Планеты Солнечной системы
Солнце - единая звезда Солнечной системы. Модель внутренней структуры планет. Большое и малое красное пятно. Будущее Юпитера и его спутников. Комета Шумейкеров — Леви. Спектр линий ионизированных и нейтральных металлов. Сфера гравитационного влияния.
| Рубрика | География и экономическая география |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 25.12.2013 |
| Размер файла | 39,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Дальневосточный федеральный университет»
(ДВФУ)
Школа естественных наук (ШЕН)
Кафедра информационной безопасности (ИБ)
Реферат
Планеты Солнечной системы
Выполнил студент:
Панасенко Александр Андреевич
Преподователь:
Клещева Нелли Александровна
Владивосток 2013
Солнечная система
Солнечная система - это спаянная силами взаимного притяжения система небесных тел. В нее входят: центральная звезда - Солнце, 8 больших планет с их спутниками, несколько тысяч малых планет, или астероидов, несколько сот наблюдавшихся комет и бесчисленное множество метеорных тел, пыли, газа и мелких частиц. солнце планета юпитер спутник
Солнечная система погружена в огромную звездную систему - Галактику «Млечный путь», насчитывающую сотни миллиардов звезд самой разной светимости и цвета. В настоящее время в окрестностях Солнца исследованы все или почти все звезды, за исключением совсем карликовых, излучающих очень мало света.
Большинство среди них составляют очень слабые красные карлики - их массы в 3-10 раз меньше, чем у Солнца. Звезды, похожие на Солнце, очень редки, их всего 6%. Многие наши соседи (72%) группируются в кратные системы, где компоненты связаны друг с другом силами гравитации.
По самым современным научным исследованиям, Солнечная система возникла около 6 млрд. лет назад. Как и любая звездная система она начала свою жизнь из планетарной туманности, оторвавшейся за счет центробежной силы от общего вещества галактики. В течении 1-2 млрд. лет из этой планетарной туманности и сформировалась Солнечная система.
Центральное место в нашей Солнечной системе занимает Солнце, оно сосредоточило в себе 99,866% всей массы. Понятно, что солнечное тяготение управляет движением почти всех остальных тел системы, на долю которых приходится всего 0,134% вещества. Только спутники обращаются вокруг своих планет, притяжение которых из-за их близости сильнее.
Внешней границей Солнечной системы принято считать сферу гравитационного влияния Солнца, которая простирается по некоторым оценкам на расстояние порядка 230000 а.е. и смыкается со сферами влияния ближайших к Солнцу звезд.
Солнце
Сомлнце -- единственная звезда Солнечной системы. Вокруг Солнца обращаются другие объекты этой системы: планеты и их спутники, карликовые планеты и их спутники, астероиды, метеориты, кометы и космическая пыль. Масса Солнца составляет 99,866 % от суммарной массы всей Солнечной системы. Солнечное излучение поддерживает жизнь на Земле (свет необходим для начальных стадий фотосинтеза), определяет климат. Солнце состоит из водорода (~73 % от массы и ~92 % от объёма), гелия (~25 % от массы и ~7 % от объёма) и других элементов с меньшей концентрацией: железа, никеля, кислорода, азота, кремния, серы, магния, углерода, неона, кальция и хрома. На 1 млн атомов водорода приходится 98 000 атомов гелия, 851 атом кислорода, 398 атомов углерода, 123 атома неона, 100 атомов азота, 47 атомов железа, 38 атомов магния, 35 атомов кремния, 16 атомов серы, 4 атома аргона, 3 атома алюминия, по 2 атома никеля, натрия и кальция, а также совсем немного всех прочих элементов. Средняя плотность Солнца составляет 1,4 г/смі. По спектральной классификации Солнце относится к типу G2V («жёлтый карлик»). Температура поверхности Солнца достигает 6000 К. Поэтому Солнце светит почти белым светом, но прямой свет Солнца у поверхности нашей планеты приобретает некоторый жёлтый оттенок из-за более сильного рассеяния и поглощения коротковолновой части спектра атмосферой Земли (при ясном небе, вместе с голубым рассеянным светом от неба, солнечный свет вновь даёт белое освещение).
Солнечный спектр содержит линии ионизированных и нейтральных металлов, а также водорода и гелия. В нашей галактике Млечный Путь насчитывается свыше 100 миллиардов звёзд. При этом 85 % звёзд нашей галактики -- это звёзды, менее яркие, чем Солнце (в большинстве своём красные карлики). Как и все звёзды главной последовательности, Солнце вырабатывает энергию путём термоядерного синтеза. В случае Солнца подавляющая часть энергии вырабатывается при синтезе гелия из водорода.
Солнце находится на расстоянии около 26 000 световых лет от центра Млечного Пути и вращается вокруг него, делая один оборот более чем за 200 миллионов лет. Орбитальная скорость Солнца равна 217 км/с -- таким образом, оно проходит один световой год за 1400 земных лет, а одну астрономическую единицу -- за 8 земных суток. В настоящее время Солнце находится во внутреннем крае рукава Ориона нашей Галактики, между рукавом Персея и рукавом Стрельца, в так называемом «Местном межзвёздном облаке» -- области повышенной плотности, расположенной, в свою очередь, в имеющем меньшую плотность «Местном пузыре» -- зоне рассеянного высокотемпературного межзвёздного газа. Из звёзд, принадлежащих 50 самым близким звёздным системам в пределах 17 световых лет, известным в настоящее время, Солнце является четвёртой по яркости звездой.
Планеты Солнечной системы
Планеты Солнечной системы деляться на две группы: планеты земной группы и планеты-гиганты.
Планеты земной группы
К планетам земной группы относятся: Меркурий, Венера, Земля и Марс. Их ещё называют Внутренними планетами. По строению и составу к планетам земной группы близки некоторые каменные астероиды, например, Веста.
Планеты земной группы обладают высокой плотностью и состоят преимущественно из силикатов и металлического железа. Планеты земной группы состоят главным образом из кислороды, кремния, железа, магния, аллюминия и других тяжёлых элементов.
Все планеты земной группы имеют следующее строение:
В центре ядро из железа с примесью никеля.
Мантия состоит из силикатов.
Кора, образовавшаяся в результате частичного плавления мантии и состоящая также из силикатных пород, но обогащённая несовместимыми элементами. Из планет земной группы коры нет у Меркурия, что объясняют её разрушением в результате метеоритной бомбардировки. Земля отличается от других планет земной группы высокой степенью химической дифференциации вещества и широким распространением гранитов в коре.
Меркурий
Меркумрий -- самая близкая к Солнцу и самая маленькая планета Солнечной системы, обращающаяся вокруг Солнца за 88 земных суток. Продолжительность одних звёздных суток на Меркурии составляет 58,65 земных, а солнечных -- 176 земных. Планета названа в честь древнеримского бога торговли -- быстроногого Меркурия, поскольку она движется по небу быстрее других планет.
Меркурий находится близко к Солнцу, поэтому эффекты общей теории относительности проявляются в его движении в наибольшей мере среди всех планет Солнечной системы. Уже в 1859 году французский математик и астроном Урбен Леверье сообщил, что существует медленная прецессия орбиты Меркурия, которая не может быть полностью объяснена на основе расчёта влияния известных планет согласно ньютоновской механике. Прецессия перигелия Меркурия составляет 5600 угловых секунд за век. Расчёт влияния всех других небесных тел на Меркурий согласно ньютоновской механике даёт прецессию 5557 угловых секунд за век. Пытаясь объяснить наблюдаемый эффект, он предположил, что существует ещё одна планета (или, возможно, пояс небольших астероидов), орбита которой расположена ближе к Солнцу, чем у Меркурия, и которая вносит возмущающее влияние (другие объяснения рассматривали неучтённое полярное сжатие Солнца). Благодаря ранее достигнутым успехам в поисках Нептуна с учётом его влияния на орбиту Урана данная гипотеза стала популярной, и искомая гипотетическая планета даже получила название -- Вулкан. Однако эта планета так и не была обнаружена.
Так как ни одно из этих объяснений не выдержало проверки наблюдениями, некоторые физики начали выдвигать более радикальные гипотезы, что необходимо изменять сам закон тяготения, например, менять в нём показатель степени или добавлять в потенциал члены, зависящие от скорости тел. Однако большинство таких попыток оказались противоречивыми. В начале XX века общая теория относительности дала объяснение наблюдаемой прецессии. Эффект очень мал: релятивистская «добавка» составляет всего 42,98 угловой секунды за век, что составляет 1/130 (0,77 %) от общей скорости прецессии, так что потребуется по меньшей мере 12 млн оборотов Меркурия вокруг Солнца, чтобы перигелий вернулся в положение, предсказанное классической теорией. Подобное, но меньшее смещение существует и для других планет -- 8,62 угловой секунды за век для Венеры, 3,84 для Земли, 1,35 для Марса, а также астероидов -- 10,05 для Икара.
Венера
Венемра -- вторая внутренняя планета Солнечной системы с периодом обращения в 224,7 земных суток. Названа именем Венеры, богини любви из римского пантеона. Это единственная из восьми основных планет Солнечной системы, получившая название в честь женского божества.
Венера -- третий по яркости объект на небе Земли после Солнца и Луны. Поскольку Венера ближе к Солнцу, чем Земля, она никогда не удаляется от Солнца более чем на 47,8° (для земного наблюдателя). Лучше всего она видна незадолго до восхода или через некоторое время после захода Солнца, что дало повод называть её также Вечерняя звезда или Утренняя звезда.
Венера классифицируется как землеподобная планета, и иногда её называют «сестрой Земли», потому что обе планеты похожи размерами, силой тяжести и составом. Однако условия на двух планетах очень разнятся. Поверхность Венеры скрывают чрезвычайно густые облака серной кислоты с высокой отражательной способностью, что мешает увидеть её поверхность в видимом свете (но её атмосфера прозрачна для радиоволн, с помощью которых впоследствии и был исследован рельеф планеты). Споры о том, что находится под густой облачностью Венеры, продолжались до двадцатого столетия, пока многие из тайн Венеры не были приоткрыты планетологией. У Венеры самая плотная среди известных землеподобных планет атмосфера, состоящая главным образом из углекислого газа. Это объясняется тем, что на Венере нет круговорота углерода и жизни, которая могла бы перерабатывать его в биомассу.
В глубокой древности Венера, как полагают, настолько разогрелась, что подобные земным океаны, которыми, как считается, она обладала, полностью испарились, оставив после себя пустынный пейзаж с множеством плитоподобных скал. Одна из гипотез полагает, что из-за слабости магнитного поля водяной пар (расщеплённый солнечным излучением на элементы) был унесён солнечным ветром в межпланетное пространство. Установлено, что атмосфера планеты и сейчас теряет водород и кислород в соотношении 2:1.
Атмосферное давление на поверхности Венеры в 92 раза больше, чем на Земле. Детальное картографирование поверхности Венеры проводилось в течение последних 22 лет, в частности проектом «Магеллан». Поверхность Венеры носит яркие признаки вулканической деятельности, а атмосфера содержит много серы. Некоторые эксперты полагают, что вулканическая деятельность на Венере продолжается и сейчас. Однако явных доказательств этому не было найдено, поскольку пока ни на одной из вулканических впадин -- кальдер -- не было замечено лавовых потоков. Удивительно низкое число ударных кратеров говорит в пользу того, что поверхность Венеры относительно молода: ей приблизительно 500 миллионов лет. Никаких свидетельств тектонического движения плит на Венере не обнаружено, возможно, потому что её литосфера из-за отсутствия воды слишком вязкая и, следовательно, недостаточно подвижна. Полагают также, что Венера постепенно теряет внутреннюю высокую температуру.
Земля
Землям -- третья от Солнца планета. Пятая по размеру среди всех планет Солнечной системы. Она является также крупнейшей по диаметру, массе и плотности среди планет земной группы.
Иногда упоминается как Мир, Голубая планета, иногда Терра. Единственное известное человеку на данный момент тело Солнечной системы, в частности и Вселенной вообще, населённое живыми организмами.
Научные данные указывают на то, что Земля образовалась из солнечной туманности около 4,54 миллиарда лет назад и вскоре после этого приобрела свой единственный естественный спутник -- Луну. Предположительно жизнь появилась на Земле примерно 3,9 млрд лет назад, то есть в течение первого миллиарда после её возникновения. С тех пор биосфера Земли значительно изменила атмосферу и прочие абиотические факторы, обусловив количественный рост аэробных организмов, а также формирование озонового слоя, который вместе с магнитным полем Земли ослабляет вредную для жизни солнечную радиацию, тем самым сохраняя условия существования жизни на Земле. Радиация, обусловленная самой земной корой, со времён её образования значительно снизилась благодаря постепенному распаду радионуклидов в ней. Кора Земли разделена на несколько сегментов, или тектонических плит, которые движутся по поверхности со скоростями порядка нескольких сантиметров в год.
Приблизительно 70,8 % поверхности планеты занимает Мировой океан, остальную часть поверхности занимают континенты и острова. На материках расположены реки, озёра, подземные воды и льды, вместе с Мировым океаном они составляют гидросферу. Жидкая вода, необходимая для всех известных жизненных форм, не существует на поверхности какой-либо из известных планет и планетоидов Солнечной системы, кроме Земли. Полюса Земли покрыты ледяным панцирем, который включает в себя морской лёд Арктики и антарктический ледяной щит.
Марс
Марс -- четвёртая по удалённости от Солнца и седьмая по размерам планета Солнечной системы; масса планеты составляет 10,7 % массы Земли. Названа в честь Марса -- древнеримского бога войны, соответствующего древнегреческому Аресу. Иногда Марс называют «красной планетой» из-за красноватого оттенка поверхности, придаваемого ей оксидом железа.
Марс -- планета с разреженной атмосферой (давление у поверхности в 160 раз меньше земного). Особенностями поверхностного рельефа Марса можно считать ударные кратеры наподобие лунных, а также вулканы, долины, пустыни и полярные ледниковые шапки наподобие земных.
У Марса есть два естественных спутника -- Фобос и Деймос (в переводе с древнегреческого -- «страх» и «ужас» -- имена двух сыновей Ареса, сопровождавших его в бою), которые относительно малы (Фобос -- 27Ч22Ч18 км, Деймос -- 15Ч12,2Ч10,4 км) и имеют неправильную форму.
Вплоть до полёта к Марсу автоматической межпланетной станции «Маринер-4» в 1965 году многие исследователи полагали, что на его поверхности есть вода в жидком состоянии. Это мнение было основано на наблюдениях за периодическими изменениями в светлых и тёмных участках, особенно в полярных широтах, которые были похожи на континенты и моря. Тёмные длинные линии на поверхности Марса интерпретировались некоторыми наблюдателями как ирригационные каналы для жидкой воды. Позднее было доказано, что большинство этих темных линий являются оптической иллюзией.
Из-за низкого давления вода может существовать в жидком состоянии только в пяти районах поверхности Марса. Вполне вероятно, что в прошлом условия были иными, и поэтому наличие примитивной жизни на планете исключать нельзя. 31 июля 2008 года вода в состоянии льда была обнаружена на Марсе космическим аппаратом НАСА «Феникс».
Планеты-гиганты
Планеты-гиганты -- четыре планеты Солнечной системы: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун; расположены за пределами кольца малых планет.
Эти планеты, имеющие ряд сходных физических характеристик, также называют внешними планетами.
В отличие от твердотельных планет земной группы, все они являются газовыми планетами, обладают значительно большими размерами и массами (вследствие чего давление в их недрах значительно выше), более низкой средней плотностью (близкой к средней Солнечной, 1,4 г/смі), мощными атмосферами, быстрым вращением, а также кольцами (в то время как у планет земной группы таковых нет) и большим количеством спутников. Почти все эти характеристики убывают от Юпитера к Нептуну.
В 2011 году учёными была предложена модель, исходя из которой после образования Солнечной системы примерно ещё 600 млн лет существовала гипотетическая пятая планета-гигант размером с Уран. Впоследствии, во время миграции крупных планет на их нынешнюю позицию, эта планета должна была быть выброшена из Солнечной системы, чтобы планеты могли занять их нынешние орбиты, не выбросив при этом ныне существующие Уран или Нептун или не вызвав столкновение Земли с Венерой или с Марсом.
Сатурн
Сатумрн -- шестая планета от Солнца и вторая по размерам планета в Солнечной системе после Юпитера. Сатурн, а также Юпитер, Уран и Нептун, классифицируются как газовые гиганты. Сатурн назван в честь римского бога земледелия.
В основном Сатурн состоит из водорода, с примесями гелия и следами воды, метана, аммиака и тяжёлых элементов. Внутренняя область представляет собой небольшое ядро из железа, никеля и льда, покрытое тонким слоем металлического водорода и газообразным внешним слоем. Внешняя атмосфера планеты кажется из космоса спокойной и однородной, хотя иногда на ней появляются долговременные образования. Скорость ветра на Сатурне может достигать местами 1800 км/ч, что значительно больше, чем на Юпитере. У Сатурна имеется планетарное магнитное поле, занимающее промежуточное положение по напряжённости между магнитным полем Земли и мощным полем Юпитера. Магнитное поле Сатурна простирается на 1 000 000 километров в направлении Солнца. Ударная волна была зафиксирована «Вояджером-1» на расстоянии в 26,2 радиуса Сатурна от самой планеты, магнитопауза расположена на расстоянии в 22,9 радиуса.
Сатурн обладает заметной системой колец, состоящей главным образом из частичек льда, меньшего количества тяжёлых элементов и пыли. Вокруг планеты обращается 62 известных на данный момент спутника. Титан -- самый крупный из них, а также второй по размерам спутник в Солнечной системе (после спутника Юпитера, Ганимеда), который превосходит по своим размерам Меркурий и обладает единственной среди спутников Солнечной системы плотной атмосферой.
Уран
Урамн -- планета седьмая по удалённости от Солнца, третья по диаметру и четвёртая по массе. Была открыта в 1781 году английским астрономом Уильямом Гершелем и названа в честь греческого бога неба Урана, отца Кроноса (в римской мифологии Сатурна) и, соответственно, деда Зевса (у римлян -- Юпитер).
Уран стал первой планетой, обнаруженной в Новое время и при помощи телескопа. Об открытии Урана Уильям Гершель объявил 13 марта 1781 года, тем самым впервые со времён античности расширив границы Солнечной системы в глазах человека. Несмотря на то, что порой Уран различим невооружённым глазом, более ранние наблюдатели не догадывались, что это планета, из-за его тусклости и медленного движения.
В отличие от газовых гигантов -- Сатурна и Юпитера, состоящих в основном из водорода и гелия, в недрах Урана и схожего с ним Нептуна отсутствует металлический водород, но зато много льда в его высокотемпературных модификациях. По этой причине специалисты выделили эти две планеты в отдельную категорию «ледяных гигантов». Основу атмосферы Урана составляют водород и гелий. Кроме того, в ней обнаружены следы метана и других углеводородов, а также облака изо льда, твёрдого аммиака и водорода. Это самая холодная планетарная атмосфера Солнечной системы с минимальной температурой в 49 К (?224 °C). Полагают, что Уран имеет сложную слоистую структуру облаков, где вода составляет нижний слой, а метан -- верхний. В отличие от Нептуна, недра Урана состоят в основном изо льдов и горных пород.
Так же, как и у других газовых гигантов Солнечной системы, у Урана имеется система колец и магнитосфера, а кроме того, 27 спутников. Ориентация Урана в пространстве отличается от остальных планет Солнечной системы -- его ось вращения лежит как бы «на боку» относительно плоскости обращения этой планеты вокруг Солнца. Вследствие этого планета бывает обращена к Солнцу попеременно, то северным полюсом, то южным, то экватором, то средними широтами.
В 1986 году американский космический аппарат «Вояджер-2» передал на Землю снимки Урана с близкого расстояния. На них видна «невыразительная» в видимом спектре планета без облачных полос и атмосферных штормов, характерных для других планет-гигантов. Однако в настоящее время наземными наблюдениями удалось различить признаки сезонных изменений и увеличения погодной активности на планете, вызванных приближением Урана к точке своего равноденствия. Скорость ветров на Уране может достигать 240 м/с.
Нептун
Нептумн -- восьмая и самая дальняя планета Солнечной системы. Нептун также является четвёртой по диаметру и третьей по массе планетой. Масса Нептуна в 17,2 раза, а диаметр экватора в 3,9 раза больше таковых у Земли. Планета была названа в честь римского бог морей.
Обнаруженный 23 сентября 1846 года, Нептун стал первой планетой, открытой благодаря математическим расчётам, а не путём регулярных наблюдений. Обнаружение непредвиденных изменений в орбите Урана породило гипотезу о неизвестной планете, гравитационным возмущающим влиянием которой они и обусловлены. Нептун был найден в пределах предсказанного положения. Вскоре был открыт и его спутник Тритон, однако остальные 13 спутников, известные ныне, были неизвестны до XX века. Нептун был посещён лишь одним космическим аппаратом, «Вояджером-2», который пролетел вблизи от планеты 25 августа 1989 года.
Нептун по составу близок к Урану, и обе планеты отличаются по составу от более крупных планет-гигантов -- Юпитера и Сатурна. Иногда Уран и Нептун помещают в отдельную категорию «ледяных гигантов». Атмосфера Нептуна, подобно атмосфере Юпитера и Сатурна, состоит в основном из водорода и гелия, наряду со следами углеводородов и, возможно, азота, однако содержит в себе более высокую пропорцию льдов: водного, аммиачного, метанового. Ядро Нептуна, как и Урана, состоит главным образом из льдов и горных пород. Следы метана во внешних слоях атмосферы, в частности, являются причиной синего цвета планеты.
В атмосфере Нептуна бушуют самые сильные ветры среди планет Солнечной системы, по некоторым оценкам, их скорости могут достигать 2100 км/ч. Во время пролёта «Вояджера-2» в 1989 году в южном полушарии Нептуна было обнаружено так называемое Большое тёмное пятно, аналогичное Большому красному пятну на Юпитере. Температура Нептуна в верхних слоях атмосферы близка к ?220 °C. В центре Нептуна температура составляет по различным оценкам от 5400 K до 7000--7100 °C, что сопоставимо с температурой на поверхности Солнца и сравнимо с внутренней температурой большинства известных планет. У Нептуна есть слабая и фрагментированная кольцевая система, возможно, обнаруженная ещё в 1960-е годы, но достоверно подтверждённая «Вояджером-2» лишь в 1989 году.
12 июля 2011 года исполнился ровно один Нептунианский год или 164,79 земного года -- с момента открытия Нептуна 23 сентября 1846 года.
Юпитер
Юпимтер -- пятая планета от Солнца, крупнейшая в Солнечной системе. Наряду с Сатурном, Ураном и Нептуном Юпитер классифицируется как газовый гигант.
Планета была известна людям с глубокой древности, что нашло своё отражение в мифологии и религиозных верованиях различных культур: месопотамской, вавилонской, греческой и других. Современное название Юпитера происходит от имени древнеримского верховного бога-громовержца.
Ряд атмосферных явлений на Юпитере -- такие, как штормы, молнии, полярные сияния, -- имеют масштабы, на порядки превосходящие земные. Примечательным образованием в атмосфере является Большое красное пятно -- гигантский шторм, известный с XVII века.
Юпитер имеет, по крайней мере, 67 спутников, самые крупные из которых -- Ио, Европа, Ганимед и Каллисто -- были открыты Галилео Галилеем в 1610 году.
Юпитер -- самая большая планета Солнечной системы, газовый гигант. Его экваториальный радиус равен 71,4 тыс. км, что в 11,2 раза превышает радиус Земли.
Юпитер -- единственная планета, у которой центр масс с Солнцем находится вне Солнца и отстоит от него примерно на 7 % солнечного радиуса.
Масса Юпитера в 2,47 раза превышает суммарную массу всех остальных планет Солнечной системы, вместе взятых, в 317,8 раз -- массу Земли и примерно в 1000 раз меньше массы Солнца. Плотность (1326 кг/мі) примерно равна плотности Солнца и в 4,16 раз уступает плотности Земли (5515 кг/мі). При этом сила тяжести на его поверхности, за которую обычно принимают верхний слой облаков, более чем в 2,4 раза превосходит земную: тело, которое имеет массу, например, 100 кг, будет весить столько же, сколько весит тело массой 240 кг на поверхности Земли. Это соответствует ускорению свободного падения 24,79 м/сІ на Юпитере против 9,80 м/сІ для Земли.
Юпитер как «неудавшаяся звезда»
Теоретические модели показывают, что если бы масса Юпитера была намного больше его реальной массы, то это привело бы к сжатию планеты. Небольшие изменения массы не повлекли бы за собой сколько-нибудь значительных изменений радиуса. Однако если бы масса Юпитера превышала его реальную массу в четыре раза, плотность планеты возросла бы до такой степени, что под действием возросшей гравитации размеры планеты сильно уменьшились. Таким образом, по всей видимости, Юпитер имеет максимальный диаметр, который могла бы иметь планета с аналогичным строением и историей. С дальнейшим увеличением массы сжатие продолжалось бы до тех пор, пока в процессе формирования звезды Юпитер не стал бы коричневым карликом с массой, превосходящей его нынешнюю примерно в 50 раз. Это даёт астрономам основания считать Юпитер «неудавшейся звездой», хотя неясно, схожи ли процессы формирования таких планет, как Юпитер, с теми, что приводят к формированию двойных звёздных систем. Хотя для того, чтобы стать звездой, Юпитеру потребовалось бы быть в 75 раз массивнее, самый маленький из известных красных карликов всего лишь на 30 % больше в диаметре.
Гипотезы о существовании жизни в атмосфере Юпитера
В настоящее время наличие жизни на Юпитере представляется маловероятным: низкая концентрация воды в атмосфере, отсутствие твёрдой поверхности и т. д. Однако ещё в 1970-х годах американский астроном Карл Саган высказывался по поводу возможности существования в верхних слоях атмосферы Юпитера жизни на основе аммиака. Следует отметить, что даже на небольшой глубине в юпитерианской атмосфере температура и плотность достаточно высоки, и возможность, по крайней мере, химической эволюции исключать нельзя, поскольку скорость и вероятность протекания химических реакций благоприятствуют этому. Однако возможно существование на Юпитере и водно-углеводородной жизни: в слое атмосферы, содержащем облака из водяного пара, температура и давление также весьма благоприятны. Карл Саган совместно с Э. Э. Солпитером, проделав вычисления в рамках законов химии и физики, описали три воображаемые формы жизни, способные существовать в атмосфере Юпитера:
- Синкеры (англ. sinker -- «грузило») -- крошечные организмы, размножение которых происходит очень быстро, и которые дают большое количество потомков. Это позволяет выжить части из них при наличии опасных конвекторных потоков, способных унести синкеров в горячие нижние слои атмосферы;
- Флоатеры (англ.floater -- «поплавок») -- гигантские (величиной с земной город) организмы, подобные воздушным шарам. Флоатер откачивает из воздушного мешка гелий и оставляет водород, что позволяет ему держаться в верхних слоях атмосферы. Питаться может органическими молекулами, или вырабатывать их самостоятельно, подобно земным растениям.
- Хантеры (англ. hunter -- «охотник») -- хищные организмы, охотники на флоатеров.
Структура
Модель внутренней структуры Юпитера: под облаками -- слой смеси водорода и гелия толщиной около 21 тыс. км с плавным переходом от газообразной к жидкой фазе, затем -- слой жидкого и металлического водорода глубиной 30-50 тыс. км. Внутри может находиться твёрдое ядро диаметром около 20 тыс. км.
На данный момент наибольшее признание получила следующая модель внутреннего строения Юпитера:
1. Атмосфера. Её делят на три слоя:
1. внешний слой, состоящий из водорода;
2. средний слой, состоящий из водорода (90 %) и гелия (10 %);
3. нижний слой, состоящий из водорода, гелия и примесей аммиака, гидросульфида аммония и воды, образующих три слоя облаков:
1. вверху -- облака из оледеневшего аммиака (NH3). Его температура составляет около ?145 °C, давление -- около 1 атм;
2. ниже -- облака кристаллов гидросульфида аммония (NH4HS);
3. в самом низу -- водяной лёд и, возможно, жидкая вода. Давление в этом слое составляет около 1 атм, температура примерно ?130 °C (143 К). Ниже этого уровня планета непрозрачна.
2. Слой металлического водорода. Температура этого слоя меняется от 6300 до 21 000К, а давление от 200 до 4000 ГПа.
3. Каменное ядро.
Построение этой модели основано на синтезе наблюдательных данных, применении законов термодинамики и экстраполяции лабораторных данных о веществе, находящемся под высоким давлением и при высокой температуре. Основные предположения, положенные в её основу:
- Юпитер находится в гидродинамическом равновесии
- Юпитер находится в термодинамическом равновесии.
Если к этим положениям добавить законы сохранения массы и энергии, получится система основных уравнений.
В рамках этой простой трёхслойной модели чёткой границы между основными слоями не существует, однако и области фазовых переходов невелики. Следовательно, можно сделать допущение, что почти все процессы локализованы, и это позволяет каждый слой рассматривать отдельно.
Атмосфера
Температура в атмосфере не растёт монотонно. В ней, как и на Земле, можно выделить экзосферу, термосферу, стратосферу, тропопаузу, тропосферу. В самых верхних слоях температура велика; по мере продвижения вглубь давление растёт, а температура падает до тропопаузы; начиная с тропопаузы, и температура, и давление растут по мере продвижения вглубь. В отличие от Земли, на Юпитере нет мезосферы и соответствующей ей мезопаузы.
В термосфере Юпитера происходит довольно много интересных процессов: именно здесь планета теряет излучением значительную часть своего тепла, именно здесь формируются полярные сияния, именно тут формируется ионосфера. За её верхнюю границу взят уровень давления в 1 нбар. Наблюдаемая температура термосферы 800--1000 К, и на данный момент этот фактический материал до сих пор не получил объяснения в рамках современных моделей, так как в них температура не должна быть выше примерно 400 К. Охлаждение Юпитера тоже нетривиальный процесс: трёхатомный ион водорода (H3+), кроме Юпитера найденный только на Земле, вызывает сильную эмиссию в средней инфракрасной части спектра на длинах волн между 3 и 5 мкм.
Согласно непосредственным измерениям спускаемого аппарата, верхний уровень непрозрачных облаков характеризовался давлением в 1 атмосферу и температурой ?107 °C; на глубине 146 км -- 22 атмосферы, +153 °C. Также «Галилео» обнаружил «тёплые пятна» вдоль экватора. По-видимому, в этих местах слой внешних облаков тонок, и можно видеть более тёплые внутренние области.
Под облаками находится слой глубиной 7--25 тыс. км, в котором водород постепенно изменяет своё состояние от газа к жидкости с увеличением давления и температуры (до 6000 °C). Чёткой границы, отделяющей газообразный водород от жидкого, по-видимому, не существует. Это может выглядеть примерно как непрерывное кипение глобального водородного океана.
Слой металлического водорода
Металлический водород возникает при больших давлениях (около миллиона атмосфер) и высоких температурах, когда кинетическая энергия электронов превышает потенциал ионизации водорода. В итоге протоны и электроны в нём существуют раздельно, поэтому металлический водород является хорошим проводником электричества. Предполагаемая толщина слоя металлического водорода -- 42--46 тыс. км.
Большое красное пятно
Большое красное пятно -- овальное образование изменяющихся размеров, расположенное в южной тропической зоне. Было открыто Робертом Гуком в 1664 году. В настоящее время оно имеет размеры 15Ч30 тыс. км (диаметр Земли ~12,7 тыс. км), а 100 лет назад наблюдатели отмечали в 2 раза бомльшие размеры. Иногда оно бывает не очень чётко видимым. Большое красное пятно -- это уникальный долгоживущий гигантский ураган, вещество в котором вращается против часовой стрелки и совершает полный оборот за 6 земных суток.
Благодаря исследованиям, проведённым в конце 2000 года зондом «Кассини», было выяснено, что Большое красное пятно связано с нисходящими потоками (вертикальная циркуляция атмосферных масс); облака здесь выше, а температура ниже, чем в остальных областях. Цвет облаков зависит от высоты: синие структуры -- самые верхние, под ними лежат коричневые, затем белые. Красные структуры -- самые низкие. Скорость вращения Большого красного пятна составляет 360 км/ч. Его средняя температура составляет ?163 °C, причём между окраинными и центральными частями пятна наблюдается различие в температуре порядка 3--4 градусов. Это различие, как предполагается, ответственно за тот факт, что атмосферные газы в центре пятна вращаются по часовой стрелке, в то время как на окраинах -- против. Также выдвинуто предположение о взаимосвязи температуры, давления, движения и цвета Красного пятна, хотя как именно она осуществляется, учёные пока затрудняются сказать.
Время от времени на Юпитере наблюдаются столкновения больших циклонических систем. Одно из них произошло в 1975 году, в результате чего красный цвет Пятна поблёк на несколько лет. В конце февраля 2002 года ещё один гигантский вихрь -- Белый овал -- начал тормозиться Большим красным пятном, и столкновение продолжалось целый месяц. Однако оно не нанесло серьёзного ущерба обоим вихрям, так как произошло по касательной.
Красный цвет Большого красного пятна представляет собой загадку. Одной из возможных причин могут быть химические соединения, содержащие фосфор. Фактически цвета и механизмы, создающие вид всей юпитерианской атмосферы, до сих пор ещё плохо поняты и могут быть объяснены только при прямых измерениях её параметров.
В 1938 году было зафиксировано формирование и развитие трёх больших белых овалов вблизи 30° южной широты. Этот процесс сопровождался одновременным формированием ещё нескольких маленьких белых овалов -- вихрей. Это подтверждает, что Большое красное пятно представляет собой самый мощный из юпитерианских вихрей. Исторические записи не обнаруживают подобных долго существующих систем в средних северных широтах планеты. Наблюдались большие тёмные овалы вблизи 15° северной широты, но, видимо, необходимые условия для возникновения вихрей и последующего их превращения в устойчивые системы, подобные Красному пятну, существуют только в Южном полушарии.
Малое красное пятно
Что же касается трёх вышеупомянутых белых вихрей-овалов, то два из них объединились в 1998 году, а в 2000 году возникший новый вихрь слился с оставшимся третьим овалом. В конце 2005 года вихрь начал менять свой цвет, приобретя, в конце концов красную окраску, за что получил новое название -- Малое красное пятно. В июле 2006 года Малое красное пятно соприкоснулось со своим старшим «собратом» -- Большим красным пятном. Тем не менее, это не оказало какого-либо существенного влияния на оба вихря -- столкновение произошло по касательной. Столкновение было предсказано ещё в первой половине 2006 года.
Будущее Юпитера и его спутников
Известно, что Солнце в результате постепенного исчерпания своего термоядерного топлива, увеличивает свою светимость примерно на 11 % каждые 1,1 млрд лет, и в результате этого его околозвёздная обитаемая зона сместится за пределы современной земной орбиты, пока не достигнет системы Юпитера. Увеличение яркости Солнца в этот период разогреет спутники Юпитера, позволив высвободиться на их поверхность жидкой воде, а значит, создаст условия для поддержания жизни. Через 7,59 миллиарда лет Солнце станет красным гигантом. Модель показывает, что расстояние между Солнцем и газовым гигантом сократится с 765 до 500 млн км. В таких условиях Юпитер перейдёт в новый класс планет, называемый «горячие юпитеры» . Температура на его поверхности достигнет 1000 К, что вызовет тёмно-красное свечение планеты. Спутники станут непригодными для поддержания жизни и будут представлять собой иссушенные раскалённые пустыни.
Спутники и кольца
По данным на январь 2012 года, у Юпитера известно 67 спутников -- наибольшее значение среди планет Солнечной системы. По оценкам, спутников может быть не менее сотни. Спутникам даны в основном имена различных мифических персонажей, так или иначе связанных с Зевсом-Юпитером. Спутники разделяют на две большие группы -- внутренние (8 спутников, галилеевы и негалилеевы внутренние спутники) и внешние (55 спутников, также подразделяются на две группы) -- таким образом, всего получается 4 «разновидности». Четыре самых крупных спутника -- Ио, Европа, Ганимед и Каллисто -- были открыты ещё в 1610 году Галилео Галилеем. Открытие спутников Юпитера послужило первым серьёзным фактическим доводом в пользу гелиоцентрической системы Коперника.
Европа
Наибольший интерес представляет Европа, обладающая глобальным океаном, в котором не исключено наличие жизни. Специальные исследования показали, что океан простирается вглубь на 90 км, его объём превосходит объём земного Мирового океана. Поверхность Европы испещрена разломами и трещинами, возникшими в ледяном панцире спутника. Высказывалось предположение, что источником тепла для Европы служит именно сам океан, а не ядро спутника. Существование подлёдного океана предполагается также на Каллисто и Ганимеде. Основываясь на предположении о том, что за 1--2 млрд. лет кислород мог проникнуть в подлёдный океан, учёные теоретически предполагают наличие жизни на спутнике. Содержание кислорода в океане Европы достаточно для поддержания существования не только одноклеточных форм жизни, но и более крупных. Этот спутник занимает второе место по возможности возникновения жизни после Энцелада.
Ио
Ио интересен наличием мощных действующих вулканов; поверхность спутника залита продуктами вулканической активности. На фотографиях, сделанных космическими зондами, видно, что поверхность Ио имеет ярко-жёлтую окраску с пятнами коричневого, красного и тёмно-жёлтого цветов. Эти пятна -- продукт извержений вулканов Ио, состоящих преимущественно из серы и её соединений; цвет извержений зависит от их температуры.
Ганимед
Ганимед является самым большим спутником не только Юпитера, но и вообще в Солнечной системе среди всех спутников планет. Ганимед и Каллисто покрыты многочисленными кратерами, на Каллисто многие из них окружены трещинами.
Каллисто
На Каллисто, как предполагается, также есть океан под поверхностью спутника; на это косвенно указывает магнитное поле Каллисто, которое может быть порождено наличием электрических токов в солёной воде внутри спутника. Также в пользу этой гипотезы свидетельствует тот факт, что магнитное поле у Каллисто меняется в зависимости от его ориентации на магнитное поле Юпитера, то есть существует высокопроводящая жидкость под поверхностью данного спутника.
Особенности галилеевых спутников
Все крупные спутники Юпитера вращаются синхронно и всегда обращены к Юпитеру одной и той же стороной вследствие влияния мощных приливных сил планеты-гиганта. К тому же среди спутников Юпитера существует закономерность: чем дальше спутник от планеты, тем меньше его плотность (у Ио -- 3,53 г/смі, Европы -- 2,99 г/смі, Ганимеда -- 1,94 г/смі, Каллисто -- 1,83 г/смі). Это зависит от количества воды на спутнике: на Ио её практически нет, на Европе -- 8 %, на Ганимеде и Каллисто -- до половины их массы.
Малые спутники Юпитера
Остальные спутники намного меньше и представляют собой скалистые тела неправильной формы. Среди них есть обращающиеся в обратную сторону. Из числа малых спутников Юпитера немалый интерес для учёных представляет Амальтея: как предполагается, внутри неё существует система пустот, возникших в результате имевшей место в далёком прошлом катастрофы -- из-за метеоритной бомбардировки Амальтея распалась на части, которые затем вновь соединились под действием взаимной гравитации, но так и не стали единым монолитным телом.
Метида и Адрастея -- ближайшие спутники к Юпитеру с диаметрами примерно 40 и 20 км соответственно. Они движутся по краю главного кольца Юпитера по орбите радиусом 128 тысяч км, делая оборот вокруг Юпитера за 7 часов и являясь при этом самыми быстрыми спутниками Юпитера.
Общий диаметр всей системы спутников Юпитера составляет 24 млн. км. Более того, предполагается, что в прошлом спутников у Юпитера было ещё больше, но некоторые из них упали на планету под воздействием её мощной гравитации.
Комета Шумейкеров -- Леви
В июле 1992 года к Юпитеру приблизилась комета. Она прошла на расстоянии около 15 тысяч километров от верхней границы облаков, и мощное гравитационное воздействие планеты-гиганта разорвало её ядро на 17 больших частей. Этот кометный рой был обнаружен на обсерватории Маунт-Паломар супругами Кэролин и Юджином Шумейкерами и астрономом-любителем Дэвидом Леви. В 1994 году, при следующем сближении с Юпитером, все обломки кометы врезались в атмосферу планеты с огромной скоростью -- около 64 километров в секунду. Этот грандиозный космический катаклизм наблюдался как с Земли, так и с помощью космических средств, в частности, с помощью космического телескопа «Хаббл», спутника IUE и межпланетной космической станции «Галилео». Падение ядер сопровождалось вспышками излучения в широком спектральном диапазоне, генерацией газовых выбросов и формированием долгоживущих вихрей, изменением радиационных поясов Юпитера и появлением полярных сияний, ослаблением яркости плазменного тора Ио в крайнем ультрафиолетовом диапазоне.
Список литературы
1) Валентин Цветков: Космос. Полная энциклопедия - 2-е изд., 2009г. - 278стр.
2) Филипп Симон, Мари-Лор Буз: Тайны Вселенной, 2005г. - 203стр.
3) Юпитер [Электронный ресурс]: http://www.grandars.ru/shkola/geografiya/jupiter.html
4) Атмосфера Юпитера [Электронный ресурс]: http://www.starbolls.narod.ru/index.files/22n.htm
5) Газовые гиганты [Электронный ресурс]: http://znaniya-sila.narod.ru/soarsis/jupiter/ui_01.htm
6) Уникальная планета [Электронный ресурс]: http://www.galaxy.vinnica.ua/bilyk/jupiter1.htm
7) Cтроение [Электронный ресурс]: http://ru.wikipedia.org/wiki/Юпитер#.D0.AE.D0.BF.D0.B8.D1.82.D0.B5.D1.80_.D1.81.D1.80.D0.B5.D0.B4.D0.B8_.D0.BF.D0.BB.D0.B0.D0.BD.D0.B5.D1.82_.D0.A1.D0.BE.D0.BB
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Понятие, виды солнечной радиации и методы измерения. Интенсивность солнечной радиации, и ее распределение. Поглощение солнечной радиации в атмосфере. Влияние солнечной радиации на растительный и животный мир и особенности ее использованием человеком.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 22.03.2016Структура солнечной системы и ее размеры. Этапы развития метеонаблюдений. Атмосфера, ее состав, строение и граница. Лучистая энергия Солнца. Климатические пояса и области материков. Международная классификация облаков. Скорость и направление ветра.
шпаргалка [158,9 K], добавлен 30.08.2009Большое, нередко отрицательное, воздействие на географическую оболочку оказывает в настоящее время человек, в результате возникла важнейшая глобальная проблема - экологическая, от решения которой зависит будущее человечества.
реферат [19,9 K], добавлен 13.07.2004Что такое электронное картографирование. Информационные слои как основа современной геоинформационной системы. Понятие геореляционной модели, процедура геокодирования. Сфера применения ГИС, обзор средств разработки, некоторые украинские системы.
реферат [2,8 M], добавлен 22.09.2010Основные линии небесной сферы. Математический горизонт, небесный экватор, эклиптика, небесный меридиан. Экваториальная и горизонтальная системы координат. Перевод небесных координат в угловую меру. Математический горизонт и точка летнего солнцестояния.
презентация [3,9 M], добавлен 08.03.2014Цветная металлургия Западной Сибири. Руды легких цветных металлов: алюминий, титан. Руды тяжелых цветных металлов: медь, никель и кобальт. Руды малых металлов: олово, вольфрам, молибден. Руды редких металлов: ниобий, тантал. Редкоземельные металлы.
курсовая работа [32,7 K], добавлен 27.05.2008Анализ климата населенного пункта на примере села Красное Поселение: температура почвы, воздуха, характер изменений парциального давления водяного пара и относительной влажности. Месячное и годовое количество осадков и атмосферные явления местности.
практическая работа [120,2 K], добавлен 01.10.2009Понятие географической информационной системы (ГИС) как информационной системы, которая оперирует пространственными данными. Интеграционный характер ГИС и ГИС-технологий, примеры их применения. Главные особенности представления и модели данных в ГИС.
презентация [21,1 M], добавлен 02.10.2013Характеристика РК начала XXI в. Этапы создания сильного успешного государства. Факторы стимулирования экономического роста. Энергетические ресурсы, транспорт и связь. Десять глобальных вызовов ХХI в. Стратегия "Казахстан-2050" - новый политический курс.
презентация [73,0 K], добавлен 14.01.2015Физико-географические черты Чёрного моря. Рельеф дна и геологическое строение. Климатические и гидрологические характеристики. Течения на поверхности, обитатели моря. Причины возникновения ураганов на Чёрном море, связь их частоты с солнечной активностью.
курсовая работа [89,8 K], добавлен 09.03.2012Рассмотрение географического положения, климатических условий, населения, религиозных верований, государственного устройства, внутренней и внешней политики, социальной структуры, экономического положения, культуры и системы образования в АФганистане.
реферат [129,9 K], добавлен 24.04.2010Гроза, ее влияние на человека и народное хозяйство. Связь между грозой и солнечной активностью. Явление шаровой молнии. Статистические характеристики индексов грозовой активности. Анализ регрессионной зависимости числа дней с грозой от чисел Вольфа.
курсовая работа [153,5 K], добавлен 25.05.2009Понятие о геосфере и развитии земной поверхности. Распределение солнечной энергии и климатические пояса. Гидротермические условия и продуктивность биомассы. Географические пояса, динамика географической зональности. Проблемы ландшафтной дифференциации.
реферат [42,8 K], добавлен 31.01.2010Соединенные Штаты - одно из сильнейших государств мира по всем показателям, их идеология, внешняя политика в сочетании с либеральной внутренней оказывают большое влияние на значительную часть остального мира. США - первая экономическая и военная держава.
контрольная работа [92,2 K], добавлен 23.11.2010Уральская металлургия. Металлургия Центра. Сибирь и Дальний Восток. Добыча руд металлов, обогащение, извлечение и рафинирование металлов, получение изделий из металлических порошков, рафинирование металлов кристаллофизическими методами.
реферат [17,1 K], добавлен 17.02.2007Характеристика понятия о природном комплексе. Анализ объекта изучения физической географии - географической оболочки нашей планеты, как комплексной материальной системы. Особенности учения о природно-территориальном комплексе, географическом ландшафте.
реферат [21,6 K], добавлен 31.05.2010Общие понятия и сведения про климат. История развития современной системы метеорологических наблюдений. Факторы, ответственные за возникновение комфортных климатических условий на Земле. Типы климатов, их характеристика. Климат будущего планеты Земля.
доклад [268,0 K], добавлен 13.12.2011Связь ускорения вращательного движения Земли и сейсмичности планеты (сумма сейсмических событий). Соотношение величины возмущающего фактора и ответной реакции среды. Земная кора как объект в процессе подготовки и реализации тектонического землетрясения.
реферат [1,0 M], добавлен 28.08.2012Варианты территориальной организации энергетики. Децентрализация электроэнергетики: поляризация энергетического пространства. Модель двухуровневой организации централизованной и локальной энергетической системы. Электроэнергетические системы будущего.
реферат [3,3 M], добавлен 06.02.2011Географические и картографические системы координат. Общегеографические системы координат, их особенности. Системы координат проекций. Некоторые понятие теории фигуры Земли. Система геодезических координат. Основные семейства проекций и их характеристика.
лекция [9,7 M], добавлен 10.10.2013
