Физический характер Луны
Луна́ — единственный естественный спутник Земли. Это второй по яркости объект на земном небосводе после Солнца и пятый по величине естественный спутник планет Солнечной системы. Также является первым (и на 2010 год единственным) внеземным объектом естественного происхождения, на котором побывал человек. Среднее расстояние между центрами Земли и Луны — 384 467 км.
Видимая звёздная величина полной Луны на земном небе −12m,71.Освещённость,создаваемая полной Луной возле поверхности Земли при ясной погоде, составляет 0,25 лк.
Луна состоит из коры, верхней мантии, средней мантии, нижней мантии (астеносферы) и ядра. Атмосфера практически отсутствует. Поверхность Луны покрыта так называемым реголитом — смесью тонкой пыли и скалистых обломков, образующихся в результате столкновений метеороидов с лунной поверхностью. Ударно-взрывные процессы, сопровождающие метеоритную бомбардировку, способствуют взрыхлению и перемешиванию грунта, одновременно спекая и уплотняя частицы грунта. Толщина слоя реголита составляет от долей метра до десятков метров. Толщина коры Луны меняется в широких пределах от 0 до 105 км
Гравитационные силы между Землёй и Луной вызывают некоторые интересные эффекты. Наиболее известный из них — морские приливы и отливы. Если бы мы взглянули на Землю со стороны, мы увидели бы две выпуклости, находящиеся на противоположных сторонах планеты. Причём одна точка — со стороны, ближайшей к Луне, а другая — с противоположной стороны Земли, наиболее удалённой от Луны. В мировом океане этот эффект выражен намного сильнее, чем в твёрдой коре, поэтому выпуклость воды больше. Амплитуда приливов (разность уровней прилива и отлива) на открытых пространствах океана невелика и составляет 30—40 см. Однако вблизи берегов вследствие набега приливной волны на твёрдое дно, приливная волна увеличивает высоту точно так же, как обычные ветровые волны прибоя. Учитывая направление вращения Луны вокруг Земли, можно составить картину следования приливной волны по океану. Сильным приливам больше подвержены восточные побережья материков. Максимальная амплитуда приливной волны на Земле наблюдается в заливе Фанди в Канаде и составляет 18 метров.
Две высших точки прилива образуются вследствие того, что гравитационное поле Луны достаточно неоднородно на протяжении размеров Земли.
Планеты земной группы
К планетам земной группы относятся Меркурий, Венера, Земля и Марс. Мы их перечислили в порядке удаленности от Солнца. При исследовании этих планет выяснилось, что все они обладают малыми размерами и, главное, массами. Самая массивная из планет земной группы – Земля – в 330 000 раз легче Солнца.
Планеты земной группы довольно-таки по-разному вращаются вокруг своей оси: один оборот длится от 24 часов для Земли и до 243-х суток у Венеры.
У планет есть атмосферы: довольно плотная у Венеры и почти незаметная у Меркурия. В атмосферах Земли, Венеры, Марса можно обнаружить углекислый газ, водяные пары, азот.
Схож и химический состав планет первой четверки. Они, в основном, состоят из соединений кремния (силикатов) и железа. Остальные элементы, конечно, тоже присутствуют, но их относительно немного.
Строение планет земной группы также одинаково. В центре планет есть железные ядра разной массы. По-видимому, только Венера не имеет расплавленного железного ядра. У остальных часть его находится в жидком состоянии. Выше ядра находится слой, который называют мантией. Мантия тоже может подразделяться на слои: внешний твердый и внутренний жидкий. Верхний слой мантии называют корой. Он подвергается различным внешним воздействиям и несколько отличается от более близких к центру планет слоев мантии.
У этих планет есть магнитные поля: почти незаметное у Венеры и ощутимое у Земли. Меркурий и Марс обладают магнитными полями средней напряженности.
Наконец, планеты земной группы бедны естественными спутниками – еще одним типом небесных тел, населяющих Солнечную систему. Эти тела вращаются не вокруг Солнца, а вокруг планет. В этом смысле, планеты являются спутниками Солнца. Так вот, на четыре планеты земной группы приходится всего три спутника: один большой у Земли и два крохотных у Марса.
47.Планеты гиганты –их спутники
Из четырех гигантских планет лучше всего изучен Юпитер, самая большая и ближайшая из этой группы к Солнцу планета. Он в 11 раз больше 3емли по диаметру и в 300 раз по массе. Период его обращения вокруг Солнца почти 12 лет, а расстояние от него 5,2 а.е. Ось вращения Юпитера почти перпендикулярна к плоскости его орбиты, и поэтому никакой смены времен года на нем нет. У всех гигантских планет вращение вокруг оси довольно быстрое, а плотность мала. Вследствие этого у них значительное сжатие. У Юпитера оно равно 1/16. и его сразу можно заметить в телескоп. У Сатурна сжатие еще больше: 1/10, но заметно оно лишь тогда, когда Земля находится в плоскости экватора планеты.
Все планеты-гиганты окружены мощными протяженными атмосферами, и мы видим в них лишь облака, вытянутые полосами, параллельными экватору. Темные облака, по-видимому, выше светлых, и яснее всего они видны на Юпитере, даже в слабый телескоп. Никаких постоянных деталей на Юпитере нет, кроме уже три столетия наблюдаемого загадочного красного пятна, имевшего красный цвет около столетия тому назад. Юпитер вращается зонами — чем ближе к полюсам, тем медленнее. На экваторе период вращения 9 ч 50 мин, а у красного пятна на 5 мин 11 сек больше. Периоды вращения на экваторе Сатурна — 10 ч 14 мин, Урана — 10 ч 49 мин, Нептуна — около 16 ч. Поскольку планеты-гиганты сильно удалены от Солнца, их температура очень низка: на Юпитере — 145°С, на Сатурне — 180°С, на Уране и Нептуне еще ниже.
Спектральные наблюдения показывают, что атмосферы планет-гигантов содержат в основном молекулярный водород и метан СН4, а в атмосфере Юпитера есть еще и аммиак NН3.
Единственным в своем роде образованием в солнечной системе является плоское кольцо толщиной несколько километров, окружающее Сатурн. Оно расположено в плоскости экватора планеты, которая наклонена к плоскости его орбиты на 27°. Поэтому в течение 30-летнего оборота Сатурна вокруг Солнца кольцо видно нам то довольно раскрытым, то точно с ребра, когда его можно разглядеть в виде тонкой линии лишь в большие телескопы. Ширина этого кольца такова, что по нему, будь оно сплошное, мог бы катиться земной шар.
Промежутки находятся в тех местах, где движение частиц кольца было бы неустойчивым из-за Уран и Венера — единственные планеты, вращающиеся не в ту сторону, в которую вращаются все остальные.
Все планеты-гиганты окружены сложными системами спутников. Эти системы образовались в ходе процесса, напоминающего формирование планет вокруг Солнца, но в меньшем масштабе. Несмотря на то, что мы имеем дело с очень неоднородным множеством объектов, можно отметить несколько общих закономерностей.
У одной группы спутников (диаметром менее 200 км) орбиты находятся на очень малом расстоянии от планеты (исключение – спутники Сатурна) и тесно связаны с кольцами. Пример таких спутников – "пастухи" кольца F у Сатурна. Все они похожи на астероиды: имеют неправильную форму и испещрены множеством ударных кратеров. Судя по плотности, спутники этого вида состоят из смеси силикатов и льда.
Другая группа представлена спутниками средних размеров (от 400 до 1500 км), особенно многочисленными у Сатурна и Урана. Они тоже сложены смесью льда и камней. Их низкая средняя плотность указывает на то, что они на 60-70% (про массе) состоят из замёрзшей воды. Из-за большого размера форма у спутников этой группы более правильная, округлая, они меньше похожи на астероиды, хотя и похожи на крупнейшие из них, такие, как Церера. Внутри этих спутников, по-видимому, уже прошли процессы дифференциации вещества, что подтверждается большим разнообразием наблюдаемых геологических структур: трещин, понижений, обрывов и т.п. У некоторых спутников этой группы поверхность гладкая, с небольшим количеством ударных кратеров, что говорит о внутреннем источнике энергии, обеспечившем пластическое изменение поверхности спутника и выравнивании кратеров.
К третьей группе относятся самые большие спутники: четыре Галилеевых спутника Юпитера (Ио, Европа, Ганимед и Каллисто) и спутник Сатурна Титан. По своим размерам они сравнимы с планетой земной группы.
К четвёртой группе относятся спутники, которые, по-видимому, представляют собой захваченные планетами-гигантами астероиды. К ней относятся, например, восемь внешних спутника Юпитера. Первые четыре спутника движутся в прямом направлении, как большинство тел Солнечной системы, по круговым орбитам, наклонённым на 28º к плоскости экватора планеты. Четыре более далёких от планеты спутника движутся в обратном направлении по эксцентричным (вытянутым) орбитам с углами наклона к плоскости экватора Юпитера от 147º до 180º. Другой представитель этой группы – Феба, самый далёкий спутник Сатурна; это сферическое тело тёмно-розового цвета, которое движется в обратном направлении по орбите, наклонённой к плоскости экватора Сатурна на 150º. Всё свидетельствует о том, что это захваченные астероиды. Как ни странно, но к этой группе относится и Тритон, самый большой спутник Нептуна и седьмой по величине в Солнечной системе. Из анализа динамики этого спутника следует, что он когда-то был захвачен Нептуном и в настоящее время приближается к нему, а в отдалённом будущем упадёт на него, предварительно распавшись на множество обломков.
Малые планеты-астероиды
АСТЕРОИД - небольшое планетоподобное тело Солнечной системы (малая планета). Самый большой из них Церера, имеющий размеры 970х930 км. Астероиды по размерам сильно различаются, самые маленькие из них не отличаются от частиц пыли. Несколько тысяч астероидов известно под собственными именами. Полагают, что насчитывается до полумиллиона астероидов с диаметром более полутора километров. Однако общая масса всех астероидов меньше одной тысячной массы Земли. Большинство орбит астероидов сконцентрировано в поясе астероидов между орбитами Марса и Юпитера на расстояниях от 2,0 до 3,3 а.е. от Солнца. Имеются, однако, и астероиды, чьи орбиты лежат ближе к Солнцу, типа группы Амура, группы Аполлона и группы Атена. Кроме того, имеются и более далекие от Солнца, типа центавров. На орбите Юпитера находятся троянцы. Астероиды могут быть классифицированы по спектру отраженного солнечного света: 75% из них очень темные углистые астероиды типа С, 15% - сероватые кремнистые астероиды типа S, а оставшиеся 10% включают астероиды типа М (металлические) и ряд других редких типов. Классы астероидов связаны с известными типами метеоритов. Имеется много доказательств, что астероиды и метеориты имеют сходный состав, так что астероиды могут быть теми телами, из которых образуются метеориты. Самые темные астероиды отражают 3 - 4% падающего на них солнечного света, а самые яркие - до 40%. Многие астероиды регулярно меняют яркость при вращении. Вообще говоря, астероиды имеют неправильную форму. Самые маленькие астероиды вращаются наиболее быстро и очень сильно различаются по форме. Космический аппарат "Галилео" при полете к Юпитеру прошел мимо двух астероидов, Гаспра (29 октября 1991 г.) и Ида (28 августа 1993 г.). Полученные детальные изображения позволили увидеть их твердую поверхность, изъеденную многочисленными кратерами, а также то, что Ида имеет небольшой спутник. С Земли можно получить информацию о трехмерной структуре астероидов с помощью большого радиолокатора Аресибской обсерватории. Астероиды, как полагают, являются остатками вещества, из которого сформировалась Солнечная система. Это предположение подкреплено тем, что преобладающий тип астероидов внутри пояса астероидов меняется с увеличением расстояния от Солнца. Столкновения астероидов, происходящие на больших скоростях, постепенно приводят к тому, что они разбиваются на мелкие части.
49.Кометы.Метеоры. Метеориты.
Кометы - тела Солнечной системы, имеющие вид туманных объектов, обычно со светлым сгустком-ядром в центре и хвостом. Вдали от Солнца у комет нет никаких атмосфер и они ничем не отличаются от обычных астероидов. При сближении с Солнцем на расстояния примерно 11 а.е. у них сначала появляется газовая оболочка неправильной формы (кома). Кома вместе с ядром (телом) называется головой кометы. В телескоп такая комета наблюдается как туманное пятнышко и ее можно отличить по виду от какого-нибудь удаленного звездного скопления только по заметному собственному движению. Затем, на расстояниях 3-4 а.е. от Солнца у кометы, под действием солнечного ветра, начинает развиваться хвост, который становится хорошо заметным на расстоянии менее 2 а.е.
Ученые пришли к выводу, что молекулы кометных атмосфер резонансно переизлучают солнечный свет. Механизм свечения газов в кометах аналогичен тому, который вызывает свечение люминесцентных ламп дневного света или разноцветных ламп в витринах магазинов, вывесках и т. п. Это - резонансная флоуресценция, которая является частным случаем общего механизма люминесценции.
Хвосты могут иметь разную форму, которая зависит от природы частиц, его составляющих: на частицы действует сила гравитационного притяжения, зависящая от массы частицы, и сила давления света, зависящая от площади поперечного сечения частиц
Практически вся масса вещества кометы заключена в ее ядре. Массы ядер комет, вероятно, находятся в пределах от нескольких тонн (мини-кометы) до 1011-1012 т.
Метеоры (от греч. meteora — атмосферные и небесные явления), явления в верхней атмосфере, возникающие при вторжении в неё твёрдых частиц — метеорных тел. Вследствие взаимодействия с атмосферой метеорные тела частично или практически полностью теряют свою начальную массу; при этом возбуждается свечение и образуются ионизованные следы метеорного тела. Не очень яркий М. представляется внезапно возникающим, быстро движущимся по ночному небу и угасающим звездообразным объектом, в связи с чем раньше М. называли «падающими звёздами». Очень яркие М., блеск которых превосходит блеск всех звёзд и планет (т. е. ярче примерно — 4 звёздной величины), называются болидами; самые яркие из них могут наблюдаться даже при солнечном свете. Остатки метеорных тел, порождающих очень яркие болиды, могут выпадать на поверхность Земли в виде метеоритов. При вторжении в земную атмосферу более или менее компактной совокупности метеорных тел — при встрече Земли с метеорным роем — наблюдается метеорный поток; наиболее интенсивные метеорные потоки называют метеорными дождями. Одиночные М., непринадлежащие к тому или иному потоку, называют спорадическими.
Метеоритами называют камни или куски железа, упавшие на Землю, из межпланетного пространства. Метеориты имеют невзрачный вид: серые, черные или черно-бурые куски камней или железа. Однако метеориты - единственные внеземные тела, доступные для непосредственного изучения. Мы можем в лаборатории исследовать их химический и минеральный состав, структуру и различные физические свойства.
Изучение метеоритов помогает астрономам узнать историю небесных тел.
О падении метеоритов люди знали со времен глубокой древности. У некоторых древних народов метеориты в течение веков служили предметом почитания и поклонения как "посланцы бога". Их сохраняли в храмах, носили при богослужениях, укладывали в гроб при погребении покойников. По случаю падения метеоритов нередко совершались богослужения, а на местах падения метеоритов устраивали храмы.