Реферат: Изменение плотности небесных тел

Паршаков Евгений Афанасьевич

Небесные тела можно разделить по плотности на две большие группы: силикатные тела с плотностью около 3 г/см3 и выше, и ледяные и газовые тела с плотностью около 2 г/см3 и ниже. В общем, плотность, по мере увеличения небесных тел, кроме, по-видимому, планет-гигантов, увеличивается. Растет плотность и по мере приближения небесных тел к Солнцу, да и к другим центральным телам. Среди планет земной группы и вообще всех силикатных небесных тел аномально высокую плотность имеет Меркурий - 5, 4 г/см3, больше чем Марс - 3, 95 г/см3 и даже Венера - 5, 25 г/см3. Единственное, с чем можно увязать его большую плотность, это то, что Меркурий слишком близко находится от Солнца, а ранее находился еще ближе, поскольку в настоящее время Меркурий удаляется от Солнца под воздействием приливного механизма точно так же, как Луна удаляется от Земли.

Можно предположить, что в далеком прошлом Меркурий имел нормальную плотность, порядка 3, 7 - 3, 8 г/см3 и, соответственно, имел несколько большую массу и, особенно, размеры. Затем, после его максимального приближения к Солнцу, в недрах Меркурия начало разлагаться под влиянием большой температуры какое-то вещество. Можно предположить, что это был триолит (серное железо). При разложении триолита на железо и серу железо перемещалось к ядру, которое вследствие этого стало большим, чем даже у Земли, а сера выпаривалась на поверхность и диссипировала в межпланетное пространство, а затем на поверхность Солнца. К этому выводу может привести тот факт, что этот процесс в настоящее время, возможно, осуществл яется в недрах Ио под воздействием разогрева посредством мощного приливного трения в его теле, вызываемого Юпитером. Известно, что на поверхности Ио действуют серные вулканы.

Рост плотности объясняется осуществлением дифференциации глубинного вещества с выделением на определенном этапе развития небесных тел газов и их диссипацией. Плотность увеличивается и по причине сжатия, уплотнения веществ под воздействием усиливающейся силы гравитационного тяготения при увеличении массы небесных тел.

Увеличение плотности небесных тел с их увеличением и приближением к центральному телу является правилом для всех небесных тел кроме планет-гигантов, которые стоят особняком. В отличие от всех других небесных тел Солнечной системы газовые тела сохраняют значительную часть захваченной ими газовой компоненты, основной составляющей которой являются водород и гелий. В результате их плотность понижается. Но в то же время планеты-гиганты после окончания очередной галактической зимы теряют значительную часть своей атмосферы за счет усилившейся центробежной силы в экваториальной области и теряют ее различным образом.

Эти потери являются тем больше, чем быстрее вращаются планеты и чем протяженней является их атмосфера. Очевидно, следствием этого является тот факт, что Юпитер имеет большую плотность, чем Сатурн, а Нептун - большую, чем Уран, хотя бы, казалось, плотность планет-гигантов, с учетом их части атмосферы, должна с увеличением их массы и протяженности их атмосферы уменьшаться.

Другой причиной аномалий в росте плотности планет-гигантов является, возможно, то, что надоблачные слои атмосферы не учитываются при определении средней плотности планет и картина несколько искажается. Еще одной причиной ╚неправильного╩ изменения плотности у планет гигантов является, быть может, наличие фазовых изменений вещества под влиянием роста давления, а также температуры, например, сжижение, а может быть и затвердевание на поверхности Юпитера водорода и гелия. И, наконец, плотность различных планет-гигантов может отличаться и несколько различным химическим составом планет и их атмосфер. Ведь даже на различных материках Земли приповерхностные слои вещества значительно отличаются друг от друга содержанием различных полезных ископаемых: железной руды и т. д. То же самое, как можно предположить, имеет место и на различных планетах. Можно, например, предположить, что на Уране газовая компонента в процентном выражении несколько выше, чем на Нептуне, а на Сатурне выше, чем на Юпитере. На Юпитере аномально высокую плотность можно объяснить и следующим: как известно, в атмосфере Юпитера имеется огромное красное пятно овальной формы шириной около 15 - и длиной около 35 тыс. км. Выяснено, что это пятно является ни чем иным, как устойчивым вихрем с периодом вращения 6 ч. В зоне пятна наблюдается повышенное давление, вследствие чего вещество атмосферы, главным образом водород, но так же и другие вещества, посредством вихревого эффекта выбрасываются с большой скоростью в надатмосферное пространство. Можно предположить, что часть этого вещества, преимущественно водород, выбрасывается в межпланет ное пространство. Если это подтвердится в будущем, то это означает, что масса Юпитера постепенно уменьшается. А поскольку, в основном, выбрасывается в межпланетное пространство водород, то плотность Юпитера должна увеличиваться, что и имеет место в действительности. Возможно, в далеком прошлом масса Юпитера была намного больше, чем сейчас, быть может равнялась 350 или 400, или еще больше, земным массам.

Что же касается аномально высокой плотности Нептуна, то можно предположить, что раньше масса Нептуна была меньше массы Урана, скажем, равнялась 10-12 массам Земли. Остальное вещество принадлежало его спутнику, а ранее планете Тритону. Это вещество Нептун захватил у Тритона, разогрев его посредств ом механизма мощного приливного трения, так что испарявшееся на поверхности Тритона вещество - ледяная компонента - диссипировало и оседало на поверхность Нептуна благодаря его большому гравитационному притяжению.

Вследствие этого у Нептуна возник избыток ледяной компоненты и его плотность, сравнительно с Ураном, аномально возросла. Если это так, то плотность Тритона должна также аномально возрасти. Быть может, Тритон, как и Луна, Ио и Европа является силикатным спутником с плотностью около 3 г/см3. Плотность Нептуна возросла благодаря тому, что при увеличении массы и уплотнении вещества сократилась доля газовой компоненты. А плотность Тритона возросла вследствие того, что он из ледяного небесного тела превратился в силикатное или силикатно-ледяное тело.