Реферат: Солнечная система

.В 1975 году на основе материалов телевизионной съёмки всей поверх-

ности планеты с космических аппаратов была составлена  карта  деталей марсианского рельефа,многие  из  которых  уже  получили названия,и на карте Марса  появились  имена:кратер   Ломоносов,Королёв,Фесенков   и др.Нанесённые на карты Марса ещё в XIX веке тёмные области в основном сохраняют свои очертания,но  в  научной  литературе  указаны  примеры местных изменений отражательных свойств отдельных районов Марса.В те-

чение многих лет популярны были гипотезы,в основе которых лежит изме­нениеоптических свойств  некоторых  веществ под влиянием изменений на Марсе биосферы,т.е.живых организмов.Задача поиска жизни на Марсе была одной из  основных программ американского "Викинга".Однако обнаружить какие-то следы жизни не удалось.Не оказалось в образцах грунта и  ор­ганических соединений.Были  проведены элементные исследования состава образцов марсианского  грунта.Найдено  близкое  сходство  химического состава образцов  в двух взаимоудалённых местах посадки.В исследован­ных образцах обнаружено большое содержание окислов  кремния  и  желе­за.Содержание серы (в виде сульфатов) в десятки раз больше,чем в зем­ной коре.На снимках Марса найдены следы как ударно-метеоритной,так  и вулканической активности,а  так же следы движений,поднятий и растрес­киваний марсианской коры и следы многих процессов разрушения и  сгла­живания рельефа  поверхности,перемещения  и отложения наносов.Перепад высоты между высочайшими вершинами и наиболее глубокими впадинами  на Марсе составляет около 20 км.Для марсианских гор характерны многовер­шинные,в основном  сглаженные  формы.Кроме  того,обнаружены  типичные вулканические конусы  с  кратерами  на вершине.На снимках поверхности Марса космическими аппаратами отчётливо видны детали,имеющие  большое сходство с  руслами  рек  на Земле.Поскольку весь комплекс информации противоречит возможности существования там рек,можно предположить,что марсианские русла  возникли в результате растапливания подповерхност­ного водяного льда в зонах повышенного выделения тепла  планеты.Неко­торые дополнительные сведения о Марсе удаётся получить косвенными ме­тодами на основе исследований его природных спутников - Фобоса и Дей­моса.

.Оба спутника Марса движутся почти точно в плоскости его экватора.С

помощью космических  аппаратов  установлено,что  Фобос и Деймос имеют неправильную форму и в своём орбитальном положении остаются  повёрну­тыми к  планете всегда одной и той же стороной.Размеры Фобоса состав­ляют около 27 км.,а Деймоса - около 15 км.Поверхность спутников Марса состоит из  очень тёмных минералов и покрыта многочисленными кратера­ми.Один из них - на Фобосе имеет поперечник около 5,3  км.Кратеры,ве­роятно,рождены метеоритной  бомбардировкой,происхождение  системы па­раллельных борозд неизвестно.Угловая скорость  орбитального  движения Фобоса настолько велика,что он,обгоняя осевое вращение планеты,восхо­дит,в отличие от других светил,на западе,а заходит на востоке.

 1Часть 3:Планеты-гиганты

      1.Юпитер 0 - пятая по расстоянию от Солнца  и  самая  большая  планета Солнечной системы  -  отстоит от Солнца в 5,2 раза дальше,чем Земля,и затрачивает на одни оборот по орбите почти 12 лет.Экваториальный диа­метр Юпитра 142 600 км (в 11 раз больше диаметра Земли).Период враще-

ния Юпитера - самый короткий из всех планет - 9ч.50 мин.30с. на эква­торе и  9ч.55мин.40с.  в средних широтах.Таким образом,Юпитер,подобно солнцу,вращается не как твёрдое тело - скорость вращения  неодинакова в разных  широтах.Из-за  быстрого  вращения эта планета имеет сильное сжатие у полюсов.Масса Юпитера равна 318 массам  Земли.Средняя  плот­

ность 1,33  г/см 53 0,что  близко к плотности Солнца.Ось вращения Юпитера почти перпендикулярна к плоскости его орбиты (наклон 87 5о 0).Даже в  не­большой телескоп  видно  полярное  сжатие Юпитера и полосы на его по­верхности,параллельные экватору планеты.Видимая  поверхность  Юпитера представляет собой  верхний уровень облаков,окружающих планету.Благо­даря этому все детали на поверхности Юпитера  постоянно  меняют  свой вид.Из устойчивых деталей известно 1 Большое Красное пятно 0,наблюдающее­ся уже более 300 лет.Это - громадное  овальное  образование,размерами около 35 000 км по долготе и 14 000 по широте между Южной тропической

и Южной умеренной полосами.Цвет его красноватый,но подвержен  измене­ниям.

.Спектральные исследования Юпитера показали,что атмосфера его  сос-

тоит из  молекулярного  водорода  и его соединений:метана и аммиака.В небольших колличествах присутствуют также этан,ацетилен,фосфен и  во­дяной пар.Облака  Юпитера состоят из кристалликов и капелек аммиака.В декабре 1973 г. с помощью американского космического аппарата "Пионер

-10" удалось  обнаружить наличие гелия в атмосфере Юпитера и измерить его содержание.Можно считать,что атмосфера Юпитера на 74%  состоит из водорода и  на  26%  из гелия.На долю метана приходится не более 0,1% состава атмосферы планеты (по массе).Атмосферный слой  имеет  толщину около 1000  км.Ниже  чисто газового слоя в атмосфере лежит слой обла­ков,которые мы и вилим в телескоп.Слой жидкого молекулярного водорода имеет толщину  24 000 км.На этой глубине давление достигает 300 ГПа,а температура 11 000 К,здесь водород переходит в  жидкое  металлическое состояние,т.е. становится  подобным  жидкому металлу.Слой жидкого ме­таллического водорода имеет толщину около 42 000 км.Внутри него  рас­полагается небольшое  железноселикатное  твёрдое  ядро радиусом 4 000 км.На границе ядра температура достигает 30 000 К. В 1956 г. было об­наружено радиоизлучение Юпитера на волне 3 см.,соответствующее тепло­вому излучению с температурой 145 К. По измерениям в инфракрасном ди­апазоне температура самых наружних облаков Юпитера 130 К. Полёты аме­риканских космических аппаратов "Пионер-10" и  "Пионер-11"  позволили уточнить строение магнитосферы Юпитера,а изменение температуры облач­ного слоя в основном подтвердило известный из наземных наблюдений ре­зультат:коичество тепла,которое  Юпитер  испускает,более  чем  в двое превышает тепловую энергию,котораю планета получает от Солнца.Возмож­но,что идущее  из  недр планеты тепло выделянтся в процесс медленного сжатия гиганской планеты (1мм.в год).

.Магнитное поле  планеты оказалось сложным и состоит как бы из двух

полей:дипольного (как  поле  Земли),которое   простирается   до   1,5 млн.км.от Юпитера,и  недипольного,занимающего  остальную часть магни­тосферы.Напряженность магнитного поля у поверхности в  20  раз  боль­ше,чем на Земле.Кроме теплового и дециметрового радиоизлучения Юпитер является источником радиовсплесков (резких усилений мощности излучне­ия) на волнах длиной от 4 до 85 м.,продолжительностью от долей секун­ды до нескольких минут или даже часов.Однако длительные возмущения  ­это не  отдельные  всплески,а  серии всплесков - своеобразные шумовые бури и грозы.Согласно современным гипотезам,эти всплески  объясняются плазменными колебаниями в ионосфере планеты.

.Ипитер имеет 13 спутников.Первые 4 спутника открыты  ещё  Галилеем

(Ио,Европа,Ганимед,Каллисто).Они, а   также  внутренний,самый близкий спутник Амальтея движутся почти в плоскости экватора планеты.Ио и Ев­ропа почти  сравнимы  с Луной,а Ганимед и Каллисто даже больше Мерку­рия,хотя по массе значительно уступают  ему.По  сравнению  с  другими спутниками галилеевские исследованы более детально. Внешние  спутники обращаются  вокруг  планеты  по  сильно  вытянутым орбитам с большими

углами наклона к экватору (до 30 5о 0).Это маленькие тела - от  10 до 120 км,по-видимому,неправильной формы. Самые внешние  4  спутника Юпитера обращаются вокруг планеты в обратном направлении.По данным,полученным

с американских космических аппаратов "Вояжер",Юпитер окружен в  эква­ториальной области системой колец. Кольцо  расположено на  расстоянии 50 000 км. от поверхности планеты,его ширина около 1 000 км.Существо­вание кольца Юпитера было предсказано в 1960 г. астрономом С.К.Всехс­вятским на основании наблюдений.В 1975 году был обнаружен  объект,ко­

торый,по-видимому,является 14 5-м 0  спутником  Юпитера.Орбита  его неиз­вестна.

      1.Сатурн 0 - вторая по величине среди планет Солнечной системы.Его эк­ваториальный диаметр  лишь  немного  меньше,чем у Юпитера,но по массе Сатурн уступает Юпитеру более чем втрое и имеет очень низкую  среднюю плотность - около 0,7 г/см 53 0.Низкая плотность объясняется тем,что пла­неты-гиганты состоят главным образом из водорода и гелия.При  этом  в недрах Сатурна  давление  не  достигает столь высоких значений,как на Юпитере,поэтому плотность вещества там меньше.Спектроскопические исс­ледования обнаружили  в атмосфере Сатурна некоторые молекулы.Темпера­тура поверхности облаков на Сатурне близка  к  температуре  плавления метана (-184 5о 0С),из  твёрдых  частичек которого скорее всего и состоит облачный слой планеты.В телескоп видны вытянутые вдоль экватора  тём-

ные полосы,называемые  также поясами,и светлые зоны,но эти детали ме­нее контрасны,чем на Юпитере,и отдельные пятна в них наблюдаются  го-

раздо реже.Сатурн  окружен кольцами,которые хорошо видны в телескоп в виде "ушек" по обе стороны диска планеты.Они были замечены ещё  Гали­леем в  1610  году.Кольца Сатурна - одно из самы удивительных и инте­ресных образований в Соннечной системе.Плоская система колец  опоясы­вает планету  вокруг  экватора  и  нигде  не  соприкасается с поверх­ностью.В кольцах разделяются три основные концентрические  зоны,разг­раниченные узкими  щелями:  внешнее  кольцо А,среднее В (наиболее яр­кое),внутреннее кольцо  С,довольно   прозрачное,"креповое",внутренний край его  не  резкий.Наиболее близкие к планете слаборазличимые части внутреннего кольца обозначаются символом D.Обнаружено также  сушщест­вование практически прозрачного самого внешнего кольца D'.

.Сквозь все кольца  Сатурно  просвечивают  звёзды.Кольца  вращаются

вокруг Сатурна,причём  скорость движения внутренних частей больше,чем наружных.Кольца Сатурна не сплошные,а представляют собой плоскую сис­тему из  бесконечного  количества  мелких спутников планеты.Плоскость колец практически совпадает с плоскостью  экватора  Сатурна  и  имеет постоянный наклон  к плоскости орбиты,равный приблизительно 27 5о 0.В за­висимости от положений планеты на орбите мы аидим  кольца  то  с  од­ной,то с  другой  стороны.Полный цикл изменения их вида завершается в течение 29,5 лет- таков период обращения Сатурна вокруг  Солнца.Время

от времени кольца на короткий срок перестают быть видимыми в телеско­пы средних размеров.Это происходит  когда  плоскость  колец  проходит точно через  Солнце и боловая поверхность оказывается лишенной яркого освещения,либо когда кольца бывают обращены к наблюдателю "ребром"  и выглядят как  черезвычайно тонкая полоска,видимая только в крупнейшие телескопы.Толщина колец,по современным данным,около 3,5 км.Она  очень мала по  сравнению  с их диаметром,который по наружному краю кольца А составляет 275 тыс.км.Размеры частиц не определены окончательно.Ради­оастронометрические наблюдения  свидейтельствуют  о наличии в кольцах множества частиц размером не менее нескольких сантиметров.Не исключе­на возможность  присутствия  в кольцах Сатурна ещё более крупных час­тиц,так же как и пыли.

.Инфракрасные спектры  колец  Сатурна  напоминают  спектры водяного

инея.Однако в других частях спектра познее  была  обнаружена  особен­ность, не характерная для чистого льда.Кроме колец,у Сатурна известно

10 спутников.Это  1Мимас 0, 1  Энцелад, Тефия, Диона, Рея, Титан, Гиперион,  1Япет, Феба, Янус 0.Поседний - самый близкий к Сатурну,движется настоль­ко близко к поверхности планеты,что  обнаружить  его  удалось  только

при затмнений колец Сатурна,создающих вместе с планетой яркий ореол в поле зрения телескопа.Самый большой спутник Сатурна - Титан - один из величайших спутников  в Солнечной системе по размеру и массе.Его диа­метр приблизительно такой же,как диаметр Ганимеда.Титан  окружен  ат­мосферой,состоящей из  метана  и водорода.В ней движутся непрозрачные облака.Все спутники Сатурна,кроме Фебы,обращаются в прямом  направле­нии.Феба движется по орбите с довольно большим эксцентриситетом в об­ратном направлении.

      1.Уран 0 - седьмая по порядку от Солнца планета  Солнечной  системы.По диаметру он почит вчетверо больше Земли.Очень далёк от Солнца и осве-

щён сравнительно слабо.Уран был открыт английским учёным В.Гершелем в 1781 г.Какие-либо  детали  на  поверхности Урана различить не удаётся из-за малых угловых размеров планеты в поле зрения телескопа.Это зат­рудняет его  исследования,в том числе и изучение закономерностей вра­щения.По-видимому,Уран (в отличие от всех  других  планет)  вращается вокруг своей  оси  как  бы лёжа на боку.Такой наклон экватора создаёт необычные условия освещения:на полюсах в определённый сезон солнечные лучи падают  почти отвесно,а полярный день и полярная ночь охватывают (попеременно) всю поверхность планеты,кроме узкой полосы вдоль  эква­тора.Так как  Уран  обращается  по орбите вокруг Солнца за 84 года,то полярный день на полюсах продолжается 42 года,затем сменяется  поляр­ной ночью такой же продолжительности.Лишь в экваториальном поясе Ура­на Солнце регулярно восходит и заходит с периодичностью  равномерного осевого вращения планеты.Даже в тех участках,гда Солнце расположено в

зените,температура на Уране (точнее на видимой  поверхности  облаков) составляет около  -215 5о 0С.В  таких условиях некоторые газы замерзают.В составе атмосферы Урана по спектроскопическим наблюдениям найдены во­дород и  небольшая  примесь  метана.В относительно большом количестве есть,по косвенным признакам,гелий.Как и  другие  планеты-гиганты,Уран имеет такой состав,вероятно,почти  до  самого  центра.Однако  средняя плотность Урана  (1,58г/см 53 0) несколько больше,чем плотность Сатурна и Юпитера,хотя вещество в недрах  этих  гигантов  сжато  гораздо  силь­нее,чем на  Уране.Такую плотность Урана можно объяснит предположением

о повышенном содержани гелия или существованием в недрах  Урана  ядра из тяжелых элементов.

.Одной необычной особенностью Урана является открытая в 1977г. сис-

тема опоясывающих колец.Они состоят из множества отдельных непрозрач­ных и,по-видимому,очень тёмных  частиц.В  отличие  от  колец  Сатурна кольца Урана - узкие,как бы "ниточные" образования.Они не видны в от­раженном свете и обнаруживаются только по сильному ослаблению  блеска звёзд,оказавшихся для  земного наблюдателя позади колец при орбиталь­ном движении планеты.Удалённость колец от центра Урана составляет  от 1,6 до 1,85 радиуса планеты.

.Спутники Урана - 1 Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания и Оберлон 0 вра-

щаются ао  орбитам,плоскости  которых практически совпадают между со­бой.Вся система в целом отличается необычайным наклоном  -  её  плос­кость почти перпендикулярна к средней плоскости всех планетных орбит.

      1.Нептун 0 -  восьмяа  по  счёту  планета Солнечной системы.Нептун был открыт необычным образом.Было замечено,что Уран  движется  не  совсем так,как ему погагается двигатся под действием притяжения Солнца и из­вестных в то время планет.Тогда заподозрили существование  ещё  одной массивной планеты и попытались предвычислить её положение на небе.Эту черезвысайно сложную задачу независимо друг от друга  успешно  решили английский астроном  Дж.Адамс  и француз У.Леверье.Получив данные Ле­верье,ассистент Берлинской  абсерватории  И.Галле  23  сентября  1846 г.обнаружил планету.Открытие Нептуна имело величайшее значение прежде всего потому ,что оно послужило блестящим подтверждение  закона  все­мирного тяготения,положенного  в  основу расчётов.Средняя удалённость Нептуна от Солнца 30,1 а.е.,период вращения по орбите -  164  года  и

288 дней.Таким  образом,с  момента  открытия  Нептун даже не совершил полного оборота по своей орбите.Видимый угловой диаметр Нептуна  сос­тавляет около  2".При  измерении  столь  малого  диаметра угломерными приспособлениями с поверхности Земли относительная ошибка очень вели­ка.Уточнить диаметр  Нептуна удалось 7 апреля 1967 г.,когда планета в своём движении на фоне  звёздного  неба  заслонила  одну  из  далёких звёзд.По результатам наблюдений с нескольких астрономических абсерва­торий экваториальный диаметр Нептуна составляет 50 200 км.Новые  све­дения о диаметре позволили уточнить величину средней плотности Непту-

на: она оказалась равной 2,30 г/см 53 0.Такие характеристики типичны  для планет-гигантов,состоящих главным  образом из водорода и гелия с при­месью соединений других химических элементов.В центре Нептуна,соглас-

но расчётам,имеется  тяжёлое ядро из селикатов,металлов и других эле­ментов,входящих в состав земной группы.Изучение характера  ослабления блеска звезды  при её затмнениии атмосферой Нептуна дало много допол­нительной информации.В частности,был найден средний молекулярный  вес надоблачных слоёв  атмосферы  Нептуна.Он  соответствует молекулярному водороду с небольшой примесью метана.Детали  на  поверхности  Нептуна различить очень трудно.Поэтому параметры суточного вращения - положе­ние оси,направление и период вращения - определить из наземных наблю­дений очень сложно.

.У нептуна всего два спутника.Первый 1 Тритон 0,открытый в 1846 г. ,че-

рез две  недели  после открытия самого Нептуна.По размерам и массе он больше Луны.Имеет обратное направление  орбитального  движения.Второй спутник - 1  Нереида 0  - очень небольшой,обладает сильно вытянутой орби­той.Расстояние от спутника до планеты меняется в пределах от  1,5  до

9,6 млн.км.Направление орбитального движения - прямое.

 1Часть 4:Плутон

      1.Плутон 0 был  открыт Клайдосом Томбо (США) в 1930 г.  Из 9 известных больших планет Солнечной системы  Плутон  наиболее  удалён  от  Солн­ца.Среднее расстояние  планеты  до  Солнца составляет 39,5 а.е.Плутон выглядит как точечный объект 15 5-ой 0 звёздной величины,т.е.  примерно в 4 тыс.  раз  слабее  тех звёзд,которые находятся на пределе видимости

невоорудённым глазом.Плутон очень  медленно,за  247,7  года,совершает оборот по  орбите,которая имеет необычно большой наклон (17 5о 0) к плос­кости эклиптики, и вытянута настолько,что в перигелии Плутон подходит

к Солнцу  на более короткое расстояние,чем Нептун.Из-зи огромной уда­лённости от Солнца и слабой освещённости изучать Плутон  очень  слож­но.Непосредственные измерения углового диаметра Плутона на 5-метровом телескопе дали результат 0,23".Астрономы  пытались  измерить  диаметр Плутона более  точными методами - по затмнению им звезды,как это было сделано для Нептуна.Однако Плутон,проходя мимо звезды  на  расстоянии 0,1",не заслонил  её,и затмнения не произошло.Из этого был сделан вы­вод,что угловой диаметр Плутона не менее 0,2".Таким образом,в  перес­чёте на  единицы длины диаметр Плутона не менее 6 800 км.Если же диа­метр Плутона вычислить по его абсолютному блеску,то получается  приб­лизительно 3 тыс. км.Поверхность Плутона,нагреваемая Солнцем до минус 220 5о 0С,даже в наименее холодных полуденных участках,покрыта,по-видимо­му,снегом из замёрзшего метана.Атмосфера планеты разряженная и состо-

ит из газообразного метана с возможной примесью инертных  газов.Блеск Плутона меняется  с  периодом  вращения 6 сут.  9ч.  В 1978 г.выясни­лось,что эта периодичность соответствует орбитальному движению  спут­ника Плутона,обнаруженного  американскими астрономами.Спутник Плутона относительно яркий,но расположен настолько близко к  планете,что  его изображение на  фотоснимках  сливается  с  изображением  Плутона,лишь слегка выступая то с одной,то с другой стороны.Из периода обращения и расстояния между   центрами  вычислили  массу  системы  "Плутон-спут­ник".Масса оказалась неожиданно малой:1,7%  массы Земли.Почти вся она сосредоточена в  Плутоне,т.к.  диаметр спутника,судя по блеску,мал по сравнению с диаметром планеты.В таком случае средняя плотность Плуто­

на составляет  приблизительно 0,7 г/см 53 0,если принять его диаметр рав­ным 3 тыс. км.Такая малая плотность означает,что Плутон состоит преи­мущественно из летучих химических элементов и соединений,т.е.примерно такой же состав,как планеты-гиганты и их спутники.

.У планеты Плутон также удалось обнаружить в  1978  г.  спутник.Это

открытие имеет  очень большое значение,во-первых,потому что даёт воз­можность более точно вычислить массу планеты по данным о периоде  об­ращения спутника  и,во-вторых,в  связи с дискуссией о том,не является

ли сам Плутон "потерявшимся" спутником Нептуна.

Литература:

 2Энцеклопедический 0 словарь юного астронома,М.:Педагогика,1980 г. Астрономия:Учеб.для 11 кл.сред.шк., М:Провсещение,1990 г.

Клушанцев П.В. 2" 0Одиноки ли мы во вселенной? 2" 0:Дет.лит.,1981г. Эврика-89 ,М:Мол.гвардия,1991 г.

Поиски жизни в Солнечной системе:Пер.с англ. М.:Мир,1988 г.