close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Слайд 1 - Геологічний факультет

код для вставкиСкачать
ОСНОВИ КОСМОХІМІЇ
С.Є.Шнюков
Лекція 6
Попередня лекція:
Сонячна система: Сонце
ОСНОВИ КОСМОХІМІЇ
С.Є.Шнюков
Лекція 6
Сонячна система: Сонце
Сонце - рядовая звезда нашей Галактики.
Сонце - рядовая звезда нашей Галактики.
Поэтому такие проблемы, как источники
энергии С., его строение, образование
спектра, явл. общими для физики Солнца
и других звёзд. Для земного наблюдателя
уникальность С. состоит в том, что это
ближайшая к нам и единственная пока
звезда, поверхность которой можно
подвергнуть детальному изучению.
Зірки: Схематическое представление наиболее населенных
областей на диаграмме Герцшпрунга-Ресселла
В начале нашего столетия выдающиеся
астрономы датчанин Герцшпрунг и
американец Ресселл , что существует
зависимость между светимостью звезд
и их спектральным классом.
Положение звезды на диаграмме
зависит от ее массы, возраста и
химического состава. Со временем
выявился глубокий физический смысл
расположения звезд на диаграмме, и
стали понятными передвижения звезд
по диаграмме в зависимости от
возраста (эволюционные треки).
Классы звезд:
1) главную последовательность;
2) красные гиганты;
3) горизонтальная ветвь;
4) асимптотическую ветвь
сверхгигантов;
5)последовательность белых
карликов;
Наиболее населенной является главная
последовательность, следующие
группы - белые карлики и гиганты.
Заселеність головної
послідовності
Главная последовательность (ГП)
- наиболее населенная область на
диаграмме
Гецшпрунга - Рессела (ГР).
Основная масса звезд на
диаграмме ГР расположена
вдоль диагонали на полосе,
идущей от правого нижнего угла
диаграммы в левый верхний
угол. Эта полоса и называется
главной последовательностью.
Фаза эволюции, соответствующая
главной последовательности,
связана с выделением энергии
в процессе превращения
водорода в гелий, и так как все
звезды ГП имеют один источник
энергии, то положение звезды
на диаграмме ГР определяется
ее массой и в малой степени
химическим составом.
Основное время жизни звезда
проводит на главной
последовательности и поэтому
главная последовательность наиболее населенная группа на
диаграмме ГР (до 90% всех
звезд лежат на ней).
Позиція Сонця у головній послідовності
Мощность излучения Солнца его светимость L ≈ 3,86.1033
эрг/с (3,86×1026 Вт),
эффективная температура
поверхности Тэ= 5780 К.
Солнце относится к звёздамкарликам спектрального
класса G2. На диаграмме
спектр - светимость
(диагр. Герцшпрунга – Ресселла)
Солнце находится в средней
части главной
последовательности, на
которой лежат стационарные
звёзды, практически не
изменяющие своей
светимости в течение многих
миллиардов лет.
Солнце - плазменный шар:
Радиус Солнца R = 6,96.1010 см,
т.е. в 109 раз больше
экваториального радиуса Земли;
Масса С. = 1,99.1033 г, т. е. в 333 000
раз больше массы Земли.
В С. сосредоточено 99,866% массы
Солнечной системы.
Ср. плотность солнечного
вещества 1,41 г/см8, что
составляет 0,256 ср. плотности
Земли (солнечное вещество
содержит по массе свыше 70%
водорода, свыше 20% гелия и ок.
2% др. элементов).
Вращение С. имеет
дифференциальный характер:
экваториальная зона вращается
быстрее (14,4o за сутки), чем
высокоширотные зоны (~10o за
сутки у полюсов). Ср. период
вращения С. 25,38 сут, скорость на
экваторе ок. 2 км/с.
С. имеет 9 спутников-планет,
суммарная масса к-рых
составляет всего лишь 0,13%
массы всей Солнечной системы.
Сонце: джерело енергії та радіальний розподіл температури,
щільності та маси
Джерело енергії – синтез
гелію у межах так
званого
протон-протонного циклу
(“стандартна модель”)
Сонце: внутрішня будова
Сонце:
атмосфера
Атмосферой Солнца называют три внешних слоя Солнца, расположенные выше
конвективной зоны, и состоящие (по числу атомов) в основном из водорода,
10% гелия, 1/1000 углерода, азота и кислорода и 1/10 000 металлов вместе со
всеми остальными химическими элементами.
Атмосферу Солнца принято разделять на фотосферу, хромосферу и корону,
которая переходит в солнечный ветер.
Сонце: атмосфера
Фотосфера
Фотосфера (перевод с греческого "сфера света") - слой атмосферы
звезды, кажущаяся поверхность Солнца, В фотосфере формируется
доходящий до нас непрерывный спектр оптического излучения звезд.
Толщина фотосферы Солнца - 300-400 км. Для Солнца температура в
фотосфере уменьшается с высотой от 8000-10000 К до минимальной
на Солнце температуры около 4300 К.
Плотность фотосферы составляет от 10-8 до 10-9 г/смЗ (концентрация
частиц от 10<15 до 1016/см3), давление около 0.1 атм.
При таких условиях все атомы с небольшими потенциалами ионизации
(например Na, K, Ca) оказываются ионизованными. Остальные
элементы, в том числе водород, энергия ионизации которого 13.6 эВ,
остаются преимущественно в нейтральном состоянии. Фотосфера единственный на Солнце слой, где водород почти нейтрален.
Сонце: атмосфера
Фотосфера
Поверхность Фотосферы Солнца покрыта гранулами.
Размер гранул от 200 до 2000 км,
продолжительность их существования от 1 до 10
мин. Гранулы являются верхушками конвективных
ячеек, расположенных в конвективной зоне.
Фотографии солнечного пятна.
По периферии - сетка гранул
Спектральные линии в гранулах и промежутках между ними смещены соответственно в синюю
и красную стороны. Это означает, что в средней части гранул подфотосферное солнечное
вещество поднимается на поверхность, а на краях гранул стекает вниз. Скорость этих
движений составляет 1 - 2 км/с. Поэтому температура в центре гранул выше, чем на
периферии. "Глубина" гранул, по-видимому, достигает нескольких сотен - тысяч
километров. Грануляция фотосферы практически не зависит от гелиоцентрической широты
и фазы цикла СА.
Сонце: атмосфера
Хромосфера
Хромосфера обнаруживается при полном солнечном затмении как
тонкий окрашенный (розоватый) ободок вокруг Солнца. Отсюда
и ее название.
Толщина около 15*103 км. Концентрация частиц в хромосфере
ниже, чем в фотосфере, и уменьшается с высотой от 1014 до
1010/см3.
Температура в хромосфере растет с высотой неравномерно: в
нижней части - медленно,4500-4800 К, а в средней и верхней
частях - быстро, достигая на границе с короной в переходном
слое значений 106 К . В хромосфере по мере продвижения вверх
последовательно ионизуются водород, гелий и др. химические
элементы.
До высоты 1500 км лежит сравнительно плотная нижняя
хромосфера, а выше простираются средний (1500-4000 км) и
верхний слои, отличающиеся очень неоднородной структурой.
Сонце: атмосфера
Солнечная корона
Самая внешняя и очень разреженная часть атмосферы Солнца, продолжающаяся в виде
движущейся от Солнца плазмы - солнечного ветра (поток протонов и электронов) - в
межпланетное пространство.
Между хромосферой и короной находится переходная область, плотность в которой меняется
от 10-12 до 10-15 г/см3 (концентрация частиц - от 1012 до 109/см3), а температура - от 1*104 до
1,5*106 К.
Корону можно условно разделить на три зоны: внутреннюю (r < 1,3RC), среднюю (1,3 < r < 2,5
RC ) и внешнюю (r > 2,5 RC ).
Средняя температура короны 1,5*106 К. С высотой температура короны меняется мало.
Плотность короны у переходной области ~ 10-15 г/смЗ (концентрация частиц 108 см-3), а на
расстоянии 3RC плотность ~ 6*10-19 г/смЗ, (концентрация 4*105 см-3).
По своему составу корональный газ сходен с фотосферным. Атомы почти полностью
лишены всех своих электронов, т.е. корона представляет собой практически полностью
ионизированную плазму.
Структура короны сложна, и включает крупные образования, удаляющиеся от Солнца в
виде "лучей". Плотность вещества в них на порядок выше, чем в окружающей короне.
Сонце: розповсюдженість хімічних елементів
Излучение Солнца
возникает в тонком
поверхностном слое фотосфере (1/2000 R
≈ 350 км). Хромосфера
и корона практически
свободно пропускают
непрерывное оптич.
излучение
фотосферы.
Фотосфера испускает
непрерывное
тепловое излучение
примерно как
абсолютно чёрное
тело, нагретое до 6000
К.
Сонце: розповсюдженість хімічних елементів
Верхняя часть фотосферы, хромосфера и корона
прозрачны для частот непрерывного спектра.
Однако в некоторых частотах, определяемых
строением присутствующих атомов, эти слои
непрозрачны.
Поэтому в спектре появляются линии поглощения
(фраунгоферовы линии). Сейчас
отождествлено свыше 30 000 таких линий
более чем 70 хим. Элементов и достоверно
оценена их распространенность.
Наиболее обилен водород, атомов гелия в ~10 раз
меньше, атомов всех других элементов меньше тысячной доли числа атомов
водорода. В областях с меньшими
температурами (~ 4000-5000 К) образуются
простейшие молекулы: СН, CN и др.
Сонце: розповсюдженість хімічних елементів
(число атомом на 106 атомов Si)
H, He
C, O, Mg, Si
Fe
Zr
Ba
Pt, Pb
Li
Встановлено максімуми H, He та закономірне зниження розповсюдженості з зростанням Z.
Важливим є значне відхилення соняшної розповсюдженості від даних для Землі (Si, O !!!)
та дуже добра узгодженість з даними, які одержані для метеоритів (хондритів).
ОСНОВИ КОСМОХІМІЇ
С.Є.Шнюков
Лекція 6
Попередня лекція:
Сонячна система: Сонце
ОСНОВИ КОСМОХІМІЇ
С.Є.Шнюков
Лекція 7
Сонячна система: інші складові
До складу Сонячної системи, крім Сонця,
входять:
1) планети та їх супутники
2) астероїди
3) малі тела пояса Койпера
4) комети
5) метеорні тіла
6) міжпланетний (космічний) пил
7) соняшний вітер
Перш ніж розглянути ці складові частини Сонячної
системи треба нагадати
астрономічні одиниці виміру відстані:
СВЕТОВОЙ ГОД, light year (св. г., ly) — внесистемная единица длины, равная
расстоянию, которое преодолевает свет за год. Более точно, это расстояние, которое
проходит фотон в вакууме, не испытывая влияния гравитационных полей, за один
тропический год, отнесённый к эпохе 1900,0 (он равен по определению
31 556 925,9747 секунды СИ). Учитывая, что скорость света в вакууме равна 299 792 458 м/с,
световой год равен 9 460 528 177 426,82 км (то есть примерно 9,5 триллионов километров).
АСТРОНОМИЧЕСКАЯ ЕДИНИЦА, astronomical unit (а.е., au) —
внесистемная, исторически сложившаяся единица измерения расстояний. 1 а.е. =
149 597 870.610 км ~ 150 млн. км. Астрономическая единица приблизительно равна
среднему расстоянию между Землёй и Солнцем (большая полуось орбиты Земли равна
1,000 000 036 406 а.е. Применяется в основном для измерения расстояний между объектами
Солнечной системы, внесолнечных систем , а также между компонентами двойных звёзд.
ПАРСЕК, parsec (пк, pc ) — единица расстояния в астрономии, равная 206 265
астрономическим единицам (а.е.), или 3,258 светового года, или 3,086×1013 км.
Для измерения внегалактических расстояний используются также кратные единицы:
килопарсек (1 кпк = 1000 пк), мегапарсек (1 Мпк = 106 пк), гигапарсек (1 Гпк = 109 пк).
Миллипарсеки (мпк = 0.001 пк) применяются редко.
1 пк = 206 265 а. е. = 3,08568×1016 м = 3,2616 световых лет
Астрономічні одиниці виміру відстані:
Название ПАРСЕК происходит от параллакс угловой секунды и обозначает расстояние до
объекта, годичный тригонометрический параллакс которого равен одной угловой секунде.
Согласно другому эквивалентному определению, парсек — это такое расстояние, с которого
средний радиус земной орбиты (равный 1 а. е.), перпендикулярный лучу зрения, виден под
углом одна угловая секунда (1″).
Величина угла, выраженная в радианах
(безразмерная величина !), равна отношению
длины дуги окружности к длине её радиуса,
Очевидно, 180° = π. Отсюда вытекает
тривиальная формула пересчёта из
градусов, минут и секунд в радианы и
наоборот.
α[рад] = (π / 180) × α[°]
α[°] = (180 / π) × α[рад]
где: α[рад] — угол в радианах, α[°] — угол в
градусах.
1 рад = 57.2957795°
Паралла́кс (греч. «смена, чередование») — изменение видимого положения объекта
относительно удалённого фона в зависимости от положения наблюдателя.
Зная расстояние между точками наблюдения (D - база) и угол смещения, можно определить
расстояние до объекта по формуле (для малых углов): L = D/α,
где угол α выражен в радианах. Параллакс используется в геодезии и астрономии для
измерения расстояния до удалённых объектов. На явлении параллакса основано
бинокулярное зрение.
Астрономічні одиниці виміру відстані:
•1 астрономическая единица составляет 4,85×10−6 парсека;
•По состоянию на ноябрь 2005, космический аппарат «Вояджер-1» (запуск – 1977 г.)
находится на расстоянии от Солнца 0,00047 пк = 0,47 мпк (~15 млрд. км);
•Диаметр облака Оорта около 0,6 пк;
•Расстояние от Солнца до ближайшей звезды (Проксима Центавра) составляет примерно
1,3 парсека;
•Расстояние до центра нашей Галактики — около 8 килопарсек, диаметр Галактики
приблизительно 30 кпк;
•Расстояние до туманности Андромеды 0,77 мегапарсека;
•Ближайшее крупное скопление галактик, скопление Девы, находится на расстоянии 18 Мпк;
•До горизонта наблюдаемой Вселенной — около 4 Гпк (если измерять расстояние
пройденное регистрируемым на Земле светом) или около 24 Гпк (если оценивать
современное - с учетом расширения Вселенной - расстояние до тех объектов, которые это
излучение испустили).
•1 а.е. ~ 500 световым секундам, то есть свет доходит от Солнца до Земли примерно за 500
секунд.
Інші складові частини Сонячної системи: планети
Планеты - небесные тела, движущиеся вокруг Солнца в его гравитац. поле. Масса П. слишком
мала для того, чтобы внутри её могли протекать характерные для звёздных недр ядерные
реакции. В Солнечной системе 9 планет. Планеты обнаружены и у других звезд.
Інші складові частини Сонячної системи: планети
Зовнішні зони
Сонячної системи
Інші складові частини Сонячної системи: планети
Планети
земної
групи
Планети-гіганти
Планеты делятся на 2 группы:
Планеты земного типа (Меркурий, Венера, Земля, Марс) и планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн,
Уран, Нептун). О Плутоне известно очень мало, но, по-видимому, он ближе по своему
строению к П. земной группы. Особое положение занимает Луна. Хотя она явл. спутником
Земли, отношение её массы к массе Земли велико (1/81) и есть основание рассматривать
систему Земля - Луна как двойную планету. Двойной планетой является Плутон, имеющий
массивный спутник Харон (в 2,5 раза меньший).
П.-гиганты имеют многочисленные семейства спутников. Юпитер, Сатурн и Уран, кроме того,
обладают кольцами, состоящими из множества мелких тел.
Інші складові частини Сонячної системи: планети
6
Планети земної групи
5
Густина, г/см3
4
3
Луна
Сонце
Планети-гіганти
2
Плутон
1
0
0,001
0,1
10
1000
100000
10000000
Маса планети/масса Землі
Различия П.-гигантов и П. земной группы: П.-гиганты значительно больше по размерам и массе,
меньше по плотности, быстрее вращаются. 98% суммарной массы П. Солнечной системы.
Тепловой поток из недр Юпитера и Сатурна примерно равен по величине потоку, получаемому ими от Солнца. Тепловой поток из
недр Земли пренебрежимо мал по сравнению с поступающим от Солнца. Это верно и для др. П. земной группы.
Інші складові частини Сонячної системи: планети
Третий закон Кеплера:
Квадраты периодов обращений планет вокруг Солнца пропорциональны
кубам больших полуосей их эллиптических орбит.
Открыт немецким астрономом Иоганном Кеплером в начале XVII века.
Інші складові частини Сонячної системи: планети
Большие полуоси
орбит планет хорошо
следуют правилу
Тициуса – Боде.
Красным выделен
теоретический
график, синим –
реальные размеры
орбит.
Обратить внимание на
положение пояса
астероидов !!!
В 1766-1772 гг. Иоганном Тициусом и Иоганном Боде, предложено, так называемое правило Тициуса – Боде,
выражающее средние расстояния планет от Солнца как:
а = 0,1∙(3∙2n–2 + 4) а.е.,
где n = 1 для Меркурия, 2 для Венеры, 3 для Земли и так далее. В полученном ряду цифр место для шестой
планеты отсутствовало. В 1781 году был открыт Уран. Формула для него предсказывала 19,6 а.е.
Действительное значение среднего расстояния составило 19,19 а.е.
Інші складові частини Сонячної системи: астероїди
Астероиды – тела размером 1-1500 км, у них нет
атмосферы и гидросферы. Форма астероидов
самая разнообразная: от шаровой до
сигарообразной.
У астероидов большие различия в составе
поверхности, что подтверждается их
способностью отражать свет: у одних
астероидов коэффициент отражения лишь 3 %,
что делает структуру их поверхности похожей на
свежевспаханный чернозем или новую
автомобильную покрышку, тогда как у других он
приближается к 50 %, как если бы она была
покрыта меловыми отложениями. Так,
поверхность астероида 52 Европа имеет альбедо
всего 0,03, а Веста имеет альбедо 0,28.
Астероид Гаспра имеет
неправильную форму.
На фотографии зонда
«Галилео» видны кратеры
вплоть до 160 м в
поперечнике.
Периоды осевого вращения астероидов
различаются в десятки раз: у некоторых малых
планет это часы, у других – сутки.
В настоящее время известно более
12 000 астероидов, однако их общее число
оценивается в 30–50 тысяч. Считается, что число
астероидов размером более 200 км порядка
тридцати. Астероидов размером от 80 км до
200 км – порядка тысячи.
Інші складові частини Сонячної системи: астероїди
Більшість астероїдів
зосереджена у «поясі
астероїдів»:
Местоположение
8777 астероидов в
полночь 1 января
2000 года.
Плотность астероидов
обычно лежит в
пределах от 2 до
8 г/cм3.
Інші складові частини Сонячної системи: астероїди
Большие полуоси
орбит планет хорошо
следуют правилу
Тициуса – Боде.
Красным выделен
теоретический
график, синим –
реальные размеры
орбит.
Обратить внимание на
положение пояса
астероидов !!!
В 1804 году немецкий ученый Ольберс высказал знаменитую гипотезу о разрыве
гипотетической планеты Фаэтон между Марсом и Юпитером и образования
астероидов – ее обломков. Однако эта гипотеза не подтвердилась. Подробные
математические расчеты показывают, что астероиды произошли от дробления не
одного, а нескольких тел большого размера.
Інші складові частини Сонячної системи:
малі тіла поясу Койпера
В 1951 году Джерард Петер Койпер,
нидерландский и американский астроном,
высказал гипотезу о существовании
резервуара малых тел за орбатой Нептуна пояса Койпера,. Первый объект
расположенный на расстоянии 41 а.е., был
открыт в 1992 году. В настоящее время
открыто более 400 подобных объектов,
размеры которых превышают 200 км,
находящихся далеко за орбитой Нептуна и
Плутона.
По современным оценкам, в поясе Койпера
до 35 000 объектов размерами свыше
100 км, а общая численность тел, по
расчетам специалистов, оценивается в
несколько миллиардов. Следовательно,
пояс Койпера имеет полную массу, в сотни
раз большую, чем пояс астероидов между
орбитами Марса и Юпитера.
Інші складові частини Сонячної системи:
малі тіла поясу Койпера
Открытия таких крупных
объектов пояса Койпера лишний
раз подтверждает, что Плутон
(+Харон) – не девятая планета
Солнечной системы, а лишь
крупнейший объект пояса
Койпера. Однако, пока решено
сохранить за ним статус
планеты.
Інші складові частини Сонячної системи:
малі тіла поясу Койпера
Большие полуоси
орбит планет хорошо
следуют правилу
Тициуса – Боде.
Красным выделен
теоретический
график, синим –
реальные размеры
орбит.
Обратить внимание
на положение
Плутона !!!
Вполне возможно, что принадлежность Плутона (+Харон) к числу объектов
пояса Койпера объясняет его отклонение от правила Тициуса – Боде. Однако,
пока за Плутоном условно сохраняется статус девятой планеты Солнечной
системы,
Інші складові частини Сонячної системи: комети
Кометы открывают ежегодно. В
среднем их открывается около 20 в
год. Доступно наблюдениям порядка
50 комет, а за всю историю
человечества наблюдалось около
двух тысяч появлений комет
Комета, названная в честь астронома
Ричарда Уэста, открывшего ее в
1975 году. Проходя возле Солнца, комета
стала одной из самых ярких за
последние несколько десятков лет.
Фотография сделана в марте 1976 года.
Інші складові частини Сонячної системи: комети
Источник комет:
В 1950 году голландский космогонист
Ян Оорт, проанализировав
распределение орбит известных
тогда комет, обнаружил, что большие
полуоси их первичных орбит
группируются к области, удаленной
на расстояния более 200 000 а.е. Оорт
предположил, что Солнечная система
окружена гигантским облаком
кометных тел, находящихся на
расстояниях от 20 000 до 200 000 а.е. .
Облако Оорта – гигантское
сферическое скопление кометного
вещества. В сосредоточено около
1012–1013 комет, обращающихся вокруг
Солнца на расстояниях от 3000 до
160 000 а.е., что составляет половину
расстояния до ближайших звезд.
Под влиянием возмущений ближайших звезд некоторые кометы навсегда покидают Солнечную систему.
Другие, наоборот, по сильно вытянутым орбитам устремляются к Солнцу и благодаря резкому усилению
потока солнечной радиации становятся обычными кометами. Там, под действием тяготения планет-гигантов,
они могут перейти на эллиптические орбиты.
Інші складові частини Сонячної системи: комети
Для комет типичны элиптические
орбиты:
Комета Галлея движется по
эллиптической орбите в направлении,
противоположном направлению
вращения планет.
Комета Галлея в небе над
штатом Джорджия, США.
(1986 г.).
Период обращения вокруг Солнца
кометы Галлея 76 лет,
Інші складові частини Сонячної системи: комети
При каждом сближении с Солнцем комета теряет некоторую часть своей массы в
виде газа и пыли, выбрасываемых в голову и в хвост. При этом головы комет
иногда достигают размеров, превышающих размеры Солнца, а хвосты имеют
порой длину больше 1 а.е. Комета 1888 года имела хвост, размеры которого
превосходили расстояние от Солнца до Юпитера!
Самая яркая центральная часть головы кометы, кометное ядро представляет
собой ледяную глыбу, состоящую из смеси замерзшей воды и замороженных
газов с вкраплениями тугоплавких каменистых и металлических частиц,
метеорного вещества. Главные компоненты – простые соединения водорода,
кислорода, углерода и азота.
По данным АМС «Вега-1», «Вега-2», «Джотто».
(1986) ядро кометы Галлея представляет собой
космическое тело размером 14×7,5×7,5 км и массой
6∙1014 кг. Ядро кометы медленно вращается с периодом
53 часа. Поверхность кометы очень темная, альбедо
0,04. Температура поверхности на расстоянии 0,8 а.е.
была около 360 К. В выбрасываемых струях были
обнаружены углекислый газ и пыль. Каждую секунду
возле перигелия комета выбрасывает 45 тонн газа и
8 тонн пыли.
Ядро кометы Галлея,
сфотографированное космическим
аппаратом «Джотто». Март 1986 года.
Інші складові частини Сонячної системи: комети
Структура ядра
одной из комет.
Інші складові частини Сонячної системи: комети
Комета Шумейкеров–Леви-9 в 1992 году сблизилась с Юпитером и
была разорвана силой его тяготения, а в июле 1994 года ее осколки
столкнулись с Юпитером, вызвав фантастические эффекты в
атмосфере планеты.
Інші складові частини Сонячної системи:
метеорити
Метеорное тело
– это фрагмент породы или скопление пыли в
космическом пространстве. Поверхность Земли постоянно бомбардируется
небесными телами самых разных размеров. Метеором называется световое
явление, возникающее на высоте от 80 км до 130 км от поверхности Земли при
вторжении в земную атмосферу частиц – метеорных тел. Метеоры, достигшие
поверхности Земли называют метеоритами. Скорости движения метеорных
тел различны – от 11 до 75 км/с. Кроме единичных, спорадических метеоров,
можно наблюдать и метеорные потоки.
Многие метеорные потоки являются периодическими. Это остатки
разрушенных комет:
Інші складові частини Сонячної системи:
метеорити
Каменные метеориты (85 %)
Железные метеориты (10 %)
Метеориты – фрагменты
Железо-каменные
метеориты (5 %)
древнейшего вещества
Солнечной системы.
Сохраняет информацию о
процессах образования
Солнца и планеты.
Інші складові частини Сонячної системи:
метеорити
Местоположение
известных ударных
кратеров.
Метеоритный кратер в штате
Аризона (США). Его диаметр
составляет 1200 м, а глубина
175 м. Вал кратера поднят над
окружающей пустыней на
высоту около 37 м. Возраст
кратера 5000 лет,
Інші складові частини Сонячної системи:
метеорити
Редкий, почти
курьезный случай:
этот автомобиль был
поврежден ударом
12-килограммового
метеорита.
Інші складові частини Сонячної системи:
метеорити
Кратеры обычны для многих планет и их спутников,
особенно лишенных атмосферы
Типичный
лунный
кратер:
Кратер Ван де
Грааф
шириной
243 км.
Інші складові частини Сонячної системи:
міжпланетний (космічний) пил
Межпланетная пыль образуется за счет разрушение астероидов и
комет. Концентрация межпланетного вещества на некотором
расстоянии от Земли (то есть исключая околоземную составляющую)
около 10–22 г/см3, что в 100–1000 раз выше плотности газопылевых
межзвездных облаков. Общее количество пылевого вещества внутри
орбиты Земли оценивается в 1018 кг, то есть примерно равно массе
одного астероида.
Размеры пылинок в межпланетной среде 0,1–10 мкм.
Мелкие пылинки выметаются из Солнечной системы
давлением солнечного ветра. Предполагается, что в облаке
Оорта находится огромное количество пыли.
Более крупные частицы падают на Солнце за счет
взаимодействия с сонечным светом (эффект Пойнтинга –
Робертсона). Частица размером 2 мкм упадет на Солнце
всего за 2000 лет.
Зодиакальный свет – одно из доказательств наличия
пыли в космическом пространстве около Земли.
Зодиакальный свет – светлая область, вытянутая вдоль
эклиптики и наблюдаемая в экваториальных широтах
Земли после захода Солнца или перед самым восходом.
Зодиакальный свет – это эффект рассеяния солнечного
света на межпланетной пыли.
Інші складові частини Сонячної системи:
соняшний вітер
Солнечный ветер – это
потоки разреженного газа и
плазмы, истекающие из
солнечной короны во всех
направлениях. Солнечный
ветер, в основном состоящий
из протонов, альфа-частиц и
электронов, удаляется от
Солнца со скоростями 400–
500 км/с (возле Земли).
Взаимодействуя с
магнитосферами и
атмосферами планет,
солнечный ветер искажает их
форму, вызывает в них
химические реакции,
ионизацию газа и его
свечениею
Інші складові частини Сонячної системи:
сонячний вітер
Солнечный ветер «выдувает» вокруг Солнца каверну, свободную от
межзвездной плазмы (гелиосферу), которая простирается за орбиту
Плутона; ее граница пока точно не установлена.
Таким чином, ми зробили короткий огляд
всіх складових Сонячної системи:
1) планети та їх супутники
2) астероїди
3) малі тела пояса Койпера
4) комети
5) метеорні тіла
6) міжпланетний (космічний) пил
7) сонячний вітер
Підкреслені складові детально
розглядаються у подальших лекціях
ОСНОВИ КОСМОХІМІЇ
С.Є.Шнюков
Лекція 7
Попередня лекція:
Сонячна система: інші складові
ОСНОВИ КОСМОХІМІЇ
С.Є.Шнюков
Лекція 8
Склад та будова планет земної
групи: Земля та Місяць
Планети Сонячної системи:
Планеты делятся на 2 группы:
Планеты земного типа (Меркурий, Венера, Земля, Марс) и планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн,
Уран, Нептун). О Плутоне известно очень мало, но, по-видимому, он ближе по своему
строению к П. земной группы. Особое положение занимает Луна. Хотя она явл. спутником
Земли, отношение её массы к массе Земли велико (1/81) и есть основание рассматривать
систему Земля - Луна как двойную планету. Двойной планетой является Плутон, имеющий
массивный спутник Харон (в 2,5 раза меньший).
П.-гиганты имеют многочисленные семейства спутников. Юпитер, Сатурн и Уран, кроме того,
обладают кольцами, состоящими из множества мелких тел.
Планети Сонячної системи:
6
Планети земної групи
5
Густина, г/см3
4
3
Луна
Сонце
Планети-гіганти
2
Плутон
1
0
0,001
0,1
10
1000
100000
10000000
Маса планети/масса Землі
Различия П.-гигантов и П. земной группы: П.-гиганты значительно больше по размерам и массе,
меньше по плотности, быстрее вращаются. 98% суммарной массы П. Солнечной системы.
Тепловой поток из недр Юпитера и Сатурна примерно равен по величине потоку, получаемому ими от Солнца. Тепловой поток из
недр Земли пренебрежимо мал по сравнению с поступающим от Солнца. Это верно и для др. П. земной группы.
Земля
Земля – движется вокруг Солнца по близкой к круговой орбите,
радиус которой – 149,6 млн. км = 1 астрономической единице.
Период обращения по орбите (1 год) =365,256 земных суток. Средняя
скорость движения по орбите – 29,8 км/с. Период вращения вокруг
оси – звездные сутки – 23h56m4,099s. Наклон земного экватора к
орбите составляет 23°27' и обеспечивает смену времен года.
Масса Земли равна М = 5,974∙1024 кг, средняя плотность 5,515 г/см3.
Экваториальный радиус планеты составляет R = 6 378 км. Земля
имеет грушевидную форму, называемую геоидом. Сжатие
составляет 0,0034 (полярный радиус равен R = 6 356 км).
Сплюснутость Земли с полюсов объясняется вращением.
Ускорение свободного падения на поверхности составляет, в
среднем, g = 9,78 м/с2: у полюсов больше, на экваторе меньше.
Земля: гравітаційне поле
По данным о небольших
изменениях расстояния
между двумя
идентичными
орбитальными
спутниками GRACE
(Gravity Recovery and
Climate) была построена
точная карта
гравитационного поля
Земли. Красным цветом
на карте отмечены
участки с повышенной
гравитацией, а голубым с пониженной.
Головні особливості
Землі як планети:
1. Висока
диференціація
речовини та складна
внутрішня будова
Відношення
щільностей
Кора/Земля=2,8/5,5
Головні особливості Землі
як планети:
1. Висока диференціація
речовини та складна внутрішня
будова
Поліморфізм головних фаз земної речовини, зміна
складу: Si, K, Na – Fe,Mg
Головні особливості Землі
як планети:
2. Наявність магнітного поля
(зумовлене існуванням рідкого зовнішнього ядра)
Схоже на поле одноріднох намагниченої
сфери з магнитною віссю, яка нахилена на
11,5° до вісі обертання Землі. Тому магнітні
полюси не співпадають з географічними. За
даними палеомагнітних досліджень
положення магнітних полюсів неодноразово
змінювалось. Силові лінії магнітного поля
Землі деформовані сонячним вітром
таутворюють «пастки» для його часток радіаційні пояси (пояс Ван-Аллена)
Магнітні бурі зумовлюються
хромосферними спалахами на Сонці.
Заряджені частки можуть проникати в
атмосферу та збуджувати її атоми. Це
зумовлює явище, яке зветься
полярним сяйвом.
Головні особливості Землі
як планети:
3. Висока сучасна ендогенна
активність
Типовим та дуже масштабним проявом є
тектоніка літосферних плит, яка
призвела та призводить до
принципових змін земної поверхні.
Це наочна ілюстрація функціонування
геохімічної системи мантія-кора – тобто
процесу диференціації Землі
Зони спредингу
Зони субдукції
Острівні дуги
Океанічні острови
Мантійна конвекція
Головні особливості Землі
як планети:
3. Висока сучасна ендогенна
активність
Зони спредингу
Зони субдукції та
острівні дуги
Головні особливості Землі
як планети:
3. Висока сучасна ендогенна
активність
Серединно-атлантичний хребет –
типова зона средингу.
На острові Ісландія цей процес
можна спостерігати на суші.
Головні особливості Землі
як планети:
3. Висока сучасна ендогенна
активність
Наслідок постійного руху
Тихоокеанської
літосферної плити –
ланцюг відносно
невеликих вулканів
Гавайських островів
(«гаряча пляма» займала
фіксоване положення).
Для порівняння – величезний (27 км) вулкан
Олімп на Марсі. Він формувався в умовах
стабільного стану кори (відсутність руху
літосферних плит
Головні особливості Землі
як планети:
4. Наявність потужної атмосфери
Основные составляющие атмосферы Земли –
азот и кислород. Остальные газы: водяной пар,
углекислота, неон, метан, водород и другие –
составляют около 1 %. Давление атмосферы на
уровне моря – 1 атм = 101325 Па = 760 мм рт. ст.
Головні особливості Землі
як планети:
4. Наявність потужної атмосфери
Поглощение
электромагнитного
излучения
атмосферой.
Земная атмосфера не пропускает жесткое коротковолновое
излучение. Одним из важнейших газов, поглощающих
ультрафиолетовые лучи, является озон. Из-за ухудшения
экологической обстановки, прежде всего, из-за выброса в атмосферу
фреона и других активных веществ, его количество резко
уменьшилось, над Антарктидой и некоторыми другими районами
Земли образовались озоновые дыры. Справедливости ради
заметим, что существует другое мнение, заключающееся в том, что
озоновые дыры – одно из проявлений солнечной активности.
Головні особливості Землі
як планети:
5. Наявність гідросфери
Жидкая оболочка Земли, которая занимает 361 млн. км2 или 70,8 % поверхности
Земли, называется гидросферой. В океанах Земли сосредоточено 97 % всех
запасов воды (около 1021 кг). Часть воды находится в виде льда и снега в
полярных шапках, а также в атмосфере. Средняя глубина Мирового океана –
3 900 м, максимальная глубина – 11 000 м (Марианский желоб в Тихом океане).
Середній хімічний склад Землі: головні компоненти
Тверда Земля
Гідросфера
15,2% Si
Атмосфера
Сумарна частка гідросфери та атмосфери у масі
Землі не перевищує 0,025 wt%. Тому за середній
склад Землі приймаємо оцінку, яку одержано
для її «твердої частини». Неузгодженість різних
джерел не є суттєвою.
Земля: розповсюдженість хімічних елементів у
верхній частині континентальної кори
log(число атомом на 106 атомов Si)
Сонце: розповсюдженість хімічних елементів
(число атомом на 106 атомов Si)
H, He
C, O, Mg, Si
Fe
Zr
Ba
Pt, Pb
Li
Встановлено максімуми H, He та закономірне зниження розповсюдженості з зростанням Z.
Важливим є значне відхилення соняшної розповсюдженості від даних для Землі (Si, O !!!)
та дуже добра узгодженість з даними, які одержані для метеоритів (хондритів).
Земля: Разница атомной распространенности элементов в верхней части
континентальной коры ( nEC ) и CI-хондритах ( nCI )
Луна
Луна – единственный спутник Земли. Она вращается вокруг
Земли по орбите, большая полуось которой равна
383 398 км. Плоскость лунной орбиты наклонена к
плоскости эклиптики под углом 5°09´. Период обращения
равен 27 сут 7 час 43 мин. Поскольку время одного оборота
Луны вокруг Земли в точности равно времени одного
оборота ее вокруг оси, Луна постоянно повернута к Земле
одной и той же стороной. Луна – самый яркий объект на
небе после Солнца.
Наиболее исследована (после Земли)
Планети Сонячної системи:
6
Планети земної групи
5
Густина, г/см3
4
3
Луна
Сонце
Планети-гіганти
2
Плутон
1
0
0,001
0,1
10
1000
100000
10000000
Маса планети/масса Землі
Различия П.-гигантов и П. земной группы: П.-гиганты значительно больше по размерам и массе,
меньше по плотности, быстрее вращаются. 98% суммарной массы П. Солнечной системы.
Тепловой поток из недр Юпитера и Сатурна примерно равен по величине потоку, получаемому ими от Солнца. Тепловой поток из
недр Земли пренебрежимо мал по сравнению с поступающим от Солнца. Это верно и для др. П. земной группы.
Головні особливості Місяця:
Масса спутника Земли составляет
7,3476∙1022 кг (в 81,3 раз меньше массы
Земли), средняя плотность ρ = 3,35 г/см3,
экваториальный радиус – 1 737 км.
Сжатие с полюсов практически
отсутствует.
Ускорение свободного падения
g = 1,63 м/с2.
Плотность Луны сравнима с плотностью
земной мантии. Поэтому у Луны либо
нет, либо очень незначительное
железное ядро.
Мощность:
Коры: 60–100 км.
Верхней мантии: 400 км.
Средней мантии: 600 км.
Нижней мантии: 400 км.
Ядро Луны: с глубины 1500 км. Оно
почти не содержит железа. Поэтому Луна
имеет очень слабое магнитное поле
(<0,0001 земного).
Итак:
•Слабо дифференцирована
•Нет магнитного поля
•Современная эндог. активность
слаба
•Нет атмосферы и гидросферы
Середній хімічний склад Місяця: головні компоненти
Тверда
Земля
Місяць
http://www.meteorites.ru/menu/moon/
МАТЕРИКОВЫЕ ПОРОДЫ - по минеральному составу лунные материковые породы относятся к породам
анортозит-норит-троктолит-габбровой серии.
ИМПАКТИТЫ - представлены брекчиями, ударными расплавами и гранулитами. Они являются продуктами
преобразования (дробления, смешения, плавления, перекристаллизации) первичных изверженных пород в
ходе интенсивной метеоритной бомбардировки Луны около 4 млрд. лет назад
МОРСКИЕ ПОРОДЫ - образуют тонкие покровы во впадинах лунных морей и составляют около 1% лунной
коры. Это эффузивные магматические породы, состоящие в основном из клинопироксена и плагиоклаза и
относящиеся к группе габбро-базальта.
Излияния морских базальтов на поверхность Луны происходили менее 4 млрд. назад после окончания тяжелой
бомбардировки. Морские базальты разделяются в основном по содержанию титана и алюминия:
1. Базальты с высоким содержанием титана (TiO2 >8 вес.%). Это породы, собранные экспедициями «Аполлон 11 и 17»
2. Базальты с низким содержанием титана и бедные алюминием (TiO2 2-6 вес.%, Al2O3 < 12 вес.%). Эта группа
объединяет породы экспедиций «Аполлона 12 и 15».
3. Базальты с низким содержанием титана, богатые алюминием (TiO2 3-6 вес.%, Al2O3 12-15 вес.%). К этому типу
относятся базальты, доставленные «Луной-16»
4.Базальты с очень низкими содержаниями титана (TiO2 <1 вес.%), опробованные в основном «Луной-24».
Середній хімічний склад Місяця: головні компоненти
Mg; 17,37
etc; 1,39
Місяць
O; 41,42
Ca; 6,37
Fe; 9
Al; 5,83
Si; 18,62
Тверда Земля
Місяць приблизно = складу Земної Мантії.
Особливості:
15,2% Si
Низькі концентрації летких елементів
Низька окисленість Fe
Eu2+/(Eu2++Eu3+) = 0,7
ОСНОВИ КОСМОХІМІЇ
С.Є.Шнюков
Лекція 8
Попередня лекція:
Склад та будова планет земної
групи: Земля та Місяць
ОСНОВИ КОСМОХІМІЇ
С.Є.Шнюков
Лекція 9-10
Склад та будова планет земної
групи: Меркурій, Венера та Марс
Планети Сонячної системи:
Планеты делятся на 2 группы:
Планеты земного типа (Меркурий, Венера, Земля, Марс) и планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн,
Уран, Нептун). О Плутоне известно очень мало, но, по-видимому, он ближе по своему
строению к П. земной группы. Особое положение занимает Луна. Хотя она явл. спутником
Земли, отношение её массы к массе Земли велико (1/81) и есть основание рассматривать
систему Земля - Луна как двойную планету. Двойной планетой является Плутон, имеющий
массивный спутник Харон (в 2,5 раза меньший).
П.-гиганты имеют многочисленные семейства спутников. Юпитер, Сатурн и Уран, кроме того,
обладают кольцами, состоящими из множества мелких тел.
Планети Сонячної системи:
6
Планети земної групи
5
Густина, г/см3
4
3
Луна
Сонце
Планети-гіганти
2
Плутон
1
0
0,001
0,1
10
1000
100000
10000000
Маса планети/масса Землі
Различия П.-гигантов и П. земной группы: П.-гиганты значительно больше по размерам и массе,
меньше по плотности, быстрее вращаются. 98% суммарной массы П. Солнечной системы.
Тепловой поток из недр Юпитера и Сатурна примерно равен по величине потоку, получаемому ими от Солнца. Тепловой поток из
недр Земли пренебрежимо мал по сравнению с поступающим от Солнца. Это верно и для др. П. земной группы.
Меркурій
Меркурій – найменьша планета
Сонячної системи.
Відстань до Сонця – 0,387 а.о.
(~ 75 млн км)
Період обертання:
навколо Сонця – 88 діб.
навколо своєї вісі – 176 діб.
Супутники відсутні.
Детальні дослідження:
“Маринер-10” (1974 р.)
“Месенджер” (2008 р.)
Меркурій
Елементи
поверхні:
1. Рівнини
2. Ескарпи
3. Кратери
Меркурій
Кратери:
Поверхность
Меркурия усеяна
сеткой из кратеров
разных размеров,
совсем как
поверхность Луны.
Их распределение по
размерам аналогично
лунному. Большая
часть кратеров
образовалась в
результате падения
метеоритов.
На Меркурии есть
горы, высота
наиболее высоких
достигает 2–4 км.
Меркурій
Рівнини:
На поверхности планеты были
обнаружены гладкие округлые
равнины,
названные
по
сходству с лунными «морями»
бассейнами. Наибольший из них,
Калорис, имеет в диаметре
1300 км (океан Бурь на Луне –
1800 км). Появление долин
объясняется
интенсивной
вулканической деятельностью,
которая совпала по времени с
формированием
поверхности
планеты.
Бассейн Калорис образовался, вероятно,
в результате столкновения Меркурия с
большим небесным телом на раннем
этапе геологической истории Меркурия.
Бассейн является результатом истечения
лавы
из
недр
планеты
после
столкновения. Его плоское дно окаймлено
разломами и извилистыми гребнями гор.
Меркурій
Ескарпи:
На Меркурии встречается также необычная деталь рельефа – эскарп.
Это выступ высотой 2–3 км, разделяющий два района поверхности.
Эскарпы образовались как сдвиги при раннем сжатии планеты?
На слайде – эскарп на поверхности Меркурия:
слева – снимок с Маринера
в центре – вид с более близкого расстояния
справа – механизм образования эскарпа.
Сравнить с плитовой тектоникой Земли!
Меркурій
Атмосфера та гідросфера:
Установлена очень разреженная
атмосфера состоящая из инертных
газов – гелий, аргон, ксенон, неон.
Южный полюс
Меркурия
В полярных областях Меркурия, возможно, имеется водяной лед.
Альбедо Меркурия крайне низкое, около 0,11.
Перепады температур из-за смены времен года, вызванной вытянутостью
орбиты, на дневной стороне достигают 100°С.
Максимальная температура поверхности +410°С.
Средняя температура ночного полушария рана –162°С.
Температура подсолнечной точки на среднем расстоянии Меркурия от Солнца
равна +347°С.
Температура поверхности планеты достаточна, чтобы расплавить Pb или Sn.
Меркурій
Головні особливості:
1. Достатньо диференційована планета – середня щільність 5,45
г/см3, щільність базальтів? поверхні ~ 3,1 г/см3, а ядра? - 10 г/см3
???.
2. Зареєстровано магнітне поле з напруженістю = 0,7 поля Землі. Це
дозволяє припускати (разом з п.1) існування «залізного» ядра =
ядру Землі, яке знаходиться у рідкому стані.
3. Досить розвинута палеоендогенна активність (ескарпи, базальти),
але сучасна не зареєстрована.
4. Є незначна атмосфера та гідросфера??
5. Гіпотетичний середній склад наближається до складу Землі, але
точні оцінки відсутні.
Таким чином, Меркурій – типова планета земної групи.
Зараз очікуються нові детальні дані від зонда “Месенджер” (2008 р.)
Венера
Среднее расстояние от Солнца –
составляет 0,723 а.е. (108,2 млн. км).
Орбита практически круговая, наклонение
к плоскости эклиптики: i = 3°39´.
Венера самая близкая к Земле планета –
расстояние 40-259 млн. км.
Средняя скорость движения по орбите –
35 км/с.
Период обращения – 224,7 з. суток, а
период вращения вокруг оси – 243,02 з.
суток.
При этом Венера вращается в сторону,
противоположную своему движению по
орбите (в отличие от Земли и остальных
планет, исключая Уран).
Сутки на Венере - 116,8 з. суток = 0,5
венерианского года.
Масса Венеры составляет 0,815M массы
Земли
У планеты нет спутников.
Детальні дослідження:
Венера 7, 8, 9, 10,13, 14, 15, 16 (1970-1985)
«Маринер-2», «Маринер-5» и «Маринер-10»
“Маринер-10” (1974 р.)
«Магеллан» (1989-1994)
Радиус Венеры – 0,949 R (6052 км)
Средняя плотность Венеры - 5,24 г/см3.
Венера имеет практически сферическую
форму.
Пряме дослідження Венери:
Программа “Венера” (СССР)
(15 експедицій за 1961-1984 рр.)
Перші посадки: Венера 7 (17.08.1970), а далі - Венера 9, 10,13, 14
Венера
Пейзаж, снятый «Венерой-13». На верхней фотографии скалы имеют
оранжевый оттенок, т.к. атмосфера не пропускает синие лучи. На
нижней фотографии компьютер «убрал» освещение, создаваемое
атмосферой, и скалы видны в их натуральном сером цвете.
Венера
Средняя плотность Венеры
-- 5,24 г/см3.
Плотность основных пород
(габбро, базальты)
поверхности – 3,2 г/см3.
Тобто співвідношення
кора/планета наближене до
земного (кора/Земля=2,8/5,5)
У Венеры жидкое железное
ядро, но в нем не
возбуждается магнитное
поле, вероятно, из-за
медленного вращения
планеты.
Венера
Радиолокационное
изображение Венеры,
полученное
зондом
«Магеллан»
Сложный рельеф со следами
активного
вулканизма,
тектонической деятельности
Явные
последствия
метеоритной бомбардировки
в прошлом.
Венера
«Венера-15» и «Венера-16» (1983), «Магеллан» (1989-1994) - полное
картографирование поверхности планеты. Обнаружены тысячи древних
вулканов, сотни кратеров, горы. Венера – самая активная планета З. группы.
Два венерианских континента – Земля Иштар и Земля Афродиты – по площади
не меньше Европы каждая. Низменности («океаны») занимают 1/6 поверхности.
Горы Максвелла (Земле Иштар) - 11 км над средним уровнем поверхности.
Венера
Трансформация радарного снимка зонда «Магеллан»:
На переднем плане метеоритный кратер диаметром 48 км.
Трещины и складки образовались в результате удара.
На горизонте - вулкан высотой около 3 км.
Венера
Ударные кратеры – редкий элемент венерианского пейзажа (обнаружено
10 кольцевых структур, подобных метеоритным кратерам Луны и Меркурия,
диаметром от 35 до 150 км, но сильно сглаженных, уплощенных). На снимке два
кратера диаметрами около 40–50 км. Внутренняя область заполнена лавой.
Торчащие наружу лепестки обнаружены только на Венере. Образованы
раздробленными породами, выброшенными при образовании кратера наружу.
Венера
Гора Шапаш
шириной 400 км и
высотой 1,5 км.
Такие щитовые
вулканы типичны
для планеты.
Сравните с Землей
(Гавайские о-ва):
Венера
Лепешкообразные вулканы – образованы вязкой?! лавой, вытекающей
сквозь трещины на поверхность.
Состав лав??
– основные??
Вязкие – кислые??? Но состав пород на поверхности («Венера»)
Зарегистрированы около 150 вулканов, размеры которых превышают
100 км; общее число вулканов оценивают в 1600. Многие - активны.
Венера
Атмосфера
Венерианские облака в
ультрафиолетовых лучах.
Состав атмосферы
планеты
Венера
Изменение с высотой температуры
и давления в атмосфере планеты
Атмосфера
Парниковый эффект
в атмосфере Венеры
Венера
Головні особливості:
1. Достатньо диференційована планета. Є “залізне” ядро.
2. Але магнітне поле дуже слабке (майже відсутнє). Причина –
повільне обертання навколо своєї вісі.
3. Досить розвинута палеоендогенна та сучасна активність
(вулканізм).
4. Є потужна атмосфера, яка різко відрізняється від земної.
5. Існування гідросфери виключається умовами на поверхні (Т~ 500 C,
P ~ 100 атм.).
6. Гіпотетичний середній склад наближається до складу Землі, але
точні оцінки відсутні.
Таким чином, Венера – типова планета земної групи.
Марс
Детальні дослідження:
“Марс”, “Викинг”, “Вояджер”, марсоходы
(Спирит, Опортьюнити) и др.
Орбита Марса элиптическая – ср.
радиус 1,524 а.е.
Полный оборот за 687 з. суток.
Ср. скорость движения - 24,1 км/с.
Расстояния от З. = 56- 400 млн. км.
Великие противостояния
повторяются каждые 15–17 лет.
Период вращения вокруг оси –
24,62 часа.
Наклон экватора к орбите: 25°12´ (у
Земли – около 23°) - смена
день/ночь и времён года = Земле.
Год Марса вдвое длиннее земного.
Масса планеты - 0,107M Земли.
Радиус = 0,5 земного (3 397 км).
Марс
Деймос
Два спутника:
Фобос (26,6×22,2×18,6 км)
Деймос (15×12,4×10,8 км)
Расстояние от планеты:
Фобос - 9 380 км
Деймос - 23 460 км
Плотность – 2 г/см3 !!!!!!!!!
Фобос
Марс
Средняя плотность равна
3,94 г/см3.
Соотношение плотностей
кора/планета намного ниже
З. (кора/Земля=2,8/5,5)
Ядро Марса - до 9 % массы
планеты – «железное».
Жидкое.
Но! Слабое магнитное поле
– малая масса ядра???.
Кора - 100 км.
Между ними находится
силикатная
мантия,
обогащенная железом.
Низкая
плотность!!!
(+спутники – 2 г/см3)
Планети Сонячної системи:
6
Планети земної групи
5
Марс
Густина, г/см3
4
3
Луна
Сонце
Планети-гіганти
2
Плутон
1
0
0,001
0,1
10
1000
100000
10000000
Маса планети/масса Землі
Различия П.-гигантов и П. земной группы: П.-гиганты значительно больше по размерам и массе,
меньше по плотности, быстрее вращаются. 98% суммарной массы П. Солнечной системы.
Тепловой поток из недр Юпитера и Сатурна примерно равен по величине потоку, получаемому ими от Солнца. Тепловой поток из
недр Земли пренебрежимо мал по сравнению с поступающим от Солнца. Это верно и для др. П. земной группы.
Марс
Важнейшие элемнты рельефа:
1. Древние высокогорья (Ю полушарие) и более молодые равнины (С полушарие).
2. Высокие вулканы. 3. Гигантские каньоны и разломы. 4. Метеоритные кратеры.
Марс
Гигантские вулканы
действовали, вероятно,
1,5 млрд. лет назад
Один из них – Олимп – высочайшая гора в Солнечной системе
(высота – 27 400 м, диаметр основания – 600 км).
Не найдено ни одного действующего вулкана на Марсе.
Марс
Гигантские вулканы
Марс: Олімп
Земля: Гавайські острови
Сравните типичный для Марса
гигантский щитовой вулкан Олимп
с вулканическими постройками Земли,
которые сформировались в условиях
движения литосферных плит.
Марс
Гигантские каньоны и разломы
Долина Маринера – структура планетарного масштаба.
Ее протяженность – 4 тыс. км, перепады высот – 5-6 км.
Марс
Основная составляющая атмосферы Марса – углекислый газ (95 %), а
среднее давление атмосферы на уровне поверхности около 6,1 мбар. Это
в 15 000 раз меньше, чем на Венере, и в 160 раз меньше, чем у
поверхности Земли. Зимой углекислота замерзает – сухой лед.
Марс
Температура грунта во время летнего солнцестояния может подниматься
до 0°C. Самая низкая температура - над зимней полярной шапкой Марса:
t = –139° C (конденсируется углекислый газ). Характерен резкий перепад
температур. В так называемых оазисах - от –53° C до +22° C летом и от
–103° C до –43° C зимой. Марс – весьма холодный мир, однако климат там
ненамного суровее, чем в Антарктиде.
Поверхность имеет красноватый цвет из-за выс. сод. окислов железа.
Марс
Головні особливості:
1. Низька щільнысть. Недостатня диференціація. Є маленьке рідке
“залізне” ядро.
2. Магнітне поле дуже слабке (майже відсутнє). Причина –
недостатня маса ядра.
3. Досить розвинута палеоендогенна активність (вулканізм).
Сучасний вулканізм відсутній.
4. Є атмосфера, яка різко відрізняється від земної.
5. Існування гідросфери зараз (але не в минулому) виключається
умовами на поверхні.
6. Гіпотетичний середній склад відрізняється від складу Землі, перш
за все відносно заліза, але точні оцінки відсутні.
Таким чином, Марс не є типовою планетою земної групи – перехід до
зовнішніх планет ????
ОСНОВИ КОСМОХІМІЇ
С.Є.Шнюков
Лекції 11-12
Наступна лекція:
Склад та будова зовнішніх планет
Документ
Категория
Презентации
Просмотров
13
Размер файла
5 830 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа