Планеты земной группы 35 м. кратер Бигль, 15.08.2006г, марсоход Оппрортьюнити, Марс. - презентация

1 Планеты земной группы 35 м. кратер Бигль, г, марсоход Оппрортьюнити, Марс

2 Общие характеристики 1.Большая плотность. 2.Медленное осевое вращение по сравнению с гигантами (смена суток). 3.Мало спутников: Меркурий и Венера - нет, Земля-1=Луна, Марс-2 = Фобос и Деймос. 4.Твердая поверхность. 5.Небольшие размеры и масса: небольшие – Меркурий и Марс, большие (в 2 раза) – Венера и Земля. планета Расстояние от Солнца (млн. км) Эксцентрисит ет орбиты Наклон орбиты (градусы) Орбитальный период (дней) Наклон оси (градусы) Период вращения (часы) Диаметр (км) Масса (10 24 кг) Плотность (кг/м 3 ) Меркурий , Венера , Земля , Марс ,

3 Отличие 1. Венера вращается в обратном направлении относительно других планет. 2. Углы наклона осей к плоскости орбиты (смена времен года). Земля и Марс = почти одинаковы, но каждое время года на Марсе почти в 2 раза длиннее, Меркурий-Венера- почти перпендикулярны орбите. 3. Сильное отличие в атмосфере. Венера очень плотную, Земля имеют плотную, Марс разряженную, а Меркурий только признаки.

4 Образование планет Вначале процесс разрастания происходил очень бурно, и непрерывный дождь падающих тел привел к значительному нагреванию планеты (превращение кинетической энергии в тепло). При ударах возникали кратеры, причем выбрасываемое из них вещество уже не могло преодолеть силу притяжения планеты и падало обратно, и чем крупнее были падающие тела, тем сильнее разогревалась планета. Вследствие гравитационного сжатия и бомбардировки смесь внутри планеты расплавилась и возникшие жидкости под действием тяготения отделялись от оставшихся твердых частей. Постепенное перераспределение вещества по глубине в соответствии с плотностью привело к его расслоению на отдельные оболочки. Более легкие вещества, богатые кремнием, отделялись от более плотных, содержащих железо и никель, и образовывали первую кору. Спустя примерно миллиард лет, когда планеты существенно охладились, кора затвердела, превратившись в прочную внешнюю оболочку планеты. Остывая, планета выбрасывала из своего ядра множество различных газов (обычно это происходило при извержении вулканов) - легкие, такие как водород и гелий, большей частью улетучивались в космическое пространство, а более тяжелые, где сила притяжения планеты была уже достаточно велика, удерживались возле поверхности. Так возникла атмосфера. Солнечная система сформировалась около 4,6 млрд. лет назад из частиц протопланетного облака, вращавшихся вокруг молодого Солнца. Планеты разрастались, захватывая вещество, находившееся вокруг, пока не достигли своего нынешнего размера.

5 Меркурий Когда в 1974г КА «Маринер-10» (США) (пока единственный, изучавший планету в гг) передал первые снимки планеты – астрономы увидели: перед ними вторая Луна. Фотомозаика южного полушария Меркурия, сделанная с "Маринера-10" во время второго пролета вблизи Меркурия 21 сентября1974г (сближение до расстояния 756км). Меркурий расположен близко к Солнцу, его элонгация достигает 28 о, поэтому его трудно наблюдать с Земли. 3 августа 2004 года запущен в сторону Меркурия зонд "MESSENGER" (США). Сначала исследование пройдет с пролетной траектории при двух встречах с планетой (в 2008 и 2009гг), а затем с 18 августа 2011 года детальные - с орбиты искусственного спутника Меркурия, работа на которой будет проходить в течении одного земного года.

6 Поверхность Меркурия (фото Маринер-10) Кратер Дега Кратер Копли Извилистый уступ Санта - Мария

7 Рельеф Меркурия Высота гор на планете достигает 2-4км. На поверхности планеты обнаружены гладкие округлые равнины, получившие как и на Луне название «морей» (их меньше, чем на Луне). Наибольший из них – равнина Жары = бассейн Калорис (диаметр 1300км, для сравнение Океан Бурь на Луне – 1800км). Горное кольцо, окружающее впадину, поднимается над ее дном на высоту 2 км. Причиной появления было либо столкновение планеты с большим небесным телом, приведшим к истечению лавы, либо вулканическая деятельность. В ряде районов на поверхности видны долины, безкратерные равнины. Фотомозаика части края впадины Калорис Встречается необычная деталь рельефа – эскарп – выступ высотой 2-3 км, разделяющий два района поверхности, образованные как сдвиг при раннем сжатии планеты. Бассейн Калорис

8 Характеристики Меркурия Соотношение периодов обращения и вращения планеты = 2/3, поэтому сутки длятся 176 дней (по 88 дней день и ночь). Орбитальная скорость = 47,9 км/с (быстро мчится по орбите, лениво поворачиваясь вокруг оси). Ось вращения почти перпендикулярна к орбите, поэтому смена времен года обусловлена не наклоном оси, а изменением расстояния до Солнца (от 46,08 млн. км до 68,86 млн. км) Из-за вытянутости орбиты поток энергии от Солнца варьируется примерно в два раза, а большая продолжительность дня и ночи приводит к тому, что температура колеблется при среднем расстоянии от Солнца от 700 К до 100 К (-180 о C до +430 о С). При этом в полярной области достигает ночью – 210 о С, а днем под палящими лучами Солнца в экваториальной зоне о С. Но уже на глубине нескольких десятков сантиметров значительных колебаний температуры нет, что является следствием весьма низкой теплопроводности пород. В полярных областях Меркурия, возможно в кратерах имеется водяной лед. Атмосфера Меркурия следы (весьма разрежена): Кислород - 42%, Натрий - 29%, Водород - 22%, Гелий - 6%, а остальные 1% приходятся на Аргон (Ar), Углекислота(CO 2 ), вода (H 2 O), Азот (N 2 ), Хенон (Xe), Криптон (Kr), Неон (Ne). Близость Солнца обусловливает ощутимое влияние на Меркурий солнечного ветра. Атом гелия, захваченный Меркурием, находится в атмосфере в среднем 200 дней. На долю ядра (радиус 1800 км, состоит из железа и никеля) приходится около 80% массы и 75% общего диаметра планеты. Породы содержат около 6% железа, а в основном алюминий и кальций. Магнитное поле - дипольный момент = 4,9 · Гс·см 3, что примерно на четыре порядка меньше, чем у Земли. Напряженность магнитного поля на экваторе 3,5 мГс, у полюсов 7 мГс, что составляет 0,7 % земного поля.

9 Венера Самый яркий объект на утреннем и вечернем небе. Галилео Галилей в декабре 1610г впервые наблюдает ее фазы. М.В. Ломоносов 8 июня 1761г при прохождении Венеры по диску Солнца (ближайшее увидим 6 июня 2012г, а затем через 105 лет) открывает атмосферу, которая являясь плотной, закрывает поверхность. 15 декабря 1970г космический аппарат Венера-7 впервые совершил на планету мягкую посадку и проработал 20 мин (передал что температура 475 о С, давление 90 атм.), а в 1975г с КА Венера-9 и Венера-10 были получены панорамные изображения поверхности Венеры. С октября 1983г КА Венера-15 и Венера-16 начали радиолокационную съемку, засняв все северное полушарие Венеры до широты в 30°. В 1990г США запустили КА Магеллан, с которого было заснято 97% поверхности Венеры. В результате анализа изображений, полученных с советских КА Венера-15, - 16 и американского Магеллан были созданы карты рельефа Венеры. Планету исследовали более 20 АМС типа «Венера», «Маринер», «Магеллан». "Venus Express" (ЕКА) - 11 апреля 2006 года вышел на орбиту Венеры и приступил к ее изучению. Номинальная продолжительность миссии 1,5 года.

10 Поверхность Венеры Пейзаж заснятый «Венерой-13», проработавшей на поверхности 2 часа 7 минут 1 марта 1982 года. На фотографии скалы имеют оранжевый оттенок, так как атмосфера не пропускает синие лучи. Плотная атмосфера, состоящая из углекислого газа, пропускает только 23% солнечного излучения. Поверхность в условных цветах, полученная на основе радиолокационных изображений с "Магеллана". На переднем плане гора Шапаш высотой 1,5 км и 400 км в поперечнике. Вдали на горизонте гора (щитовой вулкан) Маат высотой 8 км. Выше всех (на 12 км выше среднего уровня поверхности) поднимаются горы Максвелла. [Кстати, они, а также области Альфа и Бета являются единственным в названиях, всем остальным районам Венеры даны женские имена.] Перепад высот вдоль экватора примерно 5 км. Низшая точка на поверхности находится на глубине 2,5 км от среднего уровня. В настоящее время зарегистрированы около 150 вулканических объектов, размеры которых превышают 100 км. Имеется гигантский разлом в коре длиной 1500 км, шириной 150 км и глубиной 2 км. Редко встречаются ударные кратеры. На поверхности планеты обнаружены около 10 кольцевых структур, подобных метеоритным кратерам диаметром от 35 до 150 км, но сильно сглаженных.

11 Атмосфера Венеры Масса атмосферы в 100 раз превышает массу атмосферы Земли. Состоит из углекислого газа - 96,5%; азота около 3,5% (вместе 99,99%), а остальные Диоксид серы (SO 2 ) - 150, Аргон (Ag) - 70, Вода (H 2 O) - 20, Угарный газ (CO) - 17, Гелий (He) - 12, Неон (Ne) - 7 тысячные доли процента. В очень малых количествах имеются также примеси H 2 S, HCl, HF. Температура на поверхности около 750 К (470°C, а максимальная зарегистрирована 530°C), причем ее суточные колебания незначительны. Давление около 107Па, или 100 ат. Благодаря парниковому эффекту на Венеры исключено всякое существование жидкой воды. Облачный покров планеты трехслойный: на высотах от 70 до 90 км находится разреженная стратосферная дымка, на км - основной облачный слой, а на км - подоблачная дымка. Основной облачный слой весьма стабилен, хотя местами он гуще, а местами чуть более прозрачный, а возле полюсов обнаружены вихри. Облачный слой имеет оранжево-желтый цвет. Облачный слой стремительно перемещается с востока на запад над медленно вращающейся поверхностью, делая один оборот вокруг нее за 4 земных суток. Ветры в нем на высотах км достигают сверхураганных скоростей м/сек (около 400 км/час). С приближением к поверхности, начиная с высоты 20 км, скорость ветра резко уменьшается и на высоте 10 км составляет уже лишь 3 м/сек (около 10 км/час). На самой же поверхности планеты (на высоте около 1 м) ветер дует со скоростью 0,5-1 м/сек (2-4 км/час).

12 Результаты эволюции Земли Атмосфера Земли: в настоящее время атмосфера имеет массу примерно 5,15*10 18 кг и содержит 78,08% азота, 20,95% кислорода, 0,94% инертных газов, 0,03% углекислого газа и в незначительных количествах другие газы. Давление и плотность в атмосфере убывают с высотой. Половина воздуха содержится в нижних 5,6 км, а почти вся вторая половина сосредоточена до высоты 11,3 км. На высоте 95 км плотность воздуха в миллион раз ниже, чем у поверхности. На этом уровне растет доля легких газов, и преобладающими становятся водород и гелий. Часть молекул разлагается на ионы, образуя ионосферу. Выше 1000 км находятся радиационные пояса - тоже часть атмосферы, заполненную очень энергичными ядрами атомов водорода и электронами, захваченными магнитным полем планеты. Гидросфера Земли: вода покрывает более 70% поверхности земного шара, а средняя глубина Мирового океана около 4 км. Масса гидросферы примерно 1,46*10 21 кг, что в 275 раз больше массы атмосферы, но лишь 1/4000 от массы всей Земли. Гидросферу на 94% составляют воды Мирового океана, в которых растворены соли (в среднем 3,5%), а также ряд газов. Верхний слой океана содержит 140 трлн тонн углекислого газа и 8 трлн тонн растворенного кислорода. Земля образовалась около 4,566 млрд. лет назад. Литосфера сразу после своего образования имела небольшую толщину и была очень неустойчивой. Она поглощалась мантией, разрушалась в эпоху великой бомбардировки (от 4,2 до 3,9 млрд. лет назад). Но на Земле активные тектонические процессы и воздействие атмосферы и гидросферы практически стерли следы этого периода. Около 3,8 млрд. лет назад сложилась первая легкая "непотопляемая" гранитная кора. В то время планета уже имела воздушную оболочку и океаны; необходимые для их образования газы усиленно поставлялись из недр Земли в предшествующий период. Атмосфера состояла в основном из углекислого газа, азота и водяных паров. Кислорода в ней было мало, но он вырабатывался в результате, во-первых, фотохимической диссоциации воды и, во-вторых, фотосинтезирующей деятельности простых организмов, таких как сине-зеленые водоросли. 600 млн лет назад на Земле было несколько подвижных континентальных плит, весьма похожих на современные. Новый сверхматерик Пангея появился значительно позже. Он существовал млн. лет назад, а затем распался на части, которые и сформировали нынешние материки.

13 Земля – внутреннее строение 1.Кора (внешняя оболочка) - от нескольких километров (океанические области) до 40 километров (горные районы). Масса всего около 0,5% общей массы планеты. Основной состав - окислы кремния, алюминия, железа и щелочных металлов. В составе континентальной коры, содержащей под осадочным слоем верхний (гранитный) и нижний (базальтовый), встречаются наиболее древние породы Земли, возраст которых оценивается более чем в 3 млрд. лет. Океаническая же кора под осадочным слоем содержит в основном один слой, близкий по составу к базальтовым. Возраст осадочного чехла не превышает миллионов лет. От низлежащей мантии земную кору отделяет Слой Мохо (в честь сербского сейсмолога Мохоровичича, открывшего его в 1909 году), в котором скорость распространения сейсмических волн скачкообразно увеличивается. 2.Мантия - приходится около 67% общей массы планеты. Твердый слой верхней мантии - литосфера - самая жесткая оболочка Земли. Под ней отмечен слой, где наблюдается некоторое уменьшение скорости распространения сейсмических волн. Этот слой, менее вязкий и более пластичный по отношению к выше и ниже лежащим слоям, называют астеносферой. Считается, что вещество мантии находится в непрерывном движении, что в относительно глубоких слоях мантии с ростом температуры и давления происходит переход вещества в более плотные модификации. 3.Нижняя мантия на глубине 2900 км отмечается резкий скачок не только в скорости продольных волн, но и в плотности, а поперечные волны здесь исчезают совсем, что указывает на смену вещественного состава пород. Это внешняя граница ядра Земли. 4.Ядро открыто в 1936 году. делится на 2 отдельные области: жидкую (4-5. ВНЕШНЕЕ) и твердую (6. BHУTPEHHEЕ), переход между ними лежит на глубине 5156 км. Железо – элемент ядра, представляющий 35% массы планеты. Внешнее ядро представляет собой вращающиеся потоки расплавленного железа и никеля, хорошо проводящие электричество. Именно с ним связывают происхождение земного магнитного поля. Внутреннее ядро не связано с мантией, его твердое состояние обеспечивается гигантским давлением в центре Земли 3 млн. атм. При этом многие вещества металлизируются - переходят в металлическое состояние.

14 Марс Аристотель назвал планету Аресом – именем бога войны, что соответствует за свой кроваво-красный цвет. При эксцентриситете 0,094 удаленность от Солнца меняется в течение года на 21 млн. км, а получаемая Марсом от Солнца энергия изменяется в 1,45 раза. Период вращения планеты 24 час 37 мин. Наклон оси вращения составляет 64,8 о. Эта схожесть с Землей означает, что смена дня и ночи, а также времен года, протекает почти также, как и на Земле. Через каждые 780 дней Марс и Земля сближаются до минимального расстояния (противостояние Марса), которое колеблется от 56 до 101 млн. км. Сближение на расстояние менее 60 млн. км называют великим, что повторяется через каждые 15 или17 лет. Земля проходит ближайшую к перигелию орбиты Марса точку всегда 28 августа (меняется от года к году в пределах суток). Чем ближе к перигелию орбиты Марса оказываются планеты, тем сильнее они сближаются и тем более великим будет противостояние. 28 августа 2003г было сближение на расстояние менее 56 млн.км, следующее такое сближение будет 14 августа 2050г. После начала космических исследований Марса великие противостояния потеряли свою научную ценность.

15 Спутники Марса СпутникРазмер, кмМасса, кг Плотность, г/см 3 Радиус орбиты, км Период обращения, (земные сутки) Дата открытия Фобос (Страх)26,8х21,6х18,61, ,093800, , Асаф Холл Деймос (Ужас)15х12,2х11,01, , , , Асаф Холл Эллипсоидальный Фобос с самым большим кратером Стикни (имя жены А.Холла) - равен 10 км. Борозды, отходящие от кратера - трещины. Спутник, постепенно приближается к планете ( на 1,8 метра в столетие), через 50 млн лет окажется в зоне Роша и будет разорван приливными силами, образовав кольцо. Марс с Фобоса В марте 1989 года советский КА "Фобос-2" вышел на орбиту Фобоса и четверо суток выполнял отдельные замеры, но затем вышел из-под контроля не начав программного исследования. Однако он обнаружил слабую, но устойчивую утечку газа из Фобоса. Фобос - обладает таким же мощным магнитным полем, как и Земля. Деймос. Фото КА «Викинг-1»

16 Исследования Марса АМС Первый КА «Маринер-4» (США) исследовавший планету с пролетной траектории. Сделано 22 снимка при сближении до 9884 км от поверхности 14 июля 1965г. 2 декабря 1971г первая мягкая посадка КА «Марс-3» на планету - недалеко от северного края кратера Птолемей в Земле Сирен. Передача с поверхности продолжалась 20 секунд и резко прекратились. Mariner 9 (США) первый КА, который 14 ноября 1971 года вышел на орбиту планеты с периодом около 12ч. КА сделал первые снимки спутников Фобоса и Деймоса, на планете обнаружил рельефные образования, напоминающие реки и каналы, гигантские потухшие вулканы, множество крупных и мелких каньонов и долин. За год работы передал 7329 снимков с разрешением до 100 м. Mars Global Surveyor ("Марс Глобал Сервейор") выведен на орбиту 12 сентября 1997 года. При расчетном времени работы 2 года, работал до 2 ноября 2006г. КА собирал информацию о характере поверхности, ее геометрии, составе, гравитации, динамики атмосферы и магнитном поле. КА "Mars Pathfinder" произвел посадку 4 июля 1997г и доставил первый марсоход Sojourner. Работая до 27 сентября 1997г передал, на Землю фотоснимков, данные о физико-химическом составе грунта и погоде на Марсе. 4 января 2004г совершена мягкая посадка АМС и марсоход "Spirit" сошел на поверхность планеты, а 25 января 2004 года марсоход "Opportunity". При плане работы в 90 суток, марсоходы успешно работают уже более 1000 дней.