Строение солнечной системы

  Наша планета окружена обширной атмосферой, которая благодаря присутствию небольшого озонового слоя, нейтрализует опасное для жизни коротковолновое солнечное и космическое излучение. Из-за содержащегося в атмосфере углекислого газа на нашей планете имеет место парниковый эффект. Он проявляется не так сильно, как на Венере, но все же поднимает среднюю (равновесную) температуру на Земле с теоретических минус 23 до плюс 15. Действуя подобно хорошей одежде, атмосфера оберегает земную поверхность и от температурных перепадов. В отсутствие атмосферы в некоторых точках Земли температура в течение суток колебалась бы между 160-ю тепла и 100 градусами мороза.

  Основными газами, входящими в состав нижних слоев атмосферы Земли, являются азот (~78%), кислород (~21%) и аргон (~1%). Других газов в атмосфере Земли очень мало, например, углекислого газа около 0,03%. Атмосферное давление на уровне поверхности океана составляет при нормальных условиях ~0,1 MПа. Полагают, что земная атмосфера сильно изменилась в процессе эволюции: обогатилась кислородом и приобрела современный состав в результате длительного химического взаимодействия с горными породами и при участии биосферы, то есть растительных и живых организмов.

     Доказательством того, что такие изменения действительно  произошли, служат, например, залежи каменного  угля и мощные пласты отложений карбонатов в осадочных породах. Они содержат громадное количество углерода, который  раньше входил в состав земной атмосферы в виде углекислого газа и окиси углерода.

     Ученые  считают, что древняя атмосфера  произошла из газообразных продуктов  вулканических извержений; о ее составе судят по химическому анализу образцов газа, "замурованных" в полостях древних горных пород. В исследованных образцах, возраст которых более 3,5 млрд. лет, содержится приблизительно 60% углекислого газа, а остальные 40% - это соединения серы (сероводород и сернистый газ), аммиак, а также хлористый и фтористый водород. В небольшом количестве были найдены азот и инертные газы.

     Доказательством того, что в земной атмосфере в  течение первых 4 млрд. лет ее существования  не было свободного кислорода, являются обнаруженные в геологических пластах  соответствующего возраста чрезвычайно  легко окисляемые, но не окисленные вещества такие, как сернистый натрий. Кислород, который выделялся в ничтожном количестве из водяного пара под действием солнечного облучения, полностью затрачивался на окисление содержавшихся в атмосфере горючих газов: аммиака, сероводорода, а также, вероятно, метана и окиси углерода. В результате окисления аммиака освобождался азот, который постепенно накапливался в атмосфере. 600 млн. лет назад количество свободного кислорода в земной атмосфере достигло 1% от его современного содержания. В это время уже существовало значительное число различных примитивных одноклеточных живых организмов. Около 400 млн. лет назад содержание свободного кислорода в земной атмосфере стало быстро увеличиваться благодаря широкому распространению зарослей крупных растений, характерных для этой эпохи.

     Прежде  предполагали, что Земля вначале  была расплавленной, а затем остывала. Но эта точка зрения не подтверждается современными выводами науки. Большое  процентное содержание на Земле некоторых  летучих веществ указывает на то, что температура частиц, из которых образовалась наша планета, не могла быть очень высокой. Средний химический состав первичной Земли, вероятно, соответствовал химическому составу известных сегодня типов метеоритов.

     В результате естественного распада радиоактивных элементов и некоторых других процессов в недрах Земли в течение долгого времени выделялась и накапливалась тепловая энергия. Это привело к сильному разогреву и частичному расплавлению вещества в недрах и к постепенному формированию и росту центрального ядра из наиболее тяжелых элементов и наружной коры из менее плотных веществ.

     О внутреннем строении Земли прежде всего  судят по особенностям прохождения  сквозь различные слои Земли механических колебаний, возникающих при землетрясениях или взрывах. Ценные сведения дают также изменения величины теплового потока, выходящего из недр, результаты определений общей массы, момента инерции и полярного сжатия нашей планеты.  
 

  Масса Земли  найдена из экспериментальных  измерений физической постоянной  тяготения и ускорения силы  тяжести (на экваторе ускорение силы тяжести равно 978,05 гал; 1 гал = 1 ^см/_с2). Для массы Земли получено значение 5,976*10²⁴кг., что соответствует средней плотности вещества 5517 ^кг/_м3. Определено, что средняя плотность минералов на поверхности Земли приблизительно вдвое меньше средней плотности Земли. Из этого следует, что плотность вещества в центральных частях планеты выше для всей Земли. Полученный из наблюдений момент инерции Земли, который сильно зависит от распределения плотности вещества вдоль радиуса Земли, свидетельствует также о значительном увеличении плотности от поверхности к центру.

     Поток тепла из недр, различных в разных участках поверхности Земли, в среднем  близок к 1,6*10^-6 кал*см^-2*сек^-1, что соответствует суммарному выходу энергии 10²⁸ эрг в год. Поскольку тепло может передаваться только от более нагретого к менее нагретому веществу, температура вещества в недрах Земли должна быть выше, чем на ее поверхности. Действительно, согласно измерениям, проведенным в шахтах и буровых скважинах, температура повышается приблизительно на 20^o на каждый километр глубины.

     Твердую оболочку Земли называют литосферой. Ее можно сравнить со "скорлупой", охватывающей всю поверхность Земли. Но эта "скорлупа" как бы растрескалась  на части и состоит из нескольких крупных литосферных плит, медленно перемещающихся одна относительно другой. По их границам концентрируется подавляющее большинство очагов землетрясений. Верхний слой литосферы- эта земная кора, минералы которой состоят преимущественно из окислов кремния и алюминия, окислов железа и щелочных металлов. Земная кора имеет неравномерную толщину: 35-65 км. на континентах и 6-8 км. подо дном океанов.

     Верхний слой земной коры состоит из осадочных  пород, нижний- из базальтов. Между ними находится слой гранитов, характерный только для континентальной коры. Под корой расположена так называемая мантия, имеющая иной химический состав и большую плотность. Граница между корой и мантией называется поверхностью Мохоровичича. В ней скачкообразно увеличивается скорость распространения сейсмических волн. На глубине 120-250 км. под материками и 60-400 км. под океанами залегает слой мантии, называемой астеносферой. Здесь вещество находится в близком к плавлению состоянию, вязкость его сильно понижена.

     Все литосферные плиты как бы плавают в полужидкой астеносфере, как льдины в воде. Более толстые участки земной коры, а также участки, состоящие из менее плотных пород, поднимаются по отношению к другим участкам коры. В то же время дополнительная нагрузка на участок коры, например, вследствие накопления толстого слоя материковых льдов, как это происходит в Антарктиде, приводит к постепенному погружению участка. Такое явление называется изостатическим выравниванием.

     Ниже  астеносферы, начиная с глубины  около 410 км., "упаковка" атомов в  кристаллах минералов уплотнена под влиянием большого давления. Резкий переход обнаружен сейсмическими методами исследований на глубине около 2 920 км. Выше этой отметки плотность вещества составляет 5 560 ^кг/_м3, а ниже ее- 10 080 ^кг/_м3. Здесь начинается земное ядро, или, точнее говоря, внешнее ядро, так как в его центре находится еще одно- внутреннее ядро, радиус которого 1 250 км.

     Внешнее ядро, очевидно, находится в жидком состоянии, поскольку поперечные волны, не способные распространяться в  жидкости, через него не проходят. С существованием жидкого внешнего ядра связывают происхождение магнитного поля Земли. Внутреннее ядро, по-видимому, твердое.

     У нижней границы мантии давление достигает 130 ГПа, температура там не выше 5 000К. В центре Земли температура, возможно, поднимается до 10 000К. 

Марс. 

     Марс - четвертая планета от Солнца, среднее  расстояние от Солнца составляет 1,5 а.е. (227,9 млн. км), средний диаметр 6780 км, масса 6,4*10^23 кг (0,108 массы Земли). Разреженная  атмосфера состоит в основном из углекислого газа, среднее давление у поверхности 0,006 атм. Поверхность Марса - пыле-песчаная пустыня с каменистыми россыпями, потухшими вулканами, ударными кратерами, ветвящимися каньонами типа высохших русел рек. Период обращения вокруг Солнца 687 суток, период вращения вокруг своей оси 24 ч 37 мин. Два известных спутника Марса - Фобос и Деймос. Значительный научный материал о Марсе получен с помощью космических аппаратов "Маринер" и "Марс".  

    Надо сказать, эта планета всегда  будоражила наше воображение,  и пока ученые не доказали, что на Марсе разумной жизни нет, эта пыльная планета привлекала (да и все еще привлекает) огромное внимание к себе.  

    Поверхность Марса более интересная, нежели поверхность большинства  планет. Как Меркурий, Венера и  Земля, Марс преимущественно состоит из камня и металла. Горы и кратеры Марса покрывают "рубцами" его неровную поверхность. Пыльные железные окислы придают планете специфическую красновато-бурую окраску (поэтому Марс еще называют "Красной планетой").

    Тонкий слой атмосферы и эллиптическая орбита вместе влияют на температуру, которая колеблется от минус 207 градусов по Фаренгейту к комфортным 80 градусам по тому же Фаренгейту в летний период (опять же если находиться на экваторе).

    В последнее время на Марсе  исследуются огромные штормы, кружащиеся над Марсом . Эти штормы очень похожи на земные ураганы.  

    А есть ли вода на Марсе?  

Существуют  сведения, что Марс был наиболее комфортным и влажным около 3,7 млрд. лет назад. Но планета постепенно остывала, и вода, в конце концов, замерзла. Остатки существуют в виде ледяных глыб на полюсах - это так называемые полярные "шапки" Марса, которые частично тают в летний период.  

    А есть ли жизнь на Марсе? 

    NASA в свое время заявило о  наличии микроорганизмов в метеорите в 1996 году, но эта информация не нашла подтверждения. Короче говоря, целью этого сообщения было...убеждение обывателей в возможном существовании жизни на этой планете. Но не более того. А поиски продолжаются...

Не так  давно зонд Mars Global Surveyor на Марсе обнаружил 120 русел рек, испарившихся 3 млн. лет назад. Профессор - геохимик из университета Аризоны Л.Лешин считает, что обширные запасы воды могли сохраниться и по сей день под марсианской поверхностью. Причем эту же гипотезу подтверждает и Р.Кузьмин из Института геохимии и аналитической химии. Он утверждает, что жидкая вода находится в самой мерзлоте планеты.

Помимо  рек, на Красной планете были и  океаны, по своему составу схожие с  земными океанами (это доказал  анализ марсианского метеорита Nahkla, упавшего в 1911 году в Египте; впоследствии в нем обнаружили ионы кальция, магния и калия, которые содержатся и в воде земных океанов). Таким образом, можно утверждать, что жизнь на Марсе БЫЛА. А существует ли она сегодня, даже в виде простейших бактерий, можно будет с уверенностью сказать только после исследований во время экспедиции на Марс в 2001 году.

А если сравнить с Землей:

- масса: 11% земной;

- диаметр: 53% земного

Юпитер. 
 
 

     Юпитер - пятая по счету от Солнца, а также  крупнейшая планета нашей Солнечной системы, среднее расстояние от Солнца 5,2 а.е.(778 млн. км), экваториальный диаметр около 142 800 км, полярный - около 134100 км, масса 1,9*10^27 кг (317,8 массы Земли).

   Представляет собой газо-жидкое  тело, твердой поверхности не  имеет. Состоит в основном из водорода и гелия. В верхних слоях Юпитера (атмосфере) наблюдаются бурные движения, грозовая активность. Период обращения вокруг Солнца 11,9 года, период вращения вокруг своей оси 9 ч 45 мин (для полярной зоны) и 9 ч 50,5 мин для экваториальной зоны. Обнаружено кольцо шириной около 6000 км и толщиной около 1 км, состоящее из частиц размером от нескольких мкм до нескольких метров.

   Юпитер так массивен, что мог  притянуть к себе все остальные  планеты Солнечной системы. Так  что же можно увидеть сквозь высокие облака толстого слоя атмосферы этого гиганта, состоящего из гелия и водорода, которые, взаимодействуя, придают планете такой цвет.