Реферат: Будова Землі та планет

РЕФЕРАТ

на тему

Будова Землі та планет

Львів - 2000

На сьогоднішній день учені точно встановили, що планети й Місяць з їх твердими оболонками утворилися 4,6 мільярдів років тому. Час установлено за даними земних, місячних й метеоритних утворень.

На основі даних геохімії та космохімії і, зокрема, результатів вивчення метеоритів (залізистих, залізистокремнієвих та кам'яних) учені дійшли висновку, що внутрішні планети Сонячної системи також складаються из цих компонентів.

Виходячи из середньої густини планет й матеріалів, з яких вонич складаються, - сілікатного густиною 3,3 г/см та залізистого густиною 7,23 г/см³ , - і даних геофізики про будову надр Землі Р. Рейнольдс та А. Самерс показали, що співвідношення радіусів внутрішніх залізистих ядер планет из зовнішніми сілікатними мають такі значення :

0,8 для Меркурія 0,53 для Венери 0,55 для Землі 0,4 для Марса.

На малюнку 10 видно, що залізисте ядро наймасивніше у Меркурія і найменше у Марса. У Місяця такого ядра взагалі немає. Нижче зупинимося детальніше на описанні Землі, Місяця і планет Сонячної системи.

Земля.

')ї

Земля має масу 5,974 * 10 тон. Кількість діб у році в різні геологічні періоди була різною. З мільярда років тому в році було не 365 діб, як тепер, а 420. Доба була значно коротшою, ніж у наш час. За законами небесної механіки це відповідає розташуванню Місяця на відстані приблизно 130 тисяч кілометрів від Землі, тобто в три рази ближче, ніж він розташований тепер. Приливи на Землі в той час були потужнішими, що сприяло розвитку на ній життя.

Малюнок 10.

Тепер учені вважають, що Місяць продовжує повільно віддалятися від Землі. З віддаленням Місяця кількість днів у році зменшувалася. 400 мільйонів років тому, наприклад, рік тривав 390 діб. Сучасна кількість днів у році вперше була встановлена єгиптянами у 4240 році до нашої ери. Однак, за даними вавілонян, 365-денний рік встановився лише у восьмому столітті до нашої ери, а до цього він мав лише 360 днів. Ця обставина, на думку деяких істориків науки, пов'язана з раптовою появою на зоряному небі Венерн.

Малюнок 11 : схема зональної будови Землі

Землю в першому наближенні можна уявити, як складену із таких оболонок : газової ( атмосфери ), водяної ( гідросфери ), кам'яної ( літосфери ), проміжної (мантії) та ядра (малюнок 11).

Атмосфера поділяється на тропосферу, стратосферу та іоносферу. Безпосередньо до земної поверхні прилягає тропосфера, далі розташовується стратосфера, а іоносфера зливається з космічним простором. Під дією сонячного вітру біля Землі утворилися радіаційні пояси.

Загальна маса атмосфери становить близько 5,27 * 10¹⁵ тон. Це приблизно 0,00009 % від усієї маси Землі. Із цієї маси 80 % припадає на тропосферу.

Атмосферне повітря складається із механічної суміші таких газів :

азоту 78,03 %, кисню 20,99 %, невеликих домішок аргону 0,94 % та вуглекислого газу СОг 0,03 %.

Під гідросферою розуміють сукупність усіх вод на Землі. Водна поверхня покриває Землю на 70,8 % від її поверхні.

Місяць.

Місяць навколо Землі рухається по еліптичній орбіті, близькій до кола, із середньою швидкістю 1,02 км/с або 3680 км/год. Його відстань від Землі змінюється від 363 300 кілометрів у перигеї до 404 500 кілометрів у апогеї. Середній радіус Місяця 1736 кілометрів, або 0,273 радіуса Землі.

Середня густина Місяця - 3,33 г/см . Його маса - 7,35 * 10 тон, або 0,0123 від земної, об'єм — 2,19 * 10¹ км³ , або 0,02 від земного, поверхня — 3,8 * 10⁷ км² , або 0,777 від земної.

Поверхня Місяця вкрита тонким шаром пилу товщиною 3-5 сантиметрів. Бомбардування поверхневих порід ядерними частинками спричинило до утворення в них значної кількості пор, а бомбардування метеоритами - до поцяткованості малими кратерами глибиною 0,3 метра і діаметром близько 2 метра. Є на його поверхні воронки й від більших метеоритів.

Вказана намагніченість місячних порид є остаточною. Можливо, вона виникла в той момент, коли внутрішнє ядро Місяця було рідким. Тоді Місяць мав магнітне поле. Після охолодження ядра магнітне поле Місяця зникло.

Меркурій.

Меркурій - найближча до Сонця із достовірно встановлених планет. Навколо власної осі вона обертається за 58,6 земної доби, а навколо Сонця - за 88 діб. Температура на освітленому боці досягає +437°С, а на нічному перед сходом Сонця - +34°С. У глибинах планети температура може перевищувати 1000°С. Американський космічний корабель " Марінер-10", пролетівши ЗО березня 1974 року на відстані 720 кілометрів від Меркурія, виявив на ньому досить розріджену атмосферу, що складається з інертних газів.[П

Магнітне поле Меркурія виявилося у 100 разів слабішим земного. Воно створюється магнітними струмами, які виникають всередині його металевого ядра за рахунок динамомеханізму. Це вказує на те, що процеси, які відбуваються всередині ядра Меркурія, схожі з земними.

Поверхня Меркурія подібна до Місяця. Крім того, на його поверхні виявлені вузькі долини й скелясті хребти, відсутні на Місяці.

Венера.

Доба на Венері триває 44 земні дні, а рік-224,7 земної доби.

На основі співставлений даних вивчення Землі, Місяця, Венери і Марса вчені дійшли висновку, що верхня оболонка ( кора ) в усіх цих космічних тіл складається переважно з базальтів.

Оскільки Венера розташовується ближче до Сонця, на неї падає в 2 рази більше сонячної енергії, ніж на Землю. Однак, у зв'язку з тим, що атмосфера Венери густіша ( 90 атм ) за атмосферу Землі, то 75 % випромінювання, яке падає, відбивається назад у світовий простір. Сонячні промені, проникаючі в атмосферу, значною мірою розсіюються її хмарами і тільки частково досягають поверхні венеріанської землі.

Атмосфера планети на 97 % складається із вуглекислоти, азоту - 2 %, кисню - 0,1 %, водяної пари поблизу хмарового шару - менше 1 %, аміаку 0,01 - 0,1 %. За рахунок перепаду тисків на поверхні може виникнути вітер, що дме із швидкістю 80 м/с.

Із викладеного бачимо, що атмосфера Венери з деяким наближенням відповідає атмосфері Землі в минулому - приблизно 3,5 мільярдів рокив тому. Не виключено, що в майбутньому ця атмосфера може зазнати таких самих змін, які відбулися на Землі.

В принципі, атмосфера Венери може бути перетворена і людиною. Якщо на Венері температура знизиться до +80 - +90 С, то її можна заселити водоростями, які інтенсивно поглинають вуглекислоту й вивільнюють кисень. Таким чином, венеріанську атмосферу можна довести до земної " кондиції " приблизно за 1000 років.

У поводженні Венери багато дивного. По-перше, вона обертається навколо Сонця у зворотному напрямі. По-друге, коли Сонце, Венера й Земля шикуються в одну лінію й відстань між Землею та Венерою стає мінімальною (41 мільйон кілометрів), до Землі завжди обернена одна й та ж точка венеріанської поверхні. Це, очевидно, пов'язане з наявністю в надрах Венерн гравітаційних неоднорідностей. Так повторюється через кожні 1,5 року. Виходить, що Земля ніби веде за собою Венеру.

Правда, дехто з астрономів вважає, що Венера утворилася одночасно з іншими планетами, але її світність мінялась. Тому й жахалися наші забобонні предки. Проте, досі ще не з'ясовано, чому змінювалася її світність.

Марс.

Вісь обертання Марса нахилена до площини екліптики під таким самим кутом, що і вісь Землі. Марсіанська доба близька до земної і становить 24 години 37 хвилин 22,58 секунд. Рік на Марсі триває 687 земних діб. Марс від Сонця одержує в 2 рази менше тепла і світла порівняно з Землею.

Маса Марса дорівнює 6,4 * 10 тон. Навколо Марса обертаються 2 супутника : Фобос і Деимос. Обидва тіла мають неправильну форму. Можливо, вони являють собою малі планети, захоплені Марсом із поясу астероїдів.

Фобос обертається навколо Марса на відстані в 1,4 , а Деимос - на відстані 3,5 його діаметра. Періоди обертання цих супутників відповідно дорівнюють 7 годин 39 хвилин та ЗО годин 18 хвилин.

При великих прискореннях, що повторюються через 15 — 17 років, Марс наближається до Землі на 56 мільйонів кілометрів.

При вивченні Марса за допомогою космічних апаратів було встановлено, що його поверхня покрита численними кратерами різного віку. На поверхні Марса є гірські системи і впадини. Загальні перепади висот становлять І2 -14 кілометрів, включаючи пік гігантського вулкана Нікс Олімпік ( Сніги Олімпу ), який підноситься над окружньою поверхнею на 21 кілометр. Деякі марсіанські вулкани продовжують діяти. На поверхні Марса виявлено не тільки гігантські вулкани, а й гігантську пустелю Еллада діаметром 1700 кілометрів, позбавлену кратерів. Однак це, на думку вчених, можливо, пов'язане з тим, що вона покрита шаром пилу.

На поверхні Марса є величезні тектонічні тріщини типу земних грабенів.

Марсіанська атмосфера сильно розріджена. Склад газу приблизно такий : до 70 % вуглекислоти, ЗО % аргону, є домішки окису азота, кисень і азот містяться у незначних кількостях. Є водяна пара. Температура атмосфери змінюється біля поверхні в залежності від широти місцевості й пори року. Добові коливання її досягають 100°С. На межі полярних шапок температура має величину -120 -130°С. Середня температура для поверхні Марса становить -ЗО -40°С. На денному боці вона досягає +30°С, а на нічному знижується до -120°С. У приповерхневих шарах Марса ( на глибини понад 50 см) зараз панує вічна мерзлота і температура -50 - -

70 С. А в надрах планети передбачаються високі температури — близько 800 - 1500°С.

На поверхні Марса спостерігаються річкові долини. Ними, вважають учені, 20 мільйонів років тому, коли був тепліший клімат, текли ріки. На Землі цей час відповідає третинному періоду, коли в нас панував також теплий клімат. Тоді навіть у Гренландії росли пальми.

За даними фотографій, що їх передав на Землю космічний апарат " Вікінг-2 ", висадившись на Марсі у вересні 1976 року, американські вчені дійшли висновку, що на планеті залишилися сліди величезної повені. Червоного кольору планеті надають окіси зализа, що покривають поверховий шар гірських порід.

На Марсі раз у раз виникають пилові бурі із швидкістю вітру 60-80 м/с і навіть в окремих місцях до 150 м/с.

Величина радіусу планети 3400 кілометрів. Під марсіанською корою товщиною приблизно 100 кілометрів розташована мантія, що підрозділяється на верхню і нижню. Верхня представлена в основному олівіном та пероксином, а нижня — шпінеллю і гранітом. Ядро планети радіусом 1500 кілометрів оточене рідкою оболонкою ( 200 км ), представлену сполуками заліза із сіркою і киснем. Внутрішнє ядро, на думку вчених, складається із магнетиту, що перебуває в ущільненому стані.

Напруженість магнітного поля Марса в 500 разів нижча відповідної величини Землі й зворотна за полярністю. Густина поверхні марсіанського грунту, як і земного, оцінюється в 1,5-2 г/см³ .

Астероїди.

Сьогодні нараховується близько ЗО 000 астероїдів, орбіти яких розташовуються між Марсом і Юпітером. Розміри одних вимірюються сотнями кілометрів, інших - піщинками. За складом більшість метеоритів, які потрапляють на Землю із поясу астероідів, кам'яні (93 %), залізистих 6 % і залізисте - кам'яних 1,5 %. Шматки та глиби льоду також досягають поверхні Землі. У рукописах стародавніх народів сходу читаємо про падіння на Землю глиб льоду, що дорівнювали кожна розмірів слона. 8 травня 1970 року шматки льоду космічного походження були підібрані у м. Яготині Київської області. В їх складі чітко зафіксовано присутність сірководню, аміаку й метану. Такі гази є в атмосфері Юпітера й Сатурна. В атмосфері цих планет зафіксована й вода в усіх трьох станах. Більше того, у Сатурна є кільця, які складаються із глиб льоду. При яких-небудь катастрофах лід із вмерзлими в нього газами в принципі може бути викинутим за межі вказаних планет. Компоненти льоду могли утворитися в космосі одночасно з найбільш поширеними метеоритами, оскільки вони ( вода й гази ) звичайно присутні в первинній атмосфері планет, подібних до Землі. Тому лід, що потрапляє на Землю, не викликає здивування у вчених. Деякі вчені навіть висунули обгрунтовану гіпотезу про те, що Тунгуський метеорит являв собою величезну глибу льоду, яка при розігріванні в атмосфері Землі й спричинила до вибуху надзвичайної сили.

Деякі з астероїдів наближаються до Землі на відстань приблизно 25 мільйонів кілометрів, а то й ближче.

Орбіти деяких астероїдів наближаються до параболічних, нагадуючи комети. Вони нахилені під деяким кутом до площини екліптики. Цього неможливо пояснити з точки зору ньютонівської механіки.

Метеорити, що впали на Землю, прийнято вважати уламками внутрішніх частин планет типу Земля.

Кам'яні метеорити, зібрані на Землі, мають вік від 2 до 4,5 мільярдів років. Остання цифра відповідає часу утворення всіх планет. Залізистим метеоритам 700 мільйонів років, а оплавленим скловидним — 300 - 400 мільйонів років. Цей час і вважають моментом розвалу планети, що породила астероїди. Така планета могла розколотися при зіткненні з потужною кометою або ж вона зруйнувалася через свою внутрішню нестійкість. Літературна назва цієї планети — Фаетон. Вчені припускають, що припустима планета Фаетон була за розмірами близька до Марса.

На Землю іноді падають і загадкові метеорити, їх кілька типів. Це метеорити, що нагадують за складом штучні сплави типу латуні й бронзи, їх вік оцінюється від 5 до 22 мільйонів років. Надто дивними виявилися шматки вапнякового метеориту, що упав 11 квітня 1925 року в Швеції. Учені висловлюють сумніви відносно космічного походження цих метеоритів.

У Монголії 21 березня 1950 року зафіксовано падіння плитоподібної глиби сіро-зеленого шлаку з білими вкрапленнями плавленого кварцу. В Латвії в 1885 році зафіксовано падіння метеорита, що складався з пелези. Як бачимо. Космос час від часу приносить нам, землянам, несподіванки.

Юпітер.

Доба на Юпітері становить 9 годин 55 хвилин, а період обертання навколо Сонця-11,862 року.

У цій планеті зосереджено 71,2 % маси від усіх планет Сонячної системи. Радіус Юпітера перевищує радіус Землі в 11 разів. Вважається, що Юпітер на 82 % за вагою складається із водню і на 17 % із гелію. Його називають згаслим Сонцем. Якби його маса була в 60 разів більшою, то в ньому йшли б ядерні реакції, як на Сонці.

Ядро Юпітера складається із водню і більш важких хімічних елементів. На поверхні Юпітера проступає загадкова пляма червоного кольору на загальному фоні хмар, які його завжди облягають.

Література

1. Б. А. Воронцов-Вельлямінов "Астрономія" М.: 1963

2. І. А. Климишин "Астрономія" Львів : 1994

3. Є. М. Філіпов "Земля, життя. Всесвіт" К.: 1977

4. В. А. Бронштейн "Гіпотези про зорі і Всесвіт" М.: 1974

5. А. В. Засов "Галактики" М.: 1976

6. І. А. Резанов "Великі катастрофи в історії Землі" М.: 1972

7. І. С. Шкловський "Всесвіт, життя, розум" М.: 1987

8. В.П. Сухов "Геграфія" М.: 1989

9. Р. Кіппенхан "100 мільярдів сонць" М.: 1990 10 Б. А. Воронцов-Вельямінов "Очерки про Всесвіт" М.: 1980 11. "Походження і еволюція галактик та зірок" Під редакцією С. Б. Пікельнера М.: 1976