Учебная работа. Реферат: Некоторые обобщения по солнечной системе
И за Землёй следя особо –
Распространяло солнце свет…
Семён Кирсанов
Солнце и Луна и другие светила… … стали создаваться и возрастать благодаря прибавлению и вращению неких маленьких природ, либо ветряных, либо огнеобразных…
Эпикур (III – IV века до н.э.)
Расстояния меж планетками
Любая следующая планетка отстоит от Солнца в 1,4 – 2,0 раза далее предшествующей (в среднем в 1,7 раза). Эта закономерность известна в качестве правила Боде, популяризовавшего идею Тициуса. Соотношение нарушается лишь для Юпитера, что послужило поводом для поиска планетки, заместо которой был открыт пояс астероидов. В это соотношение также не совершенно укладывается Плутон, но по совокупы признаков он не является “настоящей” большенный планеткой. правило Боде в некий степени применимо и к спутниковым системам планет (см. ниже).
правило Боде полностью объяснимо, если учитывать, что планетки образовались из одного газово-пылевого облака путём гравитационного слипания частиц. Для того, чтоб частички “слиплись” они должны владеть маленькими относительными скоростями, другими словами принадлежать определённой полосе, края которой не очень различаются по орбитальной скорости частиц. Чем далее от Солнца, тем таковая полоса обширнее.
Относительная масса планет
Масса образующейся планетки зависит от последующих характеристик:
плотность газово-пылевого облака на данном расстоянии от Солнца (она зависит от изначальной плотности облака и от расстояния до Солнца: из ближайших окружностей Солнца свет и солнечный ветер выдувают водород и гелий – главные составляющие первичного облака);
ширина полосы, в какой идет объединение частиц с близкими скоростями, другими словами от удалённости от Солнца (чем далее, тем полоса обширнее);
наличие либо отсутствие по соседству в особенности громоздкой планетки (Юпитера), которая разрушает “эмбрион” планетки резонансными явлениями и оттягивает на себя часть вещества.
В конкретной близости от Солнца газово-пылевое скопление было вначале густым, но водород и гелий были выдавлены отсюда светом и солнечным ветром, полоса близких скоростей была самой узенькой, большенный планетки не было, но могло быть торможение вещества от трения о солнечную атмосферу и выпадение его на солнце; потому тут появилась “настоящая” планетка, но самая малая из их – Меркурий.
Последующая полоса различается лишь большей шириной и наименьшим тормозящим воздействием солнечной атмосферы. тут появилась существенно наиболее мощная Венера.
Последующая полоса различается от предшествующей, в главном, тоже лишь шириной, и тут обязана была бы появиться планетка раза в полтора-два массивнее Венеры, но стабильность этого участка Солнечной системы уже в некий степени нарушалась близостью Юпитера. Потому Земля оказалась только немножко массивней Венеры. Не считая того, она столкнулась с каким-то довольно мощным телом (вроде Марса), и на околоземную орбиту было выброшено вещество (земная мантия), из которого появилась Луна. Удалённость от Юпитера и Солнца дозволила удержать Луну. Есть предположение, что Земля появилась в восстановительной среде; силикаты были тут безводными, а железо и никель не окислены; но Юпитер “отшвырнул” сюда часть ледяных планетезималей из собственных окружностей, и Земля оказалась богата водой, имея два хим начала [Жарков, 1998].
Последующая полоса была ещё обширнее, но в её границах очень очень сказывалась дестабилизирующая близость Юпитера. Некие из планетных “эмбрионов” сбились с радиальный орбиты и были выброшены из данной для нас полосы (или поглотились Юпитером, или столкнулись с Землёй). Потому тут появилась сравнимо малая планетка – Марс. Спутники Марса возникли весьма поздно. Это мелкие оккупированные астероиды. В этом проявилась близость к поясу астероидов.
В последующей полосе из-за близости к Юпитеру большая планетка так и не появилась. Планетные “эмбрионы”, в главном, поглотились Юпитером, стали его спутниками либо были отброшены в остальные части планетной системы. Из других образовались астероиды, суммарная масса которых весьма мала по сопоставлению с планетками. Предположительно в поясе астероидов преобладали гидросиликаты [Жарков, 1998].
Последующая полоса была ещё обширнее, но, основное, что на этом расстоянии от Солнца протопланетное скопление длительное время было непрозрачным для света и солнечного ветра; сюда сдувались водород и гелий из окружностей Солнца. Потому тут появился самый мощный планетный “эмбрион”, который впитал также часть вещества, “предназначавшегося” для астероидов, Марса и даже Земли. Так появился Юпитер – самая мощная планетка и владеющая самой громоздкой и самой большенный по поперечнику спутниковой системой. Ни один “сосед” не мог оторвать его спутники (Марс и астероиды малы, а Сатурн далёк). В полосе Юпитера преобладали льды в широком смысле (вода, метан, аммиак) [Жарков, 1998].
Последующая полоса была обширнее предшествующей, но изначальное скопление тут было уже не настолько густое, в итоге что появился Сатурн – 2-ая по величине планетка и владеющая тоже большенный спутниковой системой.
Для каждой следующей планетки (Уран, Нептун) полоса ещё обширнее, но резко миниатюризируется изначальная густота облака. Появляются две приблизительно однообразные огромные планетки, но существенно уступающие по размерам Юпитеру и Сатурну.
На ещё большем расстоянии от Солнца скопление ещё наиболее разреженное, и частички не смогли собраться в единую планетку. Появился 2-ой пояс астероидов либо же пояс, в каком планетообразование ещё не закончилось.
Спутники планет
Самый далёкий из узнаваемых планетных спутников удалён от планетки на 23,7 млн. км (Синопе в системе Юпитера). Плутон же удалён от Солнца на 5913,5 млн. км, другими словами планетная система приблизительно в 250 раз больше самой большенный спутниковой. Если же учесть скопление Оорта, то Галлактика по поперечнику в 750 000 раз больше системы Юпитера. Да и система Юпитера не мала – только в два-три раза меньше расстояния от Солнца до Меркурия и в 61 раз больше системы Земля-Луна.
Для самых близких к Солнцу планет спутники не свойственны. Или их нет совершенно (Меркурий, Венера), или их очень не много для каких-то обобщений (Земля, Марс), причём спутники эти весьма различные по размеру и расстоянию от планетки. Далее всего находится от Земли Луна – в среднем на 384 395 км, либо на 30 земных и 110 лунных поперечников. Это самый большенный по поперечнику спутник планетки земной группы – 3476 км, либо 0,27 поперечника планетки. Самыми малеханькими и близкими спутниками владеет Марс: до Фобоса 9500 км (чуток больше поперечника планетки), до Деймоса – 23 500 км, если поперечник Фобоса 30 км, то Деймос в 2-3 раза меньше. Харон более близок по размеру к “собственной” планетке: 0,5 поперечника Плутона (1190 км). От него до Плутона 8,5 поперечников данной для нас планетки (19640 км).
Спутниковые системы открыты также у четырёх астероидов, причём они максимально малы по общему размеру и по размеру составляющих тел. Километровый Дактиль кружится в 100 км от 56-километровой Иды, относительно Диониса настолько подробных сведений нет, а остальные двойные астероиды, может быть, являются и совершенно контактными.
Спутниковые системы планет-гигантов подобны Солнечной системе, если не считать того, что в их составе имеются тела, оккупированные уже сформировавшимися. Но, и в Солнечной системе на её периферии (во наружном облаке Оорта) могут быть объекты, “отнятые” у остальных звёзд либо без помощи других вращавшиеся вокруг центра Нашей Галактики. Извечные спутники планет движутся против часовой стрелки (при взоре с северного полюса Земли), а оккупированные – по-разному; они мелкие и чёрные [Хартман, 1990]. В Солнечной системе кометные ядра наружного облака Оорта тоже движутся в самых различных направлениях, что приметно при возникновении комет из данной для нас периферийной части Галлактики.
Выделяется несколько групп спутников:
наиблежайшая к планеткам; для неё свойственны небольшой и пореже средний размер тел, “кучность”, соотношения Боде обычно не соблюдаются, но могут и соблюдаться (в особенности в периферийной части этого пояса); некие тела данной для нас группы кружатся снутри колец либо являются “пастухами” колец, а некие – близки к лимиту Роша, где большой спутник должен быть разорван приливными силами планетки; может быть, некие из этих спутников защищены от разрыва своими малыми размерами либо уже представляют собой осколки разорвавшихся небесных тел (в особенности, когда на одной орбите несколько схожих тел); эти тела подобны планеткам земной группы; может быть, эту группу необходимо поделить на две:
внутренняя часть – нестабильные спутники в кольцах либо поблизости их, осколки на одной и той же орбите и т.п. (Адрастея и Метида у Юпитера; Новенькая луна, Атлас, Пандора, Прометей, Янус и Эпиметей у Сатурна; 7 – 8 ближайших у Урана; Наяда, Таласса, Деспойна и Галатея у Нептуна);
внешняя часть – настоящие аналоги планет земной группы, которые удалены от колец и подчиняются правилу Боде (Амальтея и Феба у Юпитера; Мимас, Энцелад и некие остальные у Сатурна; Пук у Урана; Ларисса и Протей у Нептуна);
2-ая по удалённости группа; обычно это большие либо средние по относительному размеру тела, для которых достаточно чётко соблюдается правило Боде; подобна планетам-гигантам;
3-я по удалённости группа; имеется либо открыта не у всех планет-гигантов; мелкие по размеру тела, которые вращаются в обычном направлении и время от времени “кучно” (соотношение Боде не соблюдается); подобна малым планеткам второго пояса либо кометным телам внутренней части облака Оорта;
группа самых далёких спутников; мелкие по размеру тела, которые могут вращаться обратно вращению планетки, время от времени орбиты бывают сближенными (у Юпитера); орбиты бывают вытянутыми; плоскость орбиты тяготеет не к экватору планетки, а к плоскости орбиты планетки; группа подобна телам наружной части облака Оорта; вообщем, настоящей аналогии с облаком Оорта может и не быть из-за относительной близости остальных огромных планет, которые дестабилизируют наружные части спутниковых систем (звезда от звезды отстоит относительно далее). Эту группу обычно разглядывают вкупе с предшествующей [Сурдин, 1998в].
Периоды воззвания планет вокруг собственной оси
Наиблежайшие к Солнцу планетки (Меркурий, Венера), по-видимому, очень приторможены приливными силами Солнца и совершают оборот вокруг оси за 10-ки либо сотки земных суток.
Существенно резвее вращаются Земля и Марс (24 и 24,5 часа). Земля в протерозое вращалась ещё резвее (18 часов), но на 6 часов приторможена Луной.
Планетки-гиганты характеризуются в особенности маленькими днями – от 10 до 16 часов, причём резвее всего вращаются самые мощные из их.
Плутон делает оборот за 6 суток. Это соответствует времени воззвания вокруг него Харона. Плутон постоянно повёрнут к Харону одной стороной, потому что остановлен его приливными силами (это самая двойная планетка Солнечной системы).
Означает, имеются сразу несколько тенденций:
чем далее от Солнца планетка, тем она резвее вращается вокруг собственной оси;
чем массивнее планетка, тем она резвее вращается (спутникам сложнее её остановить своими приливными силами?);
чем поближе и массивнее спутники планетки, тем она медлительнее вращается.
Хим различия в составе планет, магнитные поля и внутреннее строение планет
Различия меж планетками земной группы и планетами-гигантами появились уже в самом начале развития планетной системы, когда в итоге сгущения газово-пылевого облака заканчивался процесс образования Солнца [Садил, Пешек, 1967]. температура Солнца в это время повысилась до миллиона градусов (на данный момент – 14 млн.), и в его ядре пошли термоядерные реакции. Кроме инфракрасных лучей, солнце сделалось источать видимый свет, под действием которого в пока ещё едином протопланетном облаке произошли большие конфигурации.
Это протопланетное скопление на всём протяжении, не считая маленьких пылевидных частиц, содержало также вольные атомы и молекулы. В особенности много было водорода, существенно меньше гелия, а тяжёлые элементы присутствовали в жалких количествах. давление солнечных лучей вытеснило водород и гелий из ближайших окружностей Солнца, как это на данный момент происходит с частичками кометных хвостов. В итоге этого протопланетное скопление поблизости Солнца потеряло основную массу и в процентном отношении обогатилось наиболее тяжёлыми элементами (Fe, Si, O и остальные). тут появились планетки земной группы – не весьма мощные, зато плотные [Садил, Пешек, 1967].
Вдалеке от Солнца солнечные лучи поглощались первичной туманностью и не влияли на атомы и молекулы лёгких частей. Потому планеты-гиганты оказались таковыми громоздкими и содержащими в большей степени водород и гелий [Садил, Пешек, 1967]. Не считая того, эти мощные планетки смогли удержать водород и гелий в критериях относительно низких температур. Если к Земле, к примеру, добавить эти элементы до уравнения их концентрации с солнечной, то Земля окажется массой с Юпитер [Блэк, 1991].
На ещё огромных расстояниях от Солнца в итоге гравитационного “слипания” маленьких частиц появилось кометное скопление. В критериях очень низких температур тут могли существовать вольные радикалы вроде CH, CN, CO, OH и т.п. В кометных ядрах маленькие твёрдые пылинки соединены в одно целое замёрзшими газами, которые начинают испаряться, если комета приближается к Солнцу.
В планетках земной группы скоро опосля их образования началось нагревание за счёт радиоактивного распада неких тяжёлых частей (в главном, урана, тория и радиоактивного калия) и за счёт тепла, выделяющегося при соединении вольных радикалов. Недра планет расплавились, и тяжёлые элементы (до этого всего – железо) опускались вглубь, формируя стальные ядра, а оксиды кремния и остальные относительно лёгкие вещества всплывали на поверхность, формируя мантию, верхний переостывший слой которой образовал узкую кору. Подобные процессы шли и в недрах планет-гигантов, но их изначальный состав был иным.
В особенности плотным (для сравнимо малой массы) оказался Меркурий. У него самый большенный относительный размер стального ядра и за счёт этого имеется слабенькое магнитное поле, хотя планетка вращается медлительно. У Венеры и Земли относительные размеры стальных ядер меньше, ещё меньше – у Марса, причём, если у Земли и Венеры имеется слой водянистого железа на поверхности ядра, то у Марса такового водянистого слоя нет. Потому у Земли есть магнитное поле, а у Марса – нет. У Венеры тоже нет магнитного поля, но по иной причине – она уж весьма медлительно вращается вокруг оси.
В особенности малы относительные размеры ядер у планет-гигантов, причём это, скорее всего, не стальные, а каменистые ядра. У Юпитера и Сатурна эти ядра окружены слоем железного водорода (за счёт что в сочетании с резвым вращением имеются массивные магнитные поля). Уран и Нептун несколько наименее массивны, и такового слоя у их нет. Магнитное поле Урана имеет иную природу: соединено с веществом аммиака в воде (есть носители заряда – ионы аммония и гидроксила).
Источники энергии в солнечной системе
солнце – главный источник энергии на поверхности тел Солнечной системы.
Энергия планетных недр – для температурного баланса на поверхности тел имеет очень ограниченное и, как правило, локальное значение (поблизости вулканов в моменты извержений), но приводит в движение механизм тектоники плит и поэтому конвертирует вид Земли; имеет также
Энергия вращения планет в сочетании с солнечной энергией приводит в движение атмосферу, создаёт магнитное поле и, может быть, изменяет тектонику плит; в особенности огромное
Энергия приливов – имеет существенное
Энергия столкновений небесных тел (энергия их орбитального движения) – основная энергия, меняющая вид поверхности большинства маленьких и среднеразмерных тел Солнечной системы (Меркурий, Марс, Плутон, Луна и почти все остальные спутники планет, также астероиды и кометные ядра).
Климат на планетках и безпрерывно обитаемая зона
Не только лишь расстояние от планетки до Солнца, да и индивидуальности обмена углекислым газом меж атмосферой и сушей разъясняют, почему Венера лишилась воды и раскалилась, Марс замёрз, а Земля осталась подходящей для жизни [Кастинг и др., 1988].
Для земной атмосферы характерен буферный эффект, регулирующий её температуру. Оборотная связь обеспечивается карбонатно-силикатным геохимическим циклом (см. главу о Земле), отвечающим за 80% обмена углекислым газом. 20% обмена обеспечены растениями (фотосинтез конфискует углекислый газ, а при дыхании и тлении он выделяется). Если б не живы организмы, усваивающие известь в океане, известь бы осаждалась на деньке сама, но при чуток большей концентрации углекислого газа в атмосфере и извести в океане. температура атмосферы была бы на 10% выше, но катастрофы бы не было. Итак, не жизнь основное, а силикатно-карбонатный цикл!
На Марсе круговорот углекислоты был нарушен, и вся известь оказалась в горных породах. Марс замёрз сначала не из-за удалённости от Солнца, а из-за собственного малеханького размера. Конкретно из-за этого не было тектоники плит, и углекислый газ не выделялся в атмосферу. означает, не было и парникового эффекта. Марс на теоретическом уровне может оживать только на некое время опосля ударов циклопических метеоров либо извержений вулканов (когда в атмосферу поступает сходу много углекислого газа). Если б Марс был массивней, то был бы обитаем. Он мог быть обитаем и в далёком прошедшем, когда ещё не остыл. В далёком будущем он тоже на некое время сумеет “оживиться” из-за роста светимости Солнца.
На Венере из-за близости к Солнцу (из-за фотодиссоциации воды) испарился водород, не сделалось воды, углекислый газ закончил с дождиками вымываться и весь скопился в атмосфере. Без углекислого газа Венера была бы холоднее Земли. Не исключено, что на ранешних шагах собственного развития (до полной фотодиссоциации воды) Венера была подходящей для жизни.
Безпрерывно обитаемая зона в Солнечной системе размещена от 0,95 до 1,5 а.е.; в ней – Земля и Марс [Кастинг и др., 1988].
Обитаемы могут оказаться и некие спутники планет (к примеру, Европа, где под слоем льда в океане могут обитать хемосинтетики) – за счёт разогрева недр приливными силами.
Светимость Солнца растет на 1% любые 100 миллионов лет, и через 1 млрд лет с Земли начнёт исчезать вода. Разогрев планетки будет отсрочен карбонатно-силикатным циклом, но только на некое время.
Как уже говорилось, не так давно делались заявления о “открытии” следов {живых} организмов в метеорах и широком распространении жизни на планетках Галлактики в прошедшем [Жмур и др., 1997]. Таковым образом, есть две принципно разные последние точки зрения на жизнь во Вселенной.
Во-1-х, время от времени считается, что жизнь – весьма редчайшее явление, для её появления и поддержания требуется неповторимая композиция критерий: водянистая вода, изначальный насыщенный раствор органических веществ абиогенного происхождения, умеренный приток солнечной и т.п. энергии, атмосфера с озоном, умеренным количеством углекислого газа и т.п., тектоника плит, силикатно-карбонатный цикл, долгое существование размеренных критерий и т.п. Согласно данной для нас точки зрения, жизнь не может переноситься с планетки на планетку (по другому как на галлактических кораблях, другими словами при наличии разума). Земля – это неповторимая планетка и в Солнечной системе, и в не далеком звёздном окружении Солнца, и, может быть, в Нашей Галактике, а то и во Вселенной…
Сторонники обратной точки зрения готовы созидать жизнь всюду: на Венере в прошедшем, на Марсе (на поверхности в полосе таяния полярных шапок, в глубине грунта в остальных местах, также всюду на поверхности в прошедшем), подо льдом на Европе – спутнике Юпитера. Есть представления, что воду при низких температурах может поменять иной растворитель (водянистый аммиак, сера и т.п.), а заместо углеродных цепочек могут быть кремниевые либо какого-то другого состава хим цепи. жизнь на другой хим базе может развиваться и в концентрированных газах. Тогда населены могут быть атмосферы планет-гигантов и некие их спутники, также начальное газово-пылевое скопление вокруг Солнца… Споры, семечки и т.п. образования могут типо переноситься с планетки на планетку и в итоге давления света, и в метеорах, вышибленных с планет во время столкновений со значительными небесными телами.
Пока полёты автоматических аппаратов на Венеру и Марс не повеселили приверженцев 2-ой точки зрения. Марс, но, тут не исчерпан, и огромные надежды возлагаются на полёт человека в первом-втором десятилетии XXI века. Важен также сам факт существования в течение нескольких дней разумной жизни на Луне. Означает, благодаря разуму, жизнь может переноситься с 1-го небесного тела на другое. К слову, южноамериканские астронавты, осматривая обшивку ранее запущенного на Луну автомата, нашли занесённую с земли колонию микробов. Бактерии поправлялись данной для нас обшивкой и уцелели под жёсткими галлактическими лучами солнечного и галактического происхождения.
]]>