Презентация по физике "Солнечная система"

Состав Солнечной системы.

2. Планеты и их спутники;

2. Астероиды;

3. Кометы;

4. Метеоры, метеориты;

5. Космический газ и пыль.

Солнце - это звезда, огромный газовый шар, в центре которого идут ядерные реакции. Основная доля массы Солнечной системы сосредоточена в Солнце – 99,8%.

Солнце удерживает гравитацией все объекты Солнечной системы, размеры которой не менее 60 миллиардов километров.

Совсем рядом с Солнцем обращаются четыре маленьких планеты, состоящие, в основном, из горных пород и металлов – Меркурий, Венера, Земля и Марс. Эти планеты называются планетами земной группы.

Между планетами земной группы и планетами-гигантами расположен пояс астероидов.

Чуть дальше расположены четыре больших планеты, состоящие, в основном, из водорода и гелия. Юпитер – самая большая из них. Далее следуют Сатурн, Уран и Нептун.

Планеты-гиганты:

- не имеют твердой поверхности;

- имеют мощную атмосферу;

- имеют большое количество спутников, а также кольца.

Самой последней планетой Солнечной системы является Плутон, который по своим физическим свойствам ближе к спутникам планет-гигантов. За орбитой Плутона открыт так называемый пояс Койпера, второй пояс астероидов.

Кометы проводят за орбитой Нептуна большую часть времени, так как в более дальней точке своей траектории их движение более медленное, чем около Солнца.

Солнечная

Система

Состав Солнечн ой систем ы

• Солнце

2. Планеты и их спутники

2. Астероиды

3. Кометы

4. Метеоры, метеориты

5. Космический газ и пыль

• Солнце - это звезда , огромный газовый шар , в центре которого идут ядерные реакции .
• Основная доля массы Солнечной системы сосредоточена в Солнце – 99,8%.
• Солнце удерживает гравитацией все объекты Солнечной системы , размеры которой не менее 60 миллиардов километров .

• Совсем рядом с Солнцем обращаются четыре маленьких планеты, состоящие, в основном, из горных пород и металлов – Меркурий, Венера, Земля и Ма рс . Эти планеты называются планетами земной группы .
• Между планетами земной группы и планетами-гигантами расположен пояс астероидов .

• Чуть дальше расположены четыре больших планеты, состоящие, в основном, из водорода и гелия. Юпитер – самая большая из них. Далее следуют Сатурн , Уран и Нептун .

П ланет ы -гигант ы

• н е имеют твердой поверхности
• имеют мощную атмосферу
• имеют большое количество спутников, а также кольца.

• Самой последней планетой Солнечной системы является Плутон , который по своим физическим свойствам ближе к спутникам планет-гигантов. За орбитой Плутона открыт так называемый пояс Койпера , второй пояс астероидов.
• Кометы проводят за орбитой Нептуна большую часть времени, так как в более дальней точке своей траектории их движение более медленное, чем около Солнца .

Внешние области Солнечной системы.

  Сравнительные размеры Солнца, планет Солнечной системы и орбит их спутников.

Меркурий – ближайшая к Солнцу планета .

• С реднее расстояние Меркурия от Солнца составляет 0,387 а.е.
• Р асстояние до Земли колеблется от 82 до 217 млн. км.
• Н аклонение орбиты к эклиптике i  = 7° – одно из самых больших в Солнечной системе .
• О сь Меркурия почти перпендикулярна к плоскости его орбиты, а сама орбита очень вытянута (эксцентриситет е = 0,206).

• С редняя скорость движения Меркурия по орбите – 47,9 км/с.
• И з-за приливного воздействия Солнца Меркурий попал в резонансную ловушку
• П ериод его обращения вокруг Солнца (87,95 земных суток) относится к периоду вращения вокруг оси (58,65 земных суток) как 3/2.

• Т ри полных оборота вокруг оси Меркурий завершает за 176 суток.

За тот же срок планета совершает два оборота вокруг Солнца .

• Меркурий занимает относительно Солнца то же самое положение на орбите, и ориентировка планеты остаётся прежней.

• С путников Меркурий не имеет .
• М асса Меркурия почти в 20 раз меньше массы Земли (0,055 M или 3,3∙10 23  кг) .
• П лотность почти такая же, как у Земли (5,43 г/см 3 ) .
• Р адиус планеты составляет 0,38 R з (2440 км).

• П ланета имеет практически сферическую форму .
• У скорение свободного падения на ее поверхности составляет g  = 3,72 м/с 2 .

Близость к Солнцу мешает производить наблюдения Меркурия . На небосклоне он не отходит далеко от Солнца – максимум на 29°. Виден он либо перед восходом Солнца (утренняя видимость), либо после захода (вечерняя видимость) и только вблизи элонгаций (максимальных угловых удалений от Солнца ). Но даже в эти периоды увидеть его можно не всегда из-за значительного наклона его орбиты к эклиптике.

Планета видна невооруженным глазом.

• С олнечные сутки на Меркурии длятся 176 земных суток, т.е. ровно 2 меркурианских года. Это явление происходит из-за особого соотношения между периодами обращения планеты вокруг оси и вокруг Солнца.
• Б ыстро мчась по орбите, Меркурий лениво поворачивается вокруг своей оси. День и ночь продолжаются по 88 суток, т.е. равны году планеты.

Солнце восходит на востоке, поднимается крайне медленно (в среднем на один градус за двенадцать часов), достигает верхней кульминации (на экваторе – зенита) и так же медленно заходит. Но так происходит не везде.

• В некоторых местах Солнце после восхода вдруг останавливается, поворачивается обратно и заходит почти в той же точке, где взошло.

Но спустя несколько земных суток Солнце восходит снова в той же точке и уже надолго. Около захода картина повторяется в обратном порядке. Это явление получило название эффекта Иисуса Навина по имени библейского героя, умевшего останавливать Солнце .

• В некоторых местах восходы и захода Солнца наблюдаются дважды за сутки. На меридианах 0° и 180° можно видеть три захода и три восхода Солнца за одни солнечные сутки.

• У Меркурия есть слабое магнитное поле ( 0,7 % земного магнитного поля ).

Кроме дипольного (двухполюсного) в нём присутствуют ещё поля с четырьмя и восемью полюсами.

• Со стороны Солнца магнитосфера Меркурия сильно сжата под действием солнечного ветра .

Схема строения Меркурия.

• Высокая плотность и наличие магнитного поля показывает, что у Меркурия должно быть плотное металлическое ядро .
• П лотность в центре Меркурия должна достигать 9,8 г/см 3 .
• Р адиус ядра составляет 1800 км (75 % радиуса планеты). На долю ядра приходится 80 % массы Меркурия .

• Н ад массивным ядром располагается силикатная оболочка толщиной 600 км. Плотность поверхностных пород порядка 3,3 г/см 3 .
• Д анные об атмосфере Меркурия указывает лишь на её сильную разрежённость .
• Д авление у поверхности планеты в 500 миллиардов раз меньше, чем у поверхности Земли .
• Меркурий расположен очень близко к Солнцу и захватывает солнечный ветер своим тяготением. Атом гелия, захваченный Меркурием , находится в атмосфере в среднем 200 дней. Кроме гелия на Меркурии зарегистрировано наличие водорода.

• Общее количество атомов и молекул газа в столбе атмосферы Меркурия около 2∙10 14 над 1 см 2 поверхности. При высоте атмосферы в несколько сотен километров это дает плотность у поверхности около 10 7  см –3 .
• Р аскаленные, как печь, твердые породы выделяют различные атомы, в том числе атомы щелочных металлов, которые регистрируются в спектре атмосферы. Подозревается присутствие углекислоты и угарного газа.

Химический состав атмосферы Меркурия.

• П оверхность Меркурия оказалась усеянной сеткой из кратеров разных размеров, совсем как поверхность Луны . Их распределение по размерам тоже было аналогично лунному.

Большая часть кратеров образовалась в результате падения метеоритов.

Участок поверхности Северного полушария Меркурия шириной около 500 км.

Карта поверхности Меркурия.

• Н а поверхности Меркурия были обнаружены гладкие округлые равнины, получившие по сходству с лунными «морями» название бассейнов . 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.

• Н а Меркурии есть горы, высота наиболее высоких достигает 2–4 км .
• В ряде районов планеты на поверхности видны долины, бескратерные равнины .
• Н а Меркурии встречается также необычная деталь рельефа – эскарп . Это выступ высотой 2–3 км, разделяющий два района поверхности. Считают, что эскарпы образовались как сдвиги при раннем сжатии планеты.

• В полярных областях Меркурия , возможно, имеется водяной лед. Внутренние области находящихся там кратеров Солнце никогда не освещает, и температура там может держаться около –210°С
• А льбедо Меркурия крайне низкое, около 0,11
• М аксимальная температура поверхности Меркурия , зарегистрированная датчиками, +410°С.

• П ерепады температур из-за смены времен года, вызванной вытянутостью орбиты, на дневной стороне достигают 100°С .
• С редняя температура ночного полушария равна –162°С (111 К) .
• Т емпература подсолнечной точки на среднем расстоянии Меркурия от Солнца равна +347°С.

Самая прекрасная и самая близкая из планет – Венера

• Б ольшая полуось орбиты Венеры – среднее расстояние от Солнца – составляет 0,723 а.е. (108,2 млн. км) .
• О рбита практически круговая, ее эксцентриситет равен 0,0068 . Наклонение орбиты к плоскости эклиптики: i  = 3°39´ .
• Венера самая близкая к Земле планета – расстояние до нее меняется от 40 до 259 миллионов километров.
• С редняя скорость движения по орбите – 35 км/с.

• П ериод обращения по орбите – 224,7 земных суток .
• П ериод вращения вокруг оси – 243,02 земных суток .
• Венера вращается в сторону, противоположную своему движению по орбите (если смотреть с северного полюса Венеры , планета вращается по часовой стрелке, а не против неё, как Земля и остальные планеты, исключая Уран ; наклон экватора к орбите: 177°18´).

• С утки на Венере продолжаются 116,8 земных суток (половину венерианского года) .
• Д ень и ночь на Венере длятся по 58,4 земных суток.
• М асса Венеры составляет 0,815 M  массы Земли (4,87∙10 24  кг) .
• У планеты нет спутников .

• П лотность равна 5,24 г/см 3 .
• Р адиус Венеры – 0,949  R з (6052 км) .
• П оверхность планеты постоянно закрыта плотными облаками .
• Венера имеет практически сферическую форму .
• У скорение свободного падения на поверхности составляет 8,87 м/с 2 .

• Венеру легко распознать, так как по блеску она намного превосходят самые яркие из звезд.
• Отличительным признаком планеты является её ровный белый цвет. Венера так же, как и Меркурий , не отходит на небе на большое расстояние от Солнца .
• В моменты элонгаций Венера может удалиться от нашей звезды максимум на 48°. Как и у Меркурия , у Венеры есть периоды утренней и вечерней видимости: в древности считали, что утренняя и вечерняя Венеры – разные звезды.

Венера – третий по яркости объект на нашем небе.

В 1761 году Михаил Ломоносов , наблюдая прохождение Венеры по диску Солнца , заметил тоненький радужный ободочек, окружавший планету. Так была открыта атмосфера Венеры .

• А тмосфера исключительно мощная: давление у поверхности оказалось равным 90 атмосфер .
• В ысокая температура нижних слоёв атмосферы Венеры объясняется парниковым эффектом .

Изменение с высотой температуры и давления в атмосфере планеты.

Состав атмосферы планеты.

• А тмосфера планеты пропускает солнечное излучение в форме многократно рассеянного излучения.
• О блачный слой Венеры обладает высоким альбедо, 0,77. Б олее трёх четвёртой солнечной радиации отражается облаками и лишь менее одной четверти проходит вниз.
• П арниковый эффект имеет место и в атмосферах других планет. В атмосфере Марса он поднимает среднюю температуру у поверхности на 9°, в атмосфере Земли – на 35°, то в атмосфере Венеры этот эффект достигает 400 градусов .
• З арегистрированный максимум температур на поверхности Венеры +480°C.

Парниковый эффект в атмосфере Венеры.

• А тмосфера Венеры на 96,5 % состоит из углекислого газа. Не более 3 % приходится на долю азота; кроме того, обнаружены примеси инертных газов (в первую очередь, аргона). Обнаружены следы кислорода, воды, хлорводорода и фторводорода .
• П редполагалось, что из-за плотных облаков на поверхности Венеры всегда темно. О свещенность дневной стороны Венеры примерно такая же, как на Земле в пасмурный день .
• Н ебо на Венере имеет яркий желто-зеленый оттенок .

Внутреннее строение Венеры.

• Т уманная дымка простирается до высоты около 50 км .
• Д алее до высоты 70 км идут облака из мелких капель концентрированной серной кислоты. Замечены также примеси соляной кислоты.
• С читается, что серная кислота в атмосфере Венеры образуется из диоксида серы, источником которого могут быть вулканы Венеры .

• Н ад экватором Венеры на высоте 60–70 км постоянно дует ураганный ветер со скоростью 100 м/с и даже 300 м/с в направлении движения планеты. На больших широтах Венеры скорость ветра на больших высотах уменьшается, а возле полюсов существует полярный вихрь.
• С амые верхние слои атмосферы Венеры состоят почти целиком из водорода. Водородная атмосфера Венеры простирается до высоты 5500 км .
• Т емпература облачных слоев колеблется от –70°C до –40°C.

• У Венеры жидкое железное ядро, но в нем не возбуждается магнитное поле, вероятно, из-за медленного вращения Венеры
• В настоящее время зарегистрированы около 150 вулканических объектов, размеры которых превышают 100 км; общее число вулканов на планете оценивают в 1600
• И звержения вулканов порождают мощные электрические разряды ( В енерианские грозы ).

• В улканизм на Венере свидетельствует об активности ее недр. Конвективные потоки жидкой мантии заперты толстой базальтовой оболочкой .
• В состав пород входят окислы кремния, алюминия, магния, железа, кальция и других элементов .

• Венера подходит к Земле ближе , чем все остальные планеты . Однако плотная облачная атмосфера не позволяет видеть ее поверхность непосредственно , и все исследования проводятся с помощью радаров или автоматических межпланетных станций .

Некоторые ученые раньше считали , что планета всюду покрыта океаном .

Почти все изображения Венеры и ее поверхности сделаны в условных цветах , так как съемка производилась радиоволнами . С помощью радиоволн же было установлено , что Венера вращается в обратном , нежели почти все планеты , направлении .

• С пускаемый аппарат « Венера -7» 15  декабря 1970  года достиг поверхности и проработал на ней 23  минуты , успев провести массу исследований в атмосфере , измерить температуру на поверхности ( около 500 °С ) и давление (100  атмосфер ) .
• С редняя плотность поверхностных пород равна 2,7  г / см 3 , что близко к плотности земных базальтов .
• Г рунт Венеры состоит на 50 % из кремнезема , 16 % – алюминиевых квасцов и на 11 % из окиси магния .

Карта Венеры, полученная при помощи радара «Магеллана».

• И зучен рельеф 55  районов Венеры . Среди них имеются участки как сильно всхолмлённой местности , с перепадами высот на 2 – 3  км , так и относительно ровной .
• В северном полушарии планеты выявлен огромный круглый бассейн протяжённостью около 1500  км с севера на юг и 100  км с запада на восток .
• О бнаружена большая равнина длиной около 800  км , ещё более гладкая , чем поверхность лунных морей .

• У далось обнаружить гигантский разлом в коре длиной 1500  км , шириной 150  км и глубиной 2  км . Выявлен дугообразный горный массив , пересечённый и частично разрушенный другим .
• На поверхности Венеры было обнаружено около 10  кольцевых структур , подобных метеоритным кратерам Луны и Меркурия , диаметром от 35 до 150  км , но сильно сглаженных , уплощенных .

Ударные кратеры – редкий элемент венерианского пейзажа. На снимке два кратера диаметрами около 40–50 км. Внутренняя область заполнена лавой. Торчащие наружу лепестки обнаружены только на Венере . Они представляют собой кучи раздробленной породы, выброшенной при образовании кратера наружу.

• Земля – движется вокруг Солнца по близкой к круговой орбите ( эксцентриситет 0,017), радиус которой – 149,6  млн . км – принят за 1  астрономическую единицу
• П ериод обращения по орбите составляет 365,256  земных суток

или 1  год

• С редняя скорость

движения

по орбите – 29,8  км / с .

• П ериод вращения вокруг оси – звездные сутки – 23 h 56 m 4,099 s
• Н аклон земного экватора к орбите составляет 23 ° 27' и обеспечивает смену времен года .
• М асса Земли равна М  = 5,974∙10 24   кг , средняя плотность 5,515  г / см 3 .
• Э кваториальный радиус планеты составляет R  = 6 378  км .

• Земля имеет грушевидную форму , называемую геоидом .
• С жатие составляет 0,0034 ( полярный радиус равен R  = 6 356  км ). Сплюснутость Земли с полюсов объясняется вращением .
• У скорение свободного падения на поверхности составляет , в среднем , g  = 9,78 м / с 2 : у полюсов больше , на экваторе меньше .

Строение Земли.

  Кора

т олщина

о коло 35 км, в океанических областях меньше

Мантия

2900 км

Внешнее ядро

Граниты и базальты

2250 км

Внутреннее ядро

Твердые кремниевые породы

1220 км (радиус)

Жидкое состояние

Твердые железо и никель

• И з всей массы Земли кора составляет менее 1 %, мантия – около 65 %, ядро – 34 % .
• В близи поверхности Земли возрастание температуры с глубиной составляет примерно 20 ° на каждый километр .
• П лотность горных пород земной коры составляет около 3000  кг / м 3 .

• В центре Земли находится твердое железное ядро плотностью около 10 000 кг/м 3 (1,7 % массы Земли ).
• Н а глубине около 100  км температура примерно 1800  К .
• Н ижняя , внутренняя граница между корой и мантией называется разделом Мохоровичича .

Состав Земли по химическим элементам.

• Н а Земле в результате активной вулканической деятельности происходит выбросы лавы , пара и газов из внутренних частей мантии до сих пор формируется верхняя часть Земли – кора .
• Н а планете около 800  действующих вулканов .
• К ора и верхние слои мантии образуют литосферу . Ее граница расположена на глубине около 70  км . Литосфера расколота на десяток больших плит , на границах между которыми постоянно происходят землетрясения и извержения вулканов .

Литосферные плиты « плавают » в расположенном под ними до глубины 250  км слое повышенной текучести , называемом астеносферой .

• О сновные составляющие атмосферы Земли – азот и кислород.

Остальные газы: водяной пар, углекислота, неон, метан, водород и другие – составляют около 1 %

• Д авление атмосферы на уровне моря – 1 атм = 101325 Па = 760 мм рт. ст.

Химический состав атмосферы (по объему).

• С тандартная атмосфера соответствует температуре воздуха 15,0 °С , относительной влажности f  = 0 %, плотности ρ  = 1,225  кг / м 3 .
• А тмосфера Земли состоит из ряда слоев – тропосферы , стратосферы , мезосферы , термосферы , экзосферы .

Небольшое количество углекислого газа в земной атмосфере создает парниковый эффект

Строение атмосферы.

• Тропосфера

протяженность 0–12 км

температура п адает на 6° на каждый км

Тропосфера нагревается инфракрасным излучением земной поверхности.

• Стратосфера

Протяженность 12–25 км

Температура –50° С

  Протяженность 25–50 км

Температура н емного растет, на высоте 50 км около 0° С

Температура растет за счет реакции разложения озона, которая сопровождается выделением теплоты.

• Мезосфера

Протяженность 50–85 км

Озон поглощает ультрафиолетовое излучение в области (200–300 нм), защищая жизнь на поверхности Земли.

• Термосфера

Протяженность 85–800 км

Температура увеличивается с высотой. Днем на высоте 400 км около 1500° С

Ультрафиолетовое и рентгеновское излучение Солнца ионизует молекулы воздуха. Поэтому термосферу называют ионосферой. От ионосферы отражаются радиоволны. Становятся преобладающими водород и гелий.

• Экзосфера

Протяженность свыше 800 км

Молекулы движутся с огромными скоростями, иногда улетая в межпланетное пространство

• П оложение и интенсивность слоев ионосферы меняется ото дня к ночи и в зависимости от изменений солнечной активности .
• М аксимальная концентрация свободных ионов в ионосфере составляет (2–50)∙10 5   см –3 и достигается на высотах 250 – 400  км от поверхности Земли .

• 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 . С уществует другое мнение , заключающееся в том , что озоновые дыры – одно из проявлений солнечной активности .

Озоновая дыра над Антарктидой

• Магнитное поле Земли похоже на поле однородной намагниченной сферы с магнитной осью , наклоненной на 11,5 ° к оси вращения Земли .
• Южный магнитный полюс Земли , к которому притягивается северный конец стрелки компаса , не совпадает с Северным географическим полюсом , а находится в пункте с координатами приблизительно 76 ° северной широты и 101 ° западной долготы .
• Северный магнитный полюс Земли расположен в Антарктиде .
• Напряженность магнитного поля на полюсах больше чем на экваторе .

Радиационные пояса и магнитосфера Земли

• Открытое в 1905  году изменение магнитного поля привело к заключению , что оно зарождается в жидком внешнем ядре планеты . Сравнительно быстрые движения могут происходить там без катастрофических последствий .
• Силовые линии магнитного поля Земли образуют своеобразные ловушки для движущихся к ней потоков частиц солнечного ветра. Задержанные магнитным полем частицы образуют радиационные пояса .

• Резкие изменения магнитного поля Земли называются магнитными бурями .
• Магнитные бури часто начинаются через сутки или двое после хромосферных вспышек на Солнце ; они вызываются потоками частиц, движущихся с большими скоростями от Солнца . Заряженные частицы, скользя вдоль силовых магнитных линий Земли , могут проникнуть в атмосферу. Сталкиваясь с атомами атмосферы, они вызывают особое свечение, называемое полярным сиянием .

Полярное сияние с борта корабля

«Space Shuttle».

• Температура на поверхности находится в пределах от –85°C (внутренние районы Антарктиды) до +70°C (Западная Сахара).
• Средняя температура поверхности Земли – +12°C .
• Большую часть поверхности Земли (более 2/3) занимает Мировой океан , оставшаяся треть приходится на сушу. Условия на поверхности Земли заметно отличаются от других планет: нигде, кроме как на Земле , нет воды в жидком состоянии, нет атмосферы, богатой кислородом. Именно благодаря воде более 3,8 млрд. лет тому назад на Земле смогла возникнуть жизнь.

Химический состав океанов

• Жидкая оболочка Земли , которая занимает 361  млн . км 2 или 70,8 % поверхности Земли , называется гидросферой .
• В океанах Земли сосредоточено 97 % всех запасов воды ( около 10 21   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 ).

• Возраст горных пород устанавливается по содержанию изотопов урана и тория . В естественной смеси урана содержится 99,28 %  изотопа урана 238 U, 0,714 %  235 U, 0,006 %  234 U. Период полураспада 238 U  Т 1/2  = 4,5∙10 9   лет . Конечным продуктом распадов этих элементов являются изотопы свинца и гелий . Чем больше продуктов распада и чем меньше самого радиоактивного вещества содержится в породе , тем больше возраст изучаемых горных пород . Изучая радиоизотопный состав коры Земли , обнаружили , что возраст земной коры около 4,55 ± 0,07  млрд . лет .

• Эволюция Земли

Согласно современным космогоническим представлениям , Земля образовалась 4,5  миллиарда лет назад путем гравитационной конденсации из рассеянного в околосолнечном пространстве холодного газопылевого вещества , содержавшего все известные в природе химические элементы . Падение крупных сгустков вещества вызывало нагрев прото - Земли и ее расслоение . Тяжелые железосодержащие породы опускались глубже , за несколько сотен миллионов лет формируя ядро , легкие каменистые породы образовывали кору . Гравитационное сжатие и радиоактивный распад еще больше разогревали внутренние области нашей планеты .

• Из - за убывания температуры от центра Земли к поверхности возникали очаги напряженности на границе с корой . Их результатами и по сей день являются землетрясения и дрейф материков .
• Атмосфера и гидросфера выделились из недр нашей планеты , поскольку вода и газы входили в состав земных пород . Кислород появился в атмосфере из воды в результате фотодиссоциации , а впоследствии из - за фотосинтеза .

Дрейф материков

• В 1912 году, сравнивая очертания береговой линии Африки и Южной Америки, немецкий ученый Альфред Вегенер выдвинул гипотезу дрейфа континентов .

Она была подтверждена исследованием дна океана и магнитных свойств лавовых потоков на поверхности. Были зарегистрированы также 16 инверсий магнитных полюсов с северного на южный и обратно за последние десять миллионов лет.

• В 1960 году американский геолог Гарри Хесс предположил, что горячая мантия поднимается под срединно-океаническими хребтами, распространяется в стороны от них, разрывая и расталкивая литосферные плиты.
• Вещество мантии заполняет образовавшиеся трещины – рифты . «Уничтожение» же участков поверхности Земли происходит, скорее всего, вблизи океанских желобов.

• Сейчас считается, что 300–200 миллионов лет назад существовал единый суперматерик Пангея . Затем он распался на части, которые сформировали нынешние материки.
• Дальнейшее остывание Земли приведет к прекращению тектонической деятельности. Эрозия сотрет горы, и поверхность Земли станет плоской и покроется океаном. Из-за увеличения светимости Солнца в далеком будущем океан испарится, обнажив ровную безжизненную пустыню.

Луна – единственный спутник Земли и единственный внеземной мир, который посетили люди.

• Она вращается вокруг Земли по орбите, большая полуось которой равна 383 398 км (эксцентриситет 0,055).
• Плоскость лунной орбиты наклонена к плоскости эклиптики под углом 5°09´.

• Период обращения равен 27 сут 7 час 43 мин. Это звездный или сидерический период.
• Период синодический – период смены лунных фаз – равен 29 сут 12 час 44 мин.

• Период вращения Луны вокруг своей оси равен сидерическому периоду.
• 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 – один из самых больших спутников в Солнечной системе

• Луна – самый яркий объект на небе после Солнца .
• Масса Луны составляет 7,3476∙10 22  кг (в 81,3 раз меньше массы Земли )
• С редняя плотность ρ = 3,35 г/см 3
• Э кваториальный радиус – 1 737 км. Сжатие с полюсов практически отсутствует.
• Ускорение свободного падения на поверхности составляет g  = 1,63 м/с 2 . Тяготение Луны не смогло удержать ее атмосферу, если она когда-то и была.

• Плотность Луны сравнима с плотностью земной мантии. Поэтому у Луны либо нет, либо очень незначительное железное ядро.
• Толщина верхней мантии 400 км. В ней сейсмические скорости зависят от глубины и уменьшаются в зависимости от расстояния.
• Толщина средней мантии около 600 км. В средней мантии сейсмические скорости постоянны.

• Нижняя мантия расположена глубже 1100 км.
• Ядро Луны , начинающееся на глубине 1500 км, возможно, жидкое. Оно почти не содержит железа.
• Луна имеет очень слабое магнитное поле, не превышающее одной десятитысячной доли земного магнитного поля. Зарегистрированы местные магнитные аномалии.

Внутреннее строение Луны

• Изучение лунных пород, доставленных на Землю , позволило оценить возраст Луны методом радиоактивного распада.

Камни на Луне стали твердыми около 4,4 млрд. лет назад.

• Согласно теории российского астронома Евгении Рускол , Луна сформировалась из остатков протопланетного вещества, окружавшего молодую Землю .

• Иную теорию разработал американский астроном Алистер Камерон : он считает, что Земля на стадии формирования столкнулась с крупным небесным телом. Выброшенные в результате столкновения обломки объединились в наш спутник.

Образцы лунных пород , доставленные на Землю . Слева 1,5-килограммовый базальт одного из лунных морей. В центре анортозит , по составу похожий на лунную кору возвышенных регионов. Справа горные породы со дна кратера, образовавшиеся в результате падения метеорита.

• Атмосфера на Луне практически отсутствует. Это обусловливает резкие перепады температур в несколько сотен градусов.
• В дневное время температура на поверхности достигает 130°C, а ночью она опускается до –170°C. В то же время на глубине 1 м температура почти всегда постоянная.
• Небо над Луной всегда черное, поскольку для образования голубого цвета неба необходим воздух, который там отсутствует.
• Нет там и погоды, не дуют и ветры.
• Н а Луне царит полная тишина.

Восход Земли

• С Земли наблюдается только видимая часть Луны . Но это не 50 % поверхности, а несколько больше.
• Луна обращается вокруг Земли по эллипсу, около перигея Луна движется быстрее, а около апогея – медленнее. Но вокруг оси Луна вращается равномерно. Вследствие этого возникает либрация по долготе. Возможная наибольшая величина ее составляет 7°54´. Благодаря либрации мы имеем возможность наблюдать с Земли кроме видимой стороны Луны еще и примыкающие к ней узкие полоски территории обратной ее стороны. В общей сложности с Земли можно увидеть 59 % лунной поверхности .

• Мощная литосфера толщиной около 1000 км исключает разломы и выход лавы на поверхность.
• М иллиарды лет назад, на Луне были извержения вулканов.

• Видимыми даже невооруженным глазом деталями лунного рельефа являются так называемые моря и материки .
• Вокруг морей часто располагаются горы . Их размеры довольно внушительны: Апеннины имеют максимальную высоту 6 км, Карпаты – 2 км.

Луна на нашем небосклоне и

Земля на лунном небе

• При наблюдении в телескоп становится ясно, что моря и материки усыпаны кратерами . Особенно выделяются кратер Коперник и кратер Тихо с расходящимися от него почти по всей поверхности Луны белыми лучами.
• На видимой стороне Луны количество кратеров , диаметр которых больше 1 км, около 300 000. Размеры кратеров колеблются от сотен километров до нескольких сантиметров.

• Некоторые из них в центре имеет характерное образование – горку ; у некоторых кратеров на внутренних стенках имеются террасы .
• Возле самых молодых кратеров можно видеть лучевые системы – светлые полосы , которые расходятся во все стороны. Эти лучи могут быть вторичными кратерами , порожденными осколками метеорита, которые образовали во время взрыва основной кратер , находящийся в центре.

Кратер Эратосфен диаметром 61 км образовался относительно недавно. На горизонте виден другой молодой кратер – Коперник.

• Согласно современным представлениям, большинство кратеров , в изобилии покрывающих поверхность Луны , образовались при столкновении крупных метеоритов и небольших астероидов с поверхностью 3,5 миллиарда лет назад.
• Энергия, выделяемая при взрыве, испаряла не только вещество метеорита, но и часть пород в месте удара.
• Столкновения с очень крупными астероидами вызвали гигантские разломы в лунной поверхности, через которые вытекала жидкая расплавленная лава. Так на Луне появились моря и океаны.

• Лунные моря совершенно сухие и представляют собой обширные, залитые некогда базальтовой лавой низины.
• Луна – безжизненное тело, лишенное атмосферы, морей и океанов.
• На протяжении лунных суток температура поверхности может изменяться на 300 градусов (от –170° C до +130° C). При таких условиях вода в жидком состоянии находиться не может.

Карта поверхности Луны (вид в телескоп).

Маленький шаг для одного человека – огромный шаг для всего человечества Нейл Армстронг, первый человек на Луне. 20 июля 1969 года.

Этот след сохранится на Луне

миллионы лет

• Благодаря исследованием АМС «Луна» и посадкам на поверхность американских астронавтов, поверхностный грунт Луны исследован хорошо. Астронавты привезли на Землю около 385 кг лунных камней.
• Постоянная бомбардировка Луны крошечными метеоритами является причиной того, что вся ее поверхность, на 9–12 метров вглубь, покрыта слоем мелкого раздробленного спекшегося вещества, образовавшего как бы слежавшуюся губчатую массу. Этот тонкий слой лунной поверхности называют реголитом .

• Реголит является хорошим термоизоляционным материалом, поэтому уже на глубине несколько сантиметров сохраняется постоянная температура.
• Ни один камень, доставленный на Землю , никогда не подвергался воздействию воды или атмосферы и не содержал органических останков. Луна – абсолютно мертвый мир.

• Обратная сторона Луны является идеальным местом для астрономических наблюдений: она защищает приборы от излучения с Земли , а ночь на Луне длится 14 земных суток.
• Отсутствие атмосферы делает возможным наблюдения в любом диапазоне. Когда-нибудь на Луне будут построены космические станции и астрономические обсерватории. Богатые запасы железа, алюминия и кремния явились бы неплохим источником строительных материалов, а содержащиеся в горных породах водород и кислород – сырьем для получения воздуха и воды.

Планету Марс в древности назвали в честь бога войны за свой кроваво-красный цвет

• Марс обращается вокруг Солнца по орбите радиусом 1,524 а.е. за 687 земных суток.
• Эксцентриситет 0,093 сравнительно высок, поэтому орбита Марса вытянута.
• Расстояние до Солнца меняется в течение года на 21 миллион километров, а энергия, которую получает Марс , изменяется в 1,45 раза.
• Наклонение орбиты к эклиптике – 1°51´, а средняя скорость движения составляет 24,1 км/с.

• Расстояния от Земли меняется от 56 до 400 миллионов км.
• Расстояния между Землей и Марсом в моменты противостояний изменяются от 55 до 102 миллионов км, при этом все противостояния .
• К огда расстояние между двумя планетами меньше 60 млн. км, называются великими противостояниями , они повторяются каждые 15–17 лет.

• П ериод вращения вокруг оси – звездные сутки – равен 24,62 часа – всего на 41 минуту больше периода вращения Земли
• Н аклон экватора к орбите: 25°12´ (у Земли – около 23°)
• С мена дня и ночи и смена времён года на Марсе протекает почти так же, как на Земле .
• И з-за удалённости от Солнца климат суровее земного .
• Г од Марса почти вдвое длиннее земного, а значит, дольше длятся и сезоны .
• Д лительность и характер сезонов заметно отличаются в северном и южном полушариях планеты .

• В северном полушарии лето долгое, но прохладное, а зима короткая и мягкая .
• В южном полушарии лето короткое, но тёплое, а зима долгая и суровая .
• М асса планеты составляет 0,107 M з (6,4∙10 23  кг)
• П лотность равна 3,94 г/см 3 .
• Р адиус в два раза меньше, чем у Земли , – 3 397 км .
• У скорение свободного падения на поверхности планеты составляет g  = 3,72 м/с 2 .

• Я дро Марса имеет массу до 9 % массы планеты. Оно состоит из железа и его сплавов и пребывает в жидком состоянии.
• Марс имеет мощную кору толщиной 100 км. Между ними находится силикатная мантия, обогащенная железом.

Внутреннее строение Марса

Гора Олимп. Облака располагаются на 8 км ниже, чем вершина вулкана

• Предполагают, что несколько миллиардов лет назад на Марсе была атмосфера плотностью 1–3 бар; при таком давлении вода должна находиться в жидком состоянии, а углекислый газ должен испаряться. Мог возникнуть парниковый эффект , могли протекать реки , которые и оставили русла, наблюдаемые в настоящее время.
• Особенностью марсианских рек была их взаимосвязь с явлениями, похожими на карст, – уход под поверхность в какой-нибудь точке.

• Но Марс постепенно терял атмосферу из-за своей малой массы.
• Парниковый эффект уменьшался, появилась вечная мерзлота и полярные шапки, которые наблюдаются и поныне.
• Вулканы Олимп и Альба, гора Аскрийская, Павлина и Арсия извергали лаву, вероятно, около 1,5 млрд. лет назад.
• В настоящее время не найдено ни одного действующего вулкана на Марсе . Следы вулканического пепла на склонах других гор позволяют предположить, что раньше Марс был вулканически активным.

Бывшие реки: когда-то по ним бежала вода

Химический состав атмосферы Марса

Изменение температуры воздуха с высотой

• Основная составляющая атмосферы Марса – углекислый газ (95 %) .
• С реднее 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 .
• В самых глубоких впадинах давление достигает 12 мбар .
• З имой углекислота замерзает, превращаясь в сухой лед. Хотя атмосфера Марса не губительна для землян, понадобится специальное оборудование, чтобы выделить из нее кислород для дыхания.

• В атмосфере Марса обнаружены редкие облака. Однако даже вся атмосферная влага, если бы она выпала на поверхность, покрыла бы ее слоем не толще 0,01 мм .
• Н ад низинами и на дне кратеров в холодное время суток стоят туманы, а «Викинг-2» зарегистрировал в 1979 году выпадение снега, пролежавшего несколько месяцев .
• Н а Марсе зарегистрировано слабое магнитное поле В = 0,5 мкТл.

• Температура верхнего слоя грунта во время летнего солнцестояния может подниматься до 0°C.
• Самая низкая температура была зарегистрирована над зимней полярной шапкой Марса : t  = –139° C, при такой температуре конденсируется углекислый газ.
• Для Марса характерен резкий перепад температур. В так называемых оазисах, в районах озера Феникс (плато Солнца) и земли Ноя перепад температур составляет 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.

Карта поверхности Марса

Марсианская пустыня

• Поверхность Марса имеет красноватый цвет из-за больших примесей окислов железа.
• Лежащие повсюду каменные глыбы – куски вулканических пород, отколовшиеся во время марсотрясений или падения метеоритов.
• Время от времени попадаются кратеры – остатки метеоритных ударов.
• Кое-где поверхность покрыта многослойными породами, похожими на земные осадочные породы, оставшиеся после отступления моря.

Северный полюс летом. Полярная шапка состоит в это время большей частью из воды

• В настоящее время на Марсе нет жидкой воды .
• С корее всего , белые полярные шапки , обнаруженные в 1704  году , состоят из водяного льда с примесью твердой углекислоты . Зимой они простираются на треть ( южная полярная шапка – на половину ) расстояния до экватора . Весной этот лед частично тает , а от полюсов к экватору распространяется волна потемнения , которую раньше принимали за марсианские растения .

• П о современным представлениям , общий объем заключенного в полярной шапке северного полушария льда – примерно 1,5  млн .  км 3 , следовательно , в талом виде этот лед никак не мог образовывать гигантский океан , который , по мнению многих исследователей , некогда покрывал чуть ли не все северное полушарие Марса .
• О стается загадочным , куда подевалась вода , которая некогда изобиловала на ныне засушливой планете .

Древние русла рек

• Среди образований, обнаруженных на поверхности Марса , особое внимание привлекают руслообразные протоки, или меандровые долины . Однако на Марсе в настоящее время реки течь не могут, там вообще не может быть жидкой воды. При таком небольшом давлении, которое действует в настоящее время на планете, она закипает при очень низких температурах. Никакая другая жидкость не могла образовать наблюдаемых русел: лава быстро застывает, а жидкая углекислота даже в земных условиях не может существовать.

• Видимо в более ранние эпохи атмосферное давление на Марсе было значительно выше, чем в настоящее время.
• Марс претерпел значительные климатические изменения, но в далеком прошлом он был более теплой и влажной планетой, на которой вполне могла возникнуть жизнь.

Пылевая буря на Марсе

• Тонкая пыль между камнями создает условия для продолжительных пылевых бурь .
• Для подъёма пыли нужна скорость ветра в 80 м/с, и на Марсе имеются области, где такие скорости наблюдаются .
• Смерчи образуются преимущественно вблизи перигелия, когда интенсивность инсоляции на 23 % больше, чем во время «среднего» противостояния, и на 47 % больше, чем в афелии .

• П ылевые бури чаще всего бывают в периоды великих противостояний , когда лето в южном полушарии совпадает с прохождением Марса через перигелий .
• П родолжительность бурь может достигать 50–100 суток. Меняющийся цвет поверхности сейчас объясняется именно бурями .

О громное «лицо» на поверхности Марса на самом деле представляет собой огромную скалу размером больше мили

Равнина Хриса

состав марсианской почвы: 12–16 % железа, 13–15 % кремния, 3–8 % кальция, 2–7 % алюминия, 0,5–2 % титана.

Марсианский метеорит под микроскопом

• В 1877 году Асаф Холл из Вашингтонской обсерватории открыл два маленьких спутника Марса – Фобос и Деймос .
• Спутники Марса намного меньше Луны . Они бесформенны и совсем невелики, рассмотреть их в небольшой телескоп трудно.
• Природа спутников Марса остается неясной, но по фотографиям «Маринера-9» можно предположить, что и Фобос, и Деймос – каменные тела.
• Поверхность обоих спутников исключительно темная.

Спутники Марса

Фобос. Справа кратер Стикни поперечником 10 км. Удар метеорита, образовавший этот кратер, едва не разрушил небесное тело

Фобос и Марс

Спутник Марса Деймос