньому ті ж деталі, що і рік тому. Але астрономи минулого (Скіапареллі і Антоніаді), зустрівшись з цим фактом і маючи перед очима приклад Місяця, зверненої до Землі однією стороною, вважали, що за цей час Меркурій зробив чотири оберти навколо осі, а не шість.

Після того як непорозуміння з'ясувалося, був зроблений ряд важливих уточнень. Вісь Меркурія виявилася майже перпендикулярна до площини його орбіти. Була система рахунку довгот: від 0 до 360є назустріч обертанню планети. За початковий меридіан був прийнятий той, який проходив через соняшникову крапку в момент проходження Меркурія через перигелій в 1950 році (це було 11 січня 1950 року). За допомогою цієї системи координат американські астрономи К. Чепмен і Д. Крукженк, з одного боку, і французькі астрономи О. Дольфюс і А. Камішель, - з іншого, побудували карти планети, засновані на її багаторічних візуальних і фотографічних спостереженнях. Обидві карти добре відповідали один з одним і, як довів радянський планетолог Г. М. Каттерфельд, також з картами Кіаппареллі і Антоніаді. Вже тоді на поверхні Меркурія були помітні круглі темні плями, схожі на місячні «моря», - темні лінійні освіти протяжністю 1-2 км і розділяють їх світлі області. Але загальне альбедо Меркурія виявилося вкрай низьким, близько 0.05.

ТЕМПЕРАТУРНИЙ РЕЖИМ ПЛАНЕТИ.

Радіоспостереження планети ще в 1962 році показали порівняно невелике розходження яскравості температур денного і нічного півкуль. У 1966 році було встановлено, що середня температура диска Меркурія на хвилі 11 см змінюється з кутом фази. Це означало, що температура нічної півкулі планети далеко не так малий, як передбачалася раніше. У 1970 році Т Мардок і Е Неї з Міннесотського університету за спостереженнями в інфрачервоних променях на хвилях від 3.75 до 12 мкм встановили, що середня температура нічної півкулі рана 111єК. З іншого боку, температура соняшникового точки на середній відстані Меркурія від Сонця дорівнює 620єК. У перигелії вона може досягати 690єК, а в афелії знижується до 560єК. Такий діапазон температур поверхні Меркурія.

ЗМІНА ДНЯ І НОЧІ.

Цікаво, як відбувається зміна дня і ночі на Меркурії. Сонячна доба там рівні загальному найменшому кратному з періодів обертання і звертання, тобто 176 земній добі. День і ніч триває по 88 діб, тобто рівні році планети! Сонце сходить на сході, піднімається вкрай повільно (в середньому на один градус за дванадцять годин), досягає верхньої кульмінації (на екваторі - зеніту) і так само повільно заходить. Але так відбувається не на всіх довготах. На довготах, близьких до 90 і 270є, спостерігається дуже дивна і, мабуть, єдина в Сонячній системі картина. На цих довготах схід і захід Сонця збігаються у часі з проходженням Меркурія через перигелій, коли на короткий час (8суток) кутова швидкість орбітального руху планети перевищує кутову швидкість орбітального руху планети перевищує кутову швидкість її обертання. Сонце на небі планети описує петлю, як сам Меркурій на небі Землі. На зазначених довготах Сонце після сходу раптом зупиняється, повертається назад і заходить майже в тій же точці, де зійшло. Але через кілька земних діб Сонце сходить знову в тій же точці і вже надовго. Близько заходу картина повторюється у зворотному порядку.

Але найцікавіше, що вдалося дізнатися про Меркурій, це вид його поверхні. Коли космічний апарат «Марінер-10» передав перші знімки Меркурія з близької відстані, астрономи сплеснула руками: перед ними була друга Місяць! Поверхня Меркурія виявилася усіяної кратерами різних розмірів, зовсім як поверхню Місяця. Їх розподіл за розмірами теж було аналогічно місячним. На поверхні планети були виявлені гладкі округлі рівнини, що отримали, за подібністю з місячними «морями» назву басейнів. Найбільший з них, Калоріс, має в діаметрі 1300 км (океан Бур на Місяці - 1800 км).

На підставі аналізу фотографій Меркурія американські геологи П. Шульц і Д. Гаулт запропонували наступну схему еволюції його поверхні. Після завершення процесу акумуляції та формування планети її поверхня була гладкою. Далі настав процес інтенсивного бомбардування планети залишками до планетного рою, під час якої були басейни типу Калоріс, а так само кратери типу Коперника на Місяці. Наступний період характеризувався інтенсивним вулканізмом і виходом потоку лави, заповнювала великі басейни. Цей період завершився близько 3 млрд. років тому (вік планет Сонячної системи відомий досить точно і дорівнює 4.6млрд. Років).

Дані про атмосферу Меркурія вказує лише на її сильну розрідженість. По радіо помітного експерименту щільність атмосфери на денній стороні Меркурія не перевищує 10 · · 6 молекулсм3, спостереження з ультрафіолетовим спектрометром дають тиск у поверхні 10 · · -12 бар (1 бар майже дорівнює тиску в 1 атмосферу), що приблизно відповідає щільності 10 · · 7молекул.см3 у поверхні. З них близько 0.1% припадає на частку гелію, наявність якої встановлено по ультрафіолетовому спектрі. Виявлені невеликі кількості водню і кисню. Підозрюється так само присутність СО 2 і СО.

Прилади «Марінера-10» встановили наявність у планети слабкого магнітного поля - близько 100 гам на відстані 450 км. Ретельне вивчення магнітного поля планети показало, що воно має більш складну структуру, ніж земне крім дипольного (двополюсного), в ньому присутні ще поля з чотирма і вісьма полюсами з відносною напруженістю 1:0.4:0.3 (у Землі 1:0.14:0.09). З боку Сонця магнітосфера Меркурія сильно стиснута під дією сонячного вітру.

Прольоти «Марінера-10» повз Меркурія дозволили уточнити його масу 16023600 сонячної чи 0.054 маси Землі, а так само середню щільність. 5.45 гсм3, тобто Меркурій по щільності займає друге місце в Сонячній системі, поступаючись тільки Землі. Діаметр Меркурія складає 4879 км.

Висока щільність і наявність магнітного поля показує, що в Меркурія повинно бути щільне залозисте ядро. За розрахунками С. В. Козловської, щільність у центрі Меркурія повинна досягати 9.8 гсм3. Радіус ядра, за даними американських вчених, становить 1800 км (75% радіуса планети). На частку ядра припадає 80% маси Меркурія. Незважаючи на повільне обертання планети, більшість фахівців вважає, що її магнітне поле збуджується тим же динамо механізмом, що і магнітне поле Землі. Коротенько цей механізм зводиться до утворення кільцевих електричних струмів в ядрі планети при її обертанні, які і генерують магнітне поле. З'ясування походження магнітного поля Меркурія може мати велике значення для проблеми планетарного механізму в цілому.

ЗЕМЛЯ.

Земля здається нам такою величезною, такою надійною і так багато значить для нас, що ми не помічаємо її другорядного становища в сім'ї планет. Слабке єдина розрада полягає в тому, що Земля - ​​найбільша з планет земної групи. До того ж вона володіє атмосферою середньої потужності, значна частина земної поверхні покрита тонким неоднорідним шаром води. А навколо неї обертається величний супутник, діаметр якого дорівнює чверті земного діаметра. Проте цих аргументів навряд чи достатньо для того, щоб підтримувати наше космічне зарозумілість. Крихітна за астрономічними масштабами, Земля - ​​це наша рідна планета, і тому вона заслуговує самого ретельного вивчення.

Після кропіткої і наполегливої ​​роботи десятків поколінь вчених було неспростовно доведено, що Земля зовсім не «центр світобудови», а звичайна планета, тобто холодний куля, що рухається кругом Сонця.

Відповідно до законів Кеплера Земля обертається навколо Сонця зі змінною швидкістю по злегка витягнутому еліпсу. Найближче до сонця вона підходить на початку січня, коли в Північній півкулі панує зима, найдалі відходить на початку липня, коли в нас літо. Різниця у видаленні Землі від Сонця між січнем і липнем становить близько 5 млн. км. Тому зима в північній півкулі трохи тепліше, ніж у Південному, а літо, навпаки, трохи прохолодніше. Це виразніше всього дає себе знати в Арктиці й в Антарктиді.

Еліптичність орбіти Землі надає на характер пір року лише непряме і дуже незначний вплив. Причина зміни пір року криється в нахилі земної осі.

Вісь обертання Землі розташована під кутом в 66.5є до площини її руху навколо Сонця. Для більшості практичних завдань можна приймати, що вісь обертання Землі переміщається в просторі завжди паралельно самій собі. Насправді ж вісь обертання Землі, або, що-те ж саме, вісь світу, оскільки вони паралельні, описує на небесній сфері мале коло, здійснюючи один повний оборот за 26 тис. років.

У найближчі сотні років північний полюс світу буде знаходитися недалеко від Полярної зірки, потім почне віддалятися від неї, і назва останньої зірки в ручці ковша Малої Ведмедиці - Полярна - втратить свій сенс. Через 12 тис. років полюс світу наблизиться до самої яскравої зірки північного неба - Везі із сузір'я Ліри.

Описане явище має назву прецесії осі обертання Землі. Виявив явище прецесії вже Гіппарх, який порівняв положення зірок у своєму каталозі до складеного задовго до нього зоряним каталогом Аристилл і Тімохаріса. Порівняння каталогів і вказало Гіппарх на повільне переміщення осі світу.

Розрізняють три зовнішніх оболонки Землі: літосферу, гідросферу і атмосферу. Під літосферою розуміють верхній твердий покрив планети, який служить ложем океану, а на материках збігається з сушею. Гідросфера - це підземні води, води річок, озер, морів і, нарешті, Світового океану. Вода покриває 71% всієї поверхні Землі. Середня глибина Світового океану 3900 м.

Рухаються ЧИ МАТЕРИКИ ЗЕМЛІ?

            Альфред Вегенер, початківець німецький геофізик, помітив схожість в обрисах земних материків по обидві сторони Атлантики. Переконатися в цьому не складає труднощів кожному: достатньо поглянути на глобус. Якщо подумки підсунути Північну і Південну Америки до берегів Європи і Африки, то вони зіллються воєдино точно так само, як в руках археологів складаються в одне ціле черепки розбитої грецької амфори. А що якщо, уявив Вегенер, колись на Землі насправді існував один-єдиний материк? Потім він був розколотий на шматки, і осколки дрейфували, посуваючись, один від одного до тих пір, поки зайняли сучасне взаємне розташування.

У цьому випадку Атлантичний океан являє собою не те, що інше, як рану на тілі Землі: слід гігантського розлому, по один бік від якого «відпливають» Північна і Південна Америки, по іншу - Євразія та Африка.

Здогад Вегенера була висловлена ​​на початку нашого століття. Більшість учених взяло її в багнети. Головне заперечення полягало в тому, що науці не відомі сили, які могли б приводити в рух по поверхні планети, немов крижини на озерній гладі, такі величезні освіти, як материки. Над схожістю берегових ліній посміялися як над курйозом.

Сьогодні гіпотеза Вегенера про дрейф материків знайшла нове життя, причому багато рис її помітно змінилися. З глибин Землі до поверхні планети, вважають геофізики, піднімається потік речовини, який утворює довге центральне підняття - Серединно-Атлантичний хребет і далі розтікається від нього в обидві сторони. Розтікаються по обидві сторони від Серединно-Атлантичного хребта глибинне речовина Землі зумовлює видалення один від одного, з одного боку хребта Північної та Південної Америк, з іншого - Євразії та Африки. Процес цей повільний, він триває сотні мільйонів років. Ті узбережжя материків, які «пливуть» першими, як носова частина корабля, мнуть в складки. У результаті на материках уздовж цих узбереж утворюються протяжні гірські хребти: Скелясті гори і Кордильєри в Америці, Драконові гори в Африці.

Надглибока свердловина на Кольському півострові - зухвалий виклик природі, фантастичний рекорд, унікальне досягнення науки і техніки. Але чи багато це чи мало в порівнянні з розмірами Землі? Прирівняємо для порівняння тіло Землі тілу людини. Це означає, що найглибша свердловина Землі як засіб зондажу будови її надр, будучи відповідно віднесена до розмірів тіла людини, набагато менше глибини укусу комара.

ТРИНАДЦЯТЬ РУХІВ ЗЕМЛІ.

Перш ніж докладно розглянути ті руху нашої планети, які мають безпосереднє відношення до її надр, уявімо загальну картину дуже складно рухається Землі. Деякі з цих рухів швидкі й помітні, інші, навпаки, майже невідчутно повільні. Їх сукупність демонструє на прикладі Землі ту вічну мінливість, яка властива всьому світобудови і є загальною властивістю матерії. Головною силою, що визначає всі ці рухи, служить гравітація - тяжіння Землі іншими тілами космосу.

Важко повірити, що таке величезне тіло, як земна куля, що важить 6 000 000 000 000 000 000 000 тонн, одночасно бере участь у найрізноманітніших рухах. Проте існування цих рухів твердо встановлено сучасною наукою. Два руху Землі відомі з давніх часів - це обертання навколо власної осі і обертання навколо сонця.

Відомо чимало доказів обертання Землі. Так, наприклад, якщо з високої вежі кинути камінь, то при падінні він розколеться на схід, тобто в тому ж напрямку, в якому обертається Земля.

Всі рухи в природі в тій чи іншій мірі нерівномірні. Наприклад, друге рух Землі навколо Сонця. Воно відбувається по еліпсу. Коли Земля проходить через перигелій - найближчу до Сонця точку своєї орбіти, нас відділяє від Сонця майже 147 млн. км. Через півроку відстань від Землі до Сонця стає близьким до 152 млн. км.

Швидкість руху Землі весь час змінюється. Поблизу Сонця вона збільшується, з віддаленням від нього - зменшується. У середньому ж Земля летить по своїй орбіті в 36 разів швидше кулі - 30 кілометрів на секунду. Але ця швидкість здається величезною лише за земними заходам відстаней. Якщо б ми змогли звідкись із зовні з великої відстані стежити за орбітальним рухам земної кулі, він здався б нам більш повільним, ніж черепаха: за одну годину земну кулю проходить шлях, в дев'ять разів перевищує його діаметр між тим як черепаха за одну годину покриває відстань, рівне кільком десяткам її поперечників.

Земна куля часто порівнюють з дзигою. Таке порівняння має більш глибокий зміст, ніж іноді здається. Якщо розкрутити дзига, а потім злегка штовхнути його вісь - вона почне описувати конус, причому зі швидкістю, значно меншою швидкості обертання дзиги. Цей рух називається прецесією. Воно властиво й земній кулі, будучи його третім рухом.

Місяць викликає ще одне, набагато менш значне, четверте рух Землі. Через впливу Місяця на різні точки земного еліпсоїда земна вісь описує маленький конус з періодом в 18.6 року. Завдяки цьому руху, званого нутацією небесний полюс викреслює на тлі зоряного неба крихітний еліпс, у якого найбільший діаметр близький до 18 секундам дуги, а найменший - близько 14 секунд.

У всіх підручників географії підкреслюється, що нахил осі Землі до площини її орбіти завжди залишається незмінним. Строго кажучи, це не зовсім точно. Земля, хоча і вкрай повільно все ж «погойдується», і нахил земної осі злегка змінюється. Втім, це п'яте рух Землі мало відчутно.

Не залишається незмінною і форма земної орбіти. Її еліпс стає то більш, то менш витягнутим. У цьому полягає шосте рух земної кулі.

Пряма, що з'єднує найближчу і віддалену найбільш від Сонця точки орбіти Землі, називається лінією апсид. У її повільному повороті виражається сьоме рух Землі.

Із за цього змінюються терміни проходження Землі через перигелій. У цю епоху максимальне зближення Сонця і Землі припадає на 3 січня. За 4000 років до нашої ери Земля проходила через перигелій 21 вересня. Це знову повториться лише в 17000 році.

Вираз «Місяць обертається навколо землі» не зовсім точно. Справа в тому, що Земля притягує місяць, а Місяць Землю, тому обидва тіла рухаються навколо загального центру тяжіння. Якщо б маси Землі і Місяця були однакові, то цей центр знаходився б по середині між ними, і обидва небесних тіла зверталися б навколо по одній орбіті. Насправді ж Місяць в 81 разів легше Землі, і центр ваги системи Земля Місяць в 81 разів ближче до Землі, ніж до Місяця. Він відстоїть на 4664 кілометри від центру Землі в бік Місяця, тобто знаходиться усередині Землі майже в 1700 кілометрах від неї поверхні. Ось навколо цієї точки відбувається восьме рух Землі.

Якщо б навколо Сонця зверталася тільки Земля, обидва тіла описували б еліпси навколо спільного нерухомого центру тяжкості. Однак у дійсності тяжіння Сонця іншими планетами змушує цей центр рухатися по дуже складній кривій. Ясно, що его рух відбивається і на Землі, породжуючи ще одне дев'ятий її рух.

Нарешті, сама Земля дуже чуйно реагує на тяжіння всіх інших планет Сонячної системи. Їх загальний вплив відхиляє Землю з її простого еліптичного шляху навколо Сонця і викликає все ті неправильності в орбітальному русі Землі, які астрономи називають збуреннями. Рух Землі під дією тяжіння планет є її десятий рухом.

Встановлено, що зірки несуться в просторі зі швидкістю в десятки, а іноді й сотні кілометрів на секунду. Наше сонце і в цьому проявляє себе як звичайна зірка. Разом з усією сонячною системою, в тому числі і Землею, воно летить у напрямку сузір'я Геркулеса зі швидкістю близько 20 кілометрів на секунду, переміщення Землі відносно найближчих до Сонця зірок називається одинадцятий її рухом.

Довгий шлях Сонця навколо галактичного ядра. Сонячна система завершує його майже за 200 млн. років - така тривалість «галактичного року»!

Політ Землі в просторі разом з Сонцем навколо центру Галактики - дванадцятий її рух доповнюється тринадцятий рухом всієї нашої зоряної системи Галактики щодо найближчих до неї і відомих нам інших галактик.

Перераховані тринадцять рухів Землі зовсім не вичерпують всіх її рухів. У нескінченній Всесвіту кожне з небесних тіл, строго кажучи, бере участь в незліченній безлічі різних відносних рухів.

ХІМІЧНИЙ СКЛАД ПОВІТРЯ.

Компонент Вміст за обсягом,%

Азот 78.08

Кисень 20.95

Аргон 0.93

Вуглекислий газ (СО2) 0.03

Неон 0.0018

Гелій 0.0005

Метан (СН4) 0.0002

Криптон 0.0001

Сірчистий газ (СО2) 0.0001

Водень 0.0005

Водяна пара (Н2О) 0.2-0.4

Інші гази і пил Сліди

ЄДИНИЙ СУПУТНИК ЗЕМЛІ - МІСЯЦЬ.

Давно минули ті часи, коли люди вважали, що таємничі сили Місяця впливають на їхнє повсякденне життя. Ніхто більше не намагається приписати Місяці свої успіхи або звинуватити її у своїх невдачах. Але Місяць дійсно надає різноманітний вплив на Землю, яке обумовлено простими законами фізики насамперед динаміки.

Найдивовижніша особливість руху Місяця полягає в тому, що швидкість її обертання навколо осі збігається із середньою кутовою швидкістю обертання навколо Землі. Тому Місяць завжди обернений до Землі одним і тим же півкулею.

Оскільки Місяць - найближче небесне тіло її відстань від Землі відомо з найбільшою точністю, до декількох сантиметрів за вимірюваннями за допомогою лазерів і лазерних далекомірів. Найменша відстань між центрами Землі і Місяця одно 356 410 км. Найбільша відстань Місяця від Землі досягає 406 700 км, а середня відстань становить 384 401 км.

Земна атмосфера викривляє промені світла до такого ступеня, що всю Місяць (або Сонце) можна бачити ще до сходу або після заходу сонця. Справа в тому, що заломлення променів світла, що входять в атмосферу з безповітряного простору, складає близько 0.5є, тобто одно видимий кутовий діаметр Місяця. Таким чином, коли верхній край істинної Місяця знаходиться трохи нижче горизонту, вся Місяць видно над горизонтом.

З приливних експериментів був отриманий інший дивовижний результат. Виявляється Земля - ​​пружний кулю. До проведення цих експериментів зазвичай вважали, що Земля в'язка, подібно патоці або розплавленому склу; при невеликих спотвореннях вона повинна була б, ймовірно, зберігати їх або ж повільно повертатися до своєї вихідної формі під дією слабких відновлюють сил. Експерименти показали, що Земля в цілому надається приливообразующих силам і відразу ж повертається до первинної форми після припинення їх дії. Таким чином, Земля не тільки твердіше сталі, але й більш пружна.

Ми познайомилися з сучасним станом нашої планети і планет Земної групи. Майбутнє нашої планети, та й всієї планетної системи, якщо не відбудеться нічого непередбаченого, здається ясним. Імовірність того, що усталений порядок руху планет буде порушений який-небудь мандрівної зіркою, невелика, навіть протягом кількох мільярдів років. У найближчому майбутньому не доводиться очікувати сильних змін в потоці енергії Сонця. Ймовірно, можуть повторитися льодовикові періоди. Людина здатна змінити клімат, але при цьому може зробити помилку. Континенти у наступні епохи будуть підніматися і опускатися, але ми сподіваємося, що процеси будуть відбуватися повільно. Час від часу можливі падіння масивних метеоритів.

Але в основному Сонячна система буде зберігати свій сучасний вигляд.


Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Реферат | 125,8кб. | скачати

Схожі роботи:
Планети земної групи
Планети земної групи 2
Планета земної групи
Ознаки організованої групи Відмінність від групи осіб за попередньою змовою і злочинного
Ознаки організованої групи Відмінність від групи осіб за поперед
Зональність земної поверхні
Гіпергенезу і літогенезу земної оболонки
Класифікація форм земної поверхні
Динаміка населення земної кулі
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru