Планеты земной группы

раньше входил в состав земной атмосферы в виде углекислого газа и окиси

углерода. Ученые считают, что древняя атмосфера произошла из газообразных

продуктов вулканических извержений; о ее составе судят по химическому

анализу образцов газа, "замурованных" в полостях древних горных пород. В

исследованных образцах, возраст которых приблизительно 3,5 млрд. лет

содержится приблизительно 60% углекислого газа, а остальные 40% -

соединения серы, аммиак, хлористый и фтористый водород. В небольшом

количестве найдены азот и инертные газы. Весь кислород был химически

связанным.

Для биологических процессов на Земле огромное значение имеет

озоносфера - слой озона, находящийся на высоте от 12 до 50 км. Область выше

50-80 км называют ионосферой. Атомы и молекулы в этом слое интенсивно

ионизируются под действием солнечной радиации, в частности,

ультрафиолетового излучения. Если бы не озоновый слой, потоки излучения

доходили бы до поверхности Земли, производя разрушения в имеющихся там

живых организмах. Наконец, на расстояниях более 1000 км газ настолько

разрежен, что столкновения между молекулами перестают играть существенную

роль, а атомы ионизированы более чем наполовину. На высоте порядка 1,6 и

3,7 радиусов Земли находятся первый и второй радиационные пояса.

[pic]

Строение планеты.

Основную роль в исследовании внутреннего строения Земли играют

сейсмические методы, основанные на исследовании распространения в ее толще

упругих волн (как продольных, так и поперечных), возникающих при

сейсмических событиях - при естественных землетрясениях и в результате

взрывов. На основании этих исследований Землю условно разделяют на три

области: кору, мантию и ядро (в центре). Внешний слой - кора - имеет

среднюю толщину порядка 35 км. Основные типы земной коры - континентальный

(материковый) и океанический; в переходной зоне от материка к океану

развита кора промежуточного типа. Толщина коры меняется в довольно широких

пределах: океаническая кора (с учетом слоя воды) имеет толщину порядка 10

км, тогда как толщина материковой коры в десятки раз больше. Поверхностные

отложения занимают слой толщиной около 2 км. Под ними находится гранитный

слой (на континентах его толщина 20 км), а ниже - примерно 14-километровый

(и на континентах, и в океанах) базальтовый слой (нижняя кора). Плотность в

центре Земли около 12,5 г/смі. Средние плотности составляют: 2,6 г/смі- у

поверхности Земли, 2,67 г/смі- у гранита, 2,85 г/смі- у базальта.

На глубину примерно от 35 до 2885 км простирается мантия Земли,

которую называют также силикатной оболочкой. Она отделяется от коры резкой

границей (так называемая граница Мохоровича), глубже которой скорости как

продольных, так и поперечных упругих сейсмических волн, а также

механическая плотность скачкообразно возрастают. Плотности в мантии

увеличиваются по мере возрастания глубины примерно от 3,3 до 9,7 г/смі. В

коре и (частично) в мантии располагаются обширные литосферные плиты. Их

вековые перемещения не только определяют дрейф континентов, заметно

влияющий на облик Земли, но имеют отношение и к расположению сейсмических

зон на планете.

Еще одна обнаруженная сейсмическими методами

граница (граница Гутенберга) - между мантией и внешним ядром -

располагается на глубине 2775 км. На ней скорость продольных волн падает от

13,6 км/с (в мантии) до 8,1 км/с (в ядре), а скорость поперечных волн

уменьшается от 7,3 км/с до нуля. Последнее означает, что внешнее ядро

является жидким. По современным представлениям внешнее ядро состоит из серы

(12%) и железа (88%). Наконец, на глубинах свыше 5120 км сейсмические

методы обнаруживают наличие твердого внутреннего ядра, на долю которого

приходится 1,7% массы Земли. Предположительно, это железо-никелевый сплав

(80% Fe, 20% Ni).

Гравитационное поле Земли с высокой точностью описывается законом

всемирного тяготения Ньютона. Ускорение свободного падения над поверхностью

Земли определяется как гравитационной, так и центробежной силой,

обусловленной вращением Земли. Ускорение свободного падения у поверхности

планеты составляет 9,8 м/cІ.

Земля обладает также магнитным и электрическим полями. Магнитное поле над

поверхностью Земли складывается из постоянной (или меняющейся достаточно

медленно) и переменной частей; последнюю обычно относят к вариациям

магнитного поля. Главное магнитное поле имеет структуру, близкую к

дипольной. Магнитный дипольный момент Земли, равный 7,98T10^25 единиц СГСМ,

направлен примерно противоположно механическому, хотя в настоящее время

магнитные полюсы несколько смещены по отношению к географическим. Их

положение, впрочем, меняется со временем, и хотя эти изменения достаточно

медленны, за геологические промежутки времени, по палеомагнитным данным,

обнаруживаются даже магнитные инверсии, то есть обращения полярности.

Напряженности магнитного поля на северном и южном магнитных полюсах равны

соответственно 0,58 и 0,68 Э, а на геомагнитном экваторе - около 0,4Э.

Электрическое поле над поверхностью Земли в среднем имеет напряженность

около 100 В/м и направлено вертикально вниз - это так называемое поле ясной

погоды, но это поле испытывает значительные (как периодические, так и

нерегулярные) вариации.

Луна.

Луна - естественный спутник Земли и ближайшее к нам небесное тело.

Среднее расстояние до Луны - 384000 километров, диаметр Луны около 3476 км.

Средняя плотность Луны составляет 3,347 г/смі или около 0,607 средней

плотности Земли. Масса спутника 73 триллиона тонн. Ускорение силы тяжести

на поверхности Луны 1,623 м/сІ.

[pic] Луна движется вокруг Земли со средней скоростью 1,02 км/сек

по приблизительно эллиптической орбите в том же направлении, в котором

движется подавляющее большинство других тел Солнечной системы, то есть

против часовой стрелки, если смотреть на орбиту Луны со стороны Северного

полюса мира. Период обращения Луны вокруг Земли, так называемый

сидерический месяц равен 27,321661 средних суток, но подвержен небольшим

колебаниям и очень малому вековому сокращению.

Не будучи защищена атмосферой, поверхность Луны нагревается днем до

+110о С, а ночью остывает до -120° С, однако, как показали радионаблюдения,

эти огромные колебания температуры проникают вглубь лишь на несколько

дециметров вследствие чрезвычайно слабой теплопроводности поверхностных

слоев.

Рельеф лунной поверхности был в основном выяснен в результате

многолетних телескопических наблюдений. "Лунные моря", занимающие около 40

% видимой поверхности Луны, представляют собой равнинные низменности,

пересеченные трещинами и невысокими извилистыми валами; крупных кратеров на

морях сравнительно мало. Многие моря окружены концентрическими кольцевыми

хребтами. Остальная, более светлая поверхность покрыта многочисленными

кратерами, кольцевидными хребтами, бороздами и так далее.

Марс.

Общие сведения.

Марс - четвертая планета Солнечной системы. Марс – от греческого

«Mas» – мужская сила – бог войны. По основным физическим характеристикам

Марс относится к планетам земной группы. По диаметру он почти вдвое меньше

Земли и Венеры. Среднее расстояние от Солнца составляет 1,52 а.е.

Экваториальный радиус равен 3380 км. Средняя плотность планеты - 3950

кг/мі. Марс имеет два спутника - Фобос и Деймос.

Атмосфера.

Планета окутана 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 Земли, а на уровне марсианских горных вершин - в 500-1000 раз

меньше. По составу она напоминает атмосферу Венеры и содержит 95,3%

углекислого газа с примесью 2,7% азота, 1,6% аргона, 0,07% окиси углерода,

0,13% кислорода и приблизительно 0,03% водяного пара, содержание которого

изменяется, а также примеси неона, криптона, ксенона.

[pic]

Средняя температура на Марсе значительно ниже, чем на Земле около

-40° С. При наиболее благоприятных условиях летом на дневной половине

планеты воздух прогревается до 20° С - вполне приемлемая температура для

жителей Земли. Но зимней ночью мороз может достигать -125° С. Такие резкие

перепады температуры вызваны тем, что разреженная атмосфера Марса не

способны долго удерживать тепло.

Над поверхностью планеты часто дуют сильные ветры, скорость которых

доходит до 100 м/с. Малая сила тяжести позволяет даже разреженным потокам

воздуха поднимать огромные облака пыли. Иногда довольно обширные области на

Марсе бывают охвачены грандиозными пылевыми бурями. Глобальная пылевая буря

бушевала с сентября 1971 по январь 1972г., подняв в атмосферу на высоту

более 10 км около миллиарда тонн пыли.

Водяного пара в атмосфере Марса совсем немного, но при низких

давлении и температуре он находится в состоянии, близком к насыщению, и

часто собирается в облака. Марсианские облака довольно невыразительны по

сравнению с земными, хотя имеют разнообразные формы и виды: перистые,

волнистые, подветренные (вблизи крупных гор и под склонами больших

кратеров, в местах защищенных от ветра). Над низинами, каньонами, долинами

- и на дне кратеров в холодное время суток часто стоят туманы.

Как показали снимки с американских 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. При отсутствии облаков газовая оболочка

Марса значительно прозрачнее, чем земная, в том числе и для

ультрафиолетовых лучей, опасных для живых организмов.

Сезоны.

Солнечные сутки на Марсе длятся 24 ч. 39 мин. 35 с. Значительный наклон

экватора к плоскости орбиты приводит к тому, что на одних участках орбиты

освещаются и обогреваются Солнцем преимущественно северные широты Марса, на

других - южные, т. е. происходит смена сезонов. Марсианский год длится

около 686,9 дней. Смена времен года на Марсе происходит так же, как на

Земле. Ярче всего сезонные изменения проявляются в полярных областях. В

зимнее время полярные шапки занимают значительную площадь. Граница северной

полярной шапки может удалиться от полюса на треть расстояния от экватора, а

граница южной шапки преодолевает половину этого расстояния. Такая разница

вызвана тем, что в северном полушарии зима наступает, когда Марс проходит

через перигелий своей орбиты, а в южном - когда через афелий. Из-за этого

зима в южном полушарии холоднее, чем в северном. Эллиптичность марсианской

орбиты приводит к значительным различиям климата северного и южного

полушарий: в средних широтах зима холоднее, а лето теплее, чем в южных, но

короче, чем в северных.. 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 XIX - начале XX века

считали, что полярные шапки Марса - это ледники и снега. По современным

данным, обе полярные шапки планеты - северная и южная - состоят из твердой

двуокиси углерода, т. е. сухого льда, который образуется при замерзании

углекислого газа, входящего в состав марсианской атмосферы, и из водяного

льда с примесью минеральной пыли.

Строение планеты.

Вследствие малой массы сила тяжести на Марсе почти в три раза ниже,

чем на Земле. В настоящее время структура гравитационного поля Марса

детально изучена. Она указывает на небольшое отклонение от однородного

распределения плотности в планете. Ядро может иметь радиус до половины

радиуса планеты. По-видимому, оно состоит из чистого железа или из сплава

Fe-FeS (железо-сульфид железа) и, возможно, растворенного в них водорода.

По-видимому, ядро Марса частично или полностью пребывает в жидком

состоянии.

Марс должен иметь мощную кору толщиной 70-100 км. Между ядром и корой

находится силикатная мантия, обогащенная железом. Красные окислы железа,

присутствующие в поверхностных породах, определяют цвет планеты. Сейчас

Марс продолжает остывать.

Сейсмическая активность планеты слабая.

Поверхность.

Поверхность Марса, на первый взгляд, напоминает лунную. Однако на

самом деле его рельеф отличается большим разнообразием. На протяжении

долгой геологической истории Марса его поверхность изменяли извержения

вулканов и марсотрясения. Глубокие шрамы на лице бога войны оставили

метеориты, ветер, вода и льды.

Поверхность планеты состоит как бы из двух контрастных частей:

древних высокогорий, покрывающих южное полушарие, и более молодых равнин,

сосредоточенных в северных широтах. Кроме того, выделяются два крупных

вулканических района - Элизиум и Фарсида. Разница высот между горными и

равнинными областями достигает 6 км. Почему разные районы так сильно

отличаются друг от друга до сих пор неясно. Возможно, такое деление связано

с очень давней катастрофой - падением на Марс крупного астероида.

[pic]

Высокогорная часть сохранила следы активной метеоритной бомбардировки,

происходившей около 4 млрд. лет назад. Метеоритные кратеры покрывают 2/3

поверхности планеты. На старых высокогорьях их почти столько же, сколько на

Луне. Но многие марсианские кратеры из-за выветривания успели "потерять

форму". Некоторые из них, по всей видимости, когда-то были размыты потоками

воды. Северные равнины выглядят совершенно иначе. 4 млрд. лет назад на них

было множество метеоритных кратеров, но потом катастрофическое событие, о

котором уже упоминалось, стерло их с 1/3 поверхности планеты и ее рельеф в

этой области начал формироваться заново. Отдельные метеориты падали туда и

позже, но в целом ударных кратеров на севере мало.

Облик этого полушария определила вулканическая деятельность.

Некоторые из равнин сплошь покрыты древними изверженными породами. Потоками

жидкой лавы растекались по поверхности, застывали, по ним текли новые

потоки. Эти окаменевшие "реки" сосредоточены вокруг крупных вулканов. На

окончаниях лавовых языков наблюдаются структуры, похожие на земные

осадочные породы. Вероятно, когда раскаленные изверженные массы

растапливали слои подземного льда, на поверхности Марса образовывались

достаточно обширные водоемы, которые постепенно высыхали. Взаимодействие

лавы и подземного льда привело также к появлению многочисленных борозд и

трещин. На далеких от вулканов низменных областях северного полушария

простираются песчаные дюны. Особенно много их у северной полярной шапки.

Обилие вулканических пейзажей свидетельствует о том, что в далеком

прошлом Марс пережил достаточно бурную геологическую эпоху, скорее всего

она закончилась около миллиарда лет тому назад. Наиболее активные процессы

происходили в областях Элизиум и Фарсида. В свое время они буквально были

выдавлены из недр Марса и сейчас возвышаются над его поверхностью в виде

грандиозных вздутий: Элизиум высотой 5 км, Фарсида - 10 км. Вокруг этих

вздутий сосредоточены многочисленные разломы, трещины, гребни - следы

давних процессов в марсианской коре. Наиболее грандиозная система каньонов

глубиной несколько километров - долина Маринера - начинается у вершины гор

Фарсида и тянется 4 тыс. километров к востоку. В центральной части долины

ее ширина достигает нескольких сот километров. В прошлом, когда атмосфера

Марса была более плотной, в каньоны могла стекать вода, создавая в них

глубокие озера.

Вулканы Марса - по земным меркам явления исключительные. Но даже

среди них выделяется вулкан Олимп, расположенный на северо-западе гор

Фарсида. Диаметр основания этой горы достигает 550 км, а высота - 27 км,

т.е. она в три раза превосходит Эверест, высочайшую вершину Земли. Олимп

увенчан огромным 60-километровым кратером. К востоку от самой высокой части

гор Фарсида обнаружен другой вулкан - Альба. Хотя он не может соперничать с

Олимпом по высоте, диаметр его основания почти в три раза больше.

Эти вулканические конусы возникли в результате спокойных излияний

очень жидкой лавы, похожей по составу на лаву земных вулканов Гавайских

островов. Следы вулканического пепла на склонах других гор позволяют

предположить, что иногда на Марсе происходили и катастрофические

извержения.

В прошлом огромную роль в формировании марсианского рельефа играла

проточная вода. На первых этапах исследования Марс представлялся астрономам

пустынной и безводной планетой, но когда поверхность Марса удалось

сфотографировать с близкого расстояния, оказалось, что на старых

высокогорьях часто встречаются словно бы оставленные текущей водой

промоины. Некоторые из них выглядят так, будто много лет назад их пробили

бурные, стремительные потоки. Тянутся они иногда на многие сотни

километров. Часть этих "ручьев" обладает довольно почтительным возрастом.

Другие долины очень похожи на русла спокойных земных рек. Своим появлением

они, вероятно, обязаны таянию подземного льда.

Некоторые дополнительные сведения о Марсе удается получить косвенными

методами на основе исследований его природных спутников - Фобоса и Деймоса.

Спутники Марса.

Спутники Марса были открыты 11 и 17 августа 1877 года во время

великого противостояния американским астрономом Асафом Холлом. Такие

названия спутники получили из греческой мифологии: Фобос и Деймос - сыновья

Ареса (Марса) и Афродиты (Венеры), всегда сопровождали своего отца. В

переводе с греческого “фобос” означает “страх”, а “деймос” - “ужас”.

[pic] [pic]

Фобос.

Деймос.

Оба спутника Марса движутся почти точно в плоскости экватора планеты. С

помощью космических аппаратов установлено, что Фобос и Деймос имеют

неправильную форму и в своем орбитальном положении остаются повернутыми к

планете всегда одной и той же стороной. Размеры Фобоса составляют около 27

км, а Деймоса - около 15 км. Поверхность спутников Марса состоит из очень

темных минералов и покрыта многочисленными кратерами. Один из них - на

Фобосе имеет поперечник около 5,3 км. Кратеры, вероятно, рождены

метеоритной бомбардировкой, происхождение системы параллельных борозд

неизвестно. Угловая скорость орбитального движения Фобоса настолько велика,

что он, обгоняя осевое вращение планеты, восходит, в отличие от других

светил, на западе, а заходит на востоке.

Поиски жизни на Марсе.

Долгое время на Марсе велись поиски форм внеземной жизни. При

исследовании планеты космическими аппаратами серии «Викинг» были выполнены

три сложных биологических эксперимента: пиролизное разложение, газовый

обмен, разложение метки. Они основаны на опыте изучения земной жизни.

Эксперимент по пиролизному разложению основывался на определении процессов

фотосинтеза с участием углерода, эксперимент с разложением метки был

основан на допущении о необходимости воды для существования, а эксперимент

по газовому обмену учитывал, что марсианская жизнь должна использовать воду

в качестве растворителя. Хотя все три биологических эксперимента дали

положительный результат, они, вероятно, имеют небиологическую природу и

могут быть объяснены неорганическими реакциями питательного раствора с

веществом марсианской природы. Итак, можно подвести итог, что Марс -

планета, не имеющая условия для возникновения жизни.

Заключение

Мы познакомились с современным состоянием нашей планеты и планет

Земной группы. Будущее нашей планеты, да и всей планетной системы, если не

произойдёт ничего непредвиденного, кажется ясным. Вероятность того, что

установившийся порядок движения планет будет нарушен какой-нибудь

странствующей звездой, невелика, даже в течение нескольких миллиардов лет.

В ближайшем будущем не приходится ожидать сильных изменений в потоке

энергии Солнца. Вероятно, могут повториться ледниковые периоды. Человек

способен изменить климат, но при этом может совершить ошибку. Континенты в

последующие эпохи будут подниматься и опускаться, но мы надеемся, что

процессы будут происходить медленно. Время от времени возможны падения

массивных метеоритов.

Но в основном Солнечная система будет сохранять свой современный вид.

План.

1. Введение.

2. Меркурий.

3. Венера.

4. Земля.

5. Марс.

6. Заключение.

7. Литература.

Планета Меркурий.

[pic]

Поверхность Меркурия.

[pic]

[pic]

Планета Венера.

[pic]

Поверхность Венеры.

[pic] [pic]

Планета Земля.

[pic] [pic]

Поверхность Земли.

[pic] [pic]

Планета Марс.

[pic]

Поверхность Марса.

[pic] [pic]

[pic] [pic]

Вулкан Олимп

Страницы: 1, 2