Загальні характеристики планет. Планета Земля - Астрономія, авіація, космонавтика - Скачать бесплатно

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.