Назва реферату
: Загальні характеристики планет. Планета Земля
Розділ
: Астрономія, авіація, космонавтика
Загальні характеристики планет. Планета Земля
Поміж тіл, які обертаються навколо Сонця, найбільшу масу мають планети. Крім маси і розмірів, на основі спостережень астрономи вже давно встановили для більшості планет періоди їх обертання навколо осі й нахил цієї осі до площини планетної орбіти. Всі ці характеристики багато в чому визначають фізичні умови на поверхні небесних тіл. Так, розміри й маса планет визначають.силу тяжіння на поверхні, яка насамперед показує, чи може дана.планета утримувати навколо себе атмосферу. Молекули, що мають швидкість, більшу за параболічну, залишають планету. Внаслідок цього малі планети і більшість супутників планет не мають ніякої атмосфери. У не дуже масивної планети атмосфера має незначну густину; наприклад, у Марса, де сила тяжіння на поверхні менша, ніж на Землі, атмосфера більш розріджена. У планет-гігантів, прикладом яких є Юпітер, з великою силою тяжіння, атмосфери густі й містять молекулярний водень, що практично відсутній в атмосферах чотирьох найближчих до Сонця планет. Густина атмосфери та її хімічний склад визначають ступінь поглинання в ній випромінювання, яке надходить від Сонця. Температура поверхні планети залежить від її відстані до Сонця й наявності атмосфери. Обертання планети,, яка має атмосферу, сприяє вирівнюванню температур на нічній і денній півкулях.
Планети вивчають як за допомогою наземних астрономічних інструментів, установлених в обсерваторіях, так і за допомогою космічних апаратів.
Чотири найближчі до Сонця планети називаються планетами типу Землі на відміну від планет-гігантів — Юпітера, Сатурна, Урана і Нептуна. Планети в цих групах подібні між собою за фізичними умовами. Це явище не випадкове. Воно пов'язане з історією утворення й розвитку планет. Плутон ще мало вивчений, за розміром і масою він близький до планет земної групи.
Як відомо, відмінність у густині свідчить про різний хімічний склад і агрегатний стан речовини. Планети земної групи складаються, як і наша планета, з оксидів важких хімічних елементів (кремнію, заліза, алюмінію та інших металів і неметалів). Тому за кількістю атомів переважає кисень. Планети-гіганти складаються переважно з водню і гелію, хоч там є й ті речовини, що становлять основу планет типу Землі. На одному лише Юпітері їх більше, ніж на всіх планетах земної групи, разом узятих.
ПЛАНЕТА ЗЕМЛЯ
1. Будова. Численні фотографії Землі, зроблені з борту космічних апаратів (мал. 42 і 43), дають змогу побачити три основні оболонки земної кулі: атмосферу та її хмари, гідросферу і літосферу з її природним покривом. Відповідні цим оболонкам три агрегатні стани речовини — газоподібний, рідкий і твердий — звичні для нас, жителів Землі. Атмосферу має більшість планет Сонячної системи, тверда оболонка характерна для планет земної групи, супутників планет та астероїдів. Гідросфера Землі — унікальне явище в Сонячній системі, жодна інша з відомих планет її не має. Адже для того, щоб вода була в рідкому стані, потрібні певні умови температури й тиску. Вода — досить поширена хімічна сполука у Всесвіті, але на інших небесних тілах вона перебуває переважно в твердій фазі, відомій і на Землі у вигляді снігу, інею, льоду.
Процеси, що відбуваються в літосфері, хімічний склад її речовини несуть на собі сліди тих змін, які сталися протягом мільярдів років. За рахунок енергії, що виділяється при розпаді радіоактивних елементів, відбувалися розплавлення і диференціація речовини.
Мал.1. Земля над горизонтом Місяця
Мал.2. Фотографія Землі, зроблена з космосу
Внаслідок цього легкі сполуки, в основному силікати, опинилися зверху в корі, а важчі утворили центральну частину — ядро. Товщина кори дуже невелика: від 10 км під океанами до 80 км під гірськими хребтами. Радіус ядра удвічі менший від радіуса планети, а між ядром і корою міститься проміжний шар—мантія Землі, що складається з речовин більшої, ніж кора, густини.
Результати досліджень, виконаних за допомогою космічних апаратів, показали, що внутрішня будова Місяця і планет земної групи в загальних рисах така сама.
2. Атмосфера. Газова оболонка — атмосфера, що оточує Землю, містить 78 % азоту, 21 % кисню і мізерну кількість інших газів.
Нижній шар атмосфери називається тропосферою, яка досягає висоти 10— 12 км (у середніх широтах). У ній із збільшенням висоти температура спадає; вище починається стратосфера — шар постійної температури близько — 40 °С. З висоти близько 25 км температура земної атмосфери повільно зростає внаслідок поглинання ультрафіолетового випромінювання Сонця.
Густина атмосфери теж зменшується з висотою. Так, на висоті близько 6 км вона в 2 раза менша, ніж біля поверхні Землі, а на висоті в сотні кілометрів у мільйони разів менша. На висоті кількох радіусів Землі, е здебільшого водень з концентрацією частинок порядку тисяч атомів в 1 см3.
У верхніх шарах земної атмосфери сонячне випромінювання спричиняє сильну іонізацію. Іонізовані шари атмосфери називаються іоносферою.
Атмосфера відбиває чи поглинає більшу частину випромінювання, що надходить до Землі з космічного простору. Наприклад, вона не пропускає рентгенівське випромінювання Сонця. Атмосфера захищає нас і від безперервного бомбардування мікрометеоритами, і від руйнівної дії космічного проміння — потоків частинок (здебільшого протонів і ядер атомів гелію), що летять з великою швидкістю.
Атмосфера відіграє найважливішу роль у тепловому балансі Землі. Видиме сонячне випромінювання може проходити крізь
неї майже не послаблюючись. Його поглинає земна поверхня, яка при цьому нагрівається і випромінює інфрачервоні промені.
За сучасними уявленнями, тільки завдяки існуванню гідросфери та атмосфери на Землі змогло зародитися життя. Тому проблеми екології, охорони природи нашої унікальної планети набувають особливого значення.
3. Магнітне поле. Магнітне поле Землі досить велике (близько 5- 10-5 Тл). З віддаленням від Землі індукція магнітного поля слабшає.
Дослідження навколоземного простору космічними апаратами показало, що наша планета оточена потужним радіаційним поясом (див. мал. вище), який складається із заряджених елементарних частинок — протонів і електронів, які швидко рухаються. Його називають також поясом частинок високих енергій.
Внутрішня частина поясу простягається приблизно на 500— 5000 км від поверхні Землі. Зовнішня частина радіаційного поясу знаходиться на висоті від одного до п'яти радіусів Землі і складається переважно з електронів, що мають енергію десятки тисяч електрон-вольтів — у 10 раз меншу за енергію частинок внутрішнього поясу.
Частинки, які утворюють радіаційний пояс, напевно, захоплює земне магнітне поле з тих частинок, що безперервно викидає Соние. Особливо потужні потоки частинок народжуються при вибухових явищах на Сонці — так званих сонячних спалахах. Потік сонячних частинок рухається із швидкістю 400—1000 км/с і досягає Землі приблизно через 1—2 дні після того, як спалах гарячих газів на Сонці спричинив його. Такий посилений корпускулярний потік збурює магнітне поле Землі. Швидко й дуже змінюються характеристики магнітного поля, що називається магнітною бурею. Стрілка компаса коливається. Виникає збурення іоносфери, яке порушує радіозв'язок, відбуваються полярні сяйва (мал.).
Мал. Полярне сяйво
Полярні сяйва різної форми й забарвлення виникають на висотах від 80 до 1000 км. їх утворення пов'язане з тим, то в полярних областях частинки, рухаючись уздовж ліній індукції магнітного поля, які там майже перпендикулярні до поверхні, проникають в атмосферу. Вони бомбардують молекули повітря, іонізують їх і збуджують світіння, як потік електронів у вакуумній трубці. М. В. Ломоносов першим висловив думку про те, що полярні сяйва мають електричну природу. Кольорові відтінки полярного сяйва зумовлені світінням різних газів атмосфери.
Отже, ми з'ясували, що на Землі і в її атмосфері відбуваються різноманітні процеси, багато з яких пов'язані із Сонцем, віддаленим від нас на 150 млн. км, тобто Земля не ізольована від космосу.
4. Досягнення країн СНД і міжнародне співробітництво у мирному освоєнні космічного простору. Великі успіхи, досягнуті у вивченні планет та інших тіл Сонячної системи, сприяли посиленню зв'язку астрономії з такими науками про Землю, як геофізика і геологія. Вчені цих спеціальностей, які вивчають результати топографічних, радіофізичних та інших досліджень Меркурія, Венерн. Марса, Місяця й інших супутників, користуються методом порівняльної геології. Це дає змогу глибше зрозуміти стародавню історію розвитку нашої планети, закономірності формування родовищ корисних копалин і успішніше вести їх розвідку на Землі.
Космічну техніку застосовують і в інших, найрізноманітніших галузях науки, техніки й народного господарства. Для забезпечення безперебійного радіотелефонного зв'язку з віддаленими і важкодоступними районами нашої країни, для передавання інформації за допомогою телебачення використовують супутники зв'язку типів «Молния». «Зкран» і «Горизонт». Деякі з них виводяться на стаціонарні орбіти і забезпечують приймання телевізійних передач на колективні антени у невеликих населених пунктах.
За останні десятиріччя створено космічну метеорологічну систему, головною перевагою якої е оперативність і глобальність одержуваної інформації. Метеосупутники типу «Метеор» дають змогу детально вивчати розподіл хмарного покриву над нашою планетою, впевнено визначати стан і напрям руху циклонів і атмосферних фронтів, стежити за льодовою обстановкою на морях і океанах.
Космічна інформація забезпечує постійне спостереження за станом лісів і посівів сільськогосподарських культур. Ця інформація дасть змогу визначати ефективність усіх земельних ресурсів, своєчасно виявляти осередки захворювання рослин, прогнозувати врожаї різних культур у масштабах країни.
На борту орбітальних пілотованих комплексів «Союз — Салют» проводяться різноманітні технологічні експерименти з метою вивчення впливу невагомості та інших незвичайних умов космічного польоту на різні процеси й одержання в них умовах речовин та матеріалів із заданими властивостями. Космонавти проводять астрофізичні, геофізичні, метеорологічні та інші спостереження, виходять у відкритий космос, випробовують нові прилади та устаткування, необхідні для дальшого розвитку космонавтики.
На орбіті у складі екіпажів працювали космонавти-дослідники всіх країн соціалізму, Індії і Франції. Вчені багатьох держав брали участь у створенні наукової апаратури, яку встановлювали на борту пілотованих і автоматичних станцій, у вивченні зразків місячного грунту, доставлених на Землю. Здобуту під час космічних польотів інформацію обробляють спеціалісти братніх соціалістичних країн, використовують у наукових дослідженнях і народному господарстві. Наща країна активно виступає проти політики «зоряних воєн», за широке міжнародне співробітництво у використанні космічного простору в мирних цілях.
Застосування космічної техніки в народному господарстві дає значний економічний ефект і забезпечує можливість проведення різних видів робіт, які важко чи навіть неможливо виконати іншими методами. Роль космонавтики в житті людства і її вклад у науково-технічний прогрес постійно зростають.
|
