Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
Кафедра промышленной электроники (ПрЭ)
Реферат
На тему: «Естествознание о земле и планетах солнечной системы. Происхождение планет Солнечной системы, физические условия на планетах»
Выполнил:
Студент группы 366-М2
М.В. Лебедева
Проверил:
доктор ф.-м. наук, профессор
М.М. Михайлов
Томск 2016
Оглавление
1. Введение
2. Гипотезы происхождения Солнечной системы и Земли
3. Рождение Солнечной системы
4. Физические условия на планетах
4.1 Земля
4.2 Меркурий
4.3 Венера
4.4 Марс
4.6 Юпитер
4.6 Сатурн
4.7 Уран
4.8 Нептун
4.9 Плутон
1. Введение
Солнечная система является частицей в галактике Млечный путь.
Солнечная система - это спаянная силами взаимного притяжения система небесных тел. Планеты, входящие в систему движутся почти в одной плоскости и в одном направлении по эллиптической орбите.
О существовании Солнечной системы впервые заявил в 1543 г. польский астроном Николай Коперник, опровергнув господствовавшее на протяжении нескольких веков представление, что Земля - центр Вселенной.
Центром Солнечной системы является рядовая звезда Солнце, в котором сосредоточена основная масса вещества системы. Ее масса в 750 раз превосходит массу всех планет Солнечной системы и в 330000 раз - массу Земли. Под воздействием гравитационного притяжения Солнца планеты образуют группу, вращаясь вокруг своей оси (каждая со своей скоростью) и совершая оборот вокруг Солнца, не отклоняясь от своей орбиты. Эллиптические орбиты планет находятся на разных расстояниях от нашей звезды.
Порядок расположения планет:
Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.
По физическим характеристикам крупные 8 планет разделяются на две группы: Земля и сходные с ней Меркурий, Марс и Венера. Во вторую группу входят планеты гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Самая далекая планета Плутон, как и обнаруженные еще 3 планеты с 2006 г. относят к малым планетам Солнечной системы.
Планеты 1 группы (земного типа) состоят из плотных пород, а второй - из газа, льда и других частиц.
2. Гипотезы происхождения Солнечной системы и Земли
солнечный планета земля меркурий
Немецкий философ Эммануил Кассет в 1755 г. высказал идею происхождения Вселенной из первичной материи, состоящей из мельчайших частиц. Образование звезд, Солнца и других космический тел, по его мнению, произошло под воздействием сил притяжения и отталкивания в условиях хаотического движения частиц.
Французский математик П. Лаплас (1796 г.) связывал образование солнечной системы с вращательным движением разряженной и раскаленной газообразной туманности, приведшим к возникновению сгустков материи -зародышей планет.
По гипотезе Канта-Лапласа, первоначально раскаленная Земля охлаждалась, сжималась, что привело к деформации земной коры.
По гипотезе О. Ю. Шмидта (1943 г.) планетная система образовалась из пылевой и метеорной материи при попадании ее в сферу Солнца. Первоначально холодные Земля и другие планеты постепенно разогревались под воздействием энергии радиоактивного распада гравитационных и других процессов, а затем остывали.
3. Рождение Солнечной системы
После большого взрыва в пространстве образовались газопылевые туманности. Около 5 млрд. лет тому назад в результате сжатия (коллапса) под воздействием сил гравитации начали образовываться космические тела нашей системы. Холодное газопылевое облако начало вращаться. Со временем оно превратилось во вращающийся аккреционный диск с большим скоплением вещества в центре. В результате продолжения коллапса центральное уплотнение постепенно разогревалось. При температуре в десятки млн. градусов началась термоядерная реакция, и центральное уплотнение вспыхнуло новой звездой - Солнцем. Из газа и пыли сформировались планеты. В облаке происходило перераспределение вещества. Гелий и водород улетучились к краям.
Во внутренних разогретых областях образовывались плотные глыбы и срастались друг с другом, образуя планеты земного типа. Пыльные частицы сталкивались, разбивались и вновь слипались, образуя глыбы. Они были слишком малы, обладали маленьким гравитационным полем и не могли притянуть к себе легкие газы водород и гелий. Вследствие этого планеты 1-го типа небольшие по объему, но очень плотные.
Дальше от центра диска температура была значительно ниже. Летучие вещества налипали на пылевые частицы. Большое содержание водорода и гелия послужило основой для образования планет-гигантов. Образовавшиеся там планеты притягивали к себе газы. В настоящее время они также имеют обширные атмосферы.
Часть газопылевого облака превратилось в метеориты и кометы. Постоянная бомбардировка метеоритами космических тел - продолжение процесса образования Вселенной.
4. Физические условия на планетах
4.1 Земля
Земля- планета Солнечной системы, расположенная на расстоянии 150 миллионов километров от Солнца. Земля вращается вокруг него со средней скоростью 29, 765 км/с. Полный оборот вокруг Солнца она совершает за период, равный 365, 24 средних солнечных суток. Спутник Земли -- Луна, обращается на расстоянии 384 400 км. Наклон земной оси к плоскости эклиптики 66° 33' 22", период обращения вокруг оси 23 ч 56 мин 4, 1 с. Форма -- геоид, сфероид. Экваториальный радиус -- 6378, 16 км, полярный -- 6356, 777 км. Площадь поверхности -- 510, 2 млн км2. Масса Земли -- 6 * 1024 кг. Объем -- 1, 083 * 1012 км3. Гравитационное поле Земли обуславливает существование атмосферы и сферическую форму планеты.
Средняя плотность Земли равна 5, 5 г/см3. Это почти вдвое больше, чем плотность поверхностных пород (около 3 г/см3). С глубиной плотность возрастает. Внутренняя часть литосферы образует ядро, которое находится в расплавленном состоянии. Исследования показали, что ядро делится на две зоны: внутреннее ядро (радиус около 1300 км), которое, вероятно, является твердым, и жидкое внешнее ядра (радиус около 3400 км). Твердая оболочка тоже неоднородна, в ней имеется резкая поверхность раздела на глубине около 40 км. Эта граница называется поверхностью Мохоровичича. Область выше поверхности Мохоровичича называется корой, ниже -- мантией. Мантия, как и кора, находится в твердом состоянии, за исключением отдельных лавовых «карманов». С глубиной плотность мантии нарастает от 3, 3 г/см3 у поверхности Мохоровичича и до 5, 2 г/см3 у границы ядра. На границе ядра она скачком возрастает до 9, 4 г/см3. Плотность в центре Земли находится в пределах от 14, 5 г/см3 до 18 г/см3. У нижней границы мантии давление достигает 1 З00 000 атм. При спуске в шахты температура быстро повышается -- примерно на 20 °С на 1 километр. Температура в центре Земли, по-видимому, не превышает 9000°С. Поскольку темп увеличения температуры с глубиной в среднем падает с приближением к центру Земли, источники тепла должны быть сосредоточены во внешних частях литосферы, скорее всего, в мантии. Единственной мыслимой причиной разогрева мантии является радиоактивный распад. 71% земной поверхности занимают океаны, образующие основную часть гидросферы. Земля -- единственная планета Солнечной системы, обладающая гидросферой. Гидросфера поставляет водяной пар в атмосферу. Водяной пар благодаря инфракрасному поглощению создает значительный парниковый эффект, поднимающий среднюю температуру поверхности Земли примерно на 40°С. Наличие гидросферы сыграло решающую роль в возникновении жизни на Земле.
Химический состав атмосферы Земли на уровне моря -- кислород (около 20%) и азот (около 80%). Современный состав атмосферы Земли, по-видимому, сильно отличается от первичного, который имел место 4, 5 * 109 лет назад, когда сформировалась кора. Биосфера -- растения, животные и микроорганизмы -- существенно влияет как на общую характеристику планеты Земля, так и на химический состав ее атмосферы.
4.2 Меркурий
· Расстояние от Солнца -- 58 * 106 км
· Средняя плотность -- 54 200 кг/м3
· Масса -- 0, 056 массы Земли
· Период обращения вокруг Солнца -- 88 земных суток
· Диаметр -- 0.4 диаметра Земли
· Спутники -- нет
Средняя скорость движения планеты по орбите -- 48 км/с, постоянно меняется. Ось вращения планеты находится под почти прямым углом к плоскости орбиты. Поверхность Меркурия похожа на Луну. Поверхность формировалась вулканической деятельностью и метеоритными ударами из-за отсутствия атмосферы. Размеры кратеров от нескольких метров до сотен км в поперечнике. Самый большой кратер на Меркурии назван в честь великого голландского живописца Рембрандта, его поперечник составляет 716 км. В телескоп наблюдаются фазы как у Луны. Есть низменности - «моря» и неровные возвышенности - «материки». Горные хребты достигают высоты несколько километров. Небо на Меркурии черное из-за сильно разряженной атмосферы, которой почти нет.
Меркурий имеет крупное железное ядро, каменную мантию и кору.
Физические условия:
· Ближайшая планета к Солнцу
· Атмосфера отсутствует
· Поверхность усеяна кратерами
· Диапазон суточных температур составляет 660°С (от +480°С до -180°С)
· Магнитное поле в 150 раз слабее земного
4.3 Венера
· Расстояние от Солнца -- 108 * 106 км
· Средняя плотность -- 5240 кг/м3
· Масса -- 0, 82 массы Земли
· Период обращения вокруг Солнца -- 225 земных суток
· Период обращения вокруг собственной оси -- 243 суток, вращение обратное
· Диаметр -- 12 100 км
· Спутники -- нет
На Венере есть обширные плоскогорья, расположенные на них горные массивы поднимаются на высоту 7-8 км. Самые высокие горы - 11 км. Имеются следы тектонической и вулканической деятельности. Около 1000 кратеров метеоритного происхождения. 85% поверхности планеты занимают вулканические равнины.
Поверхность Венеры скрыта плотным облачным слоем из серной кислоты. На темном оранжевом небе едва заметно солнце. По ночам звезд совсем не видно. Облака обходят вокруг планеты за 4-5 дней. Толщина атмосферы 250 км.
Строение Венеры: твердое металлическое ядро, силикатная мантия и кора. Магнитное поле почти отсутствует
Физические условия
Атмосфера плотнее земной. Состав атмосферы: углекислый газ -- 96%, азот и инертные газы > 4%, кислород -- 0, 002%, водяные пары -- 0, 02%. Давление 95--97 атм., температура у поверхности -- 470-480°С, что обусловлено наличием парникового эффекта. Планета окружена слоем облаков, состоящих из капель серной кислоты с примесями хлора и серы. Поверхность в основном гладкая, с небольшим количеством хребтов (10% поверхности) и кратеров (17% поверхности). Грунт базальтовый. Магнитного поля нет.
4.4 Марс
· Расстояние от Солнца -- 228 * 106 км
· Средняя плотность -- 3950 кг/м3
· Масса -- 0.107 массы Земли
· Период обращения вокруг Солнца -- 687 земных суток
· Период обращения вокруг собственной оси -- 24 ч 37 мин 23 с
· Диаметр -- 6800 км
· Спутники -- 2 спутника: Фобос, Деймос
Наклон оси Марса 25 градусов.
На поверхности Марса можно выделить «моря» д. 2000 км и возвышенные области - «материки». Помимо метеоритных кратеров обнаружены гигантские вулканические конусы высотой 15-20 км, диаметр которых достигает 500-600 км - гора Олимп. Долина Маринер - гигантский каньон, видимый из космоса. Обнаружены горные цепи и каньоны. Осыпи, дюны и другие образования атмосферной эрозии говорят о пыльных бурях. Красная окраска марсианской пыли - наличие оксида железа (вещество лимонит). Долины, похожие на русла высохших рек свидетельствуют, что на Марсе когда-то было теплее и существовала вода. Она и сейчас есть в полярных льдах. А кислород - в оксидах.
В северном полушарии Марса обнаружен самый крупный метеоритный кратер в Солнечной системе. Его длина -- 10, 6 тыс. км, а ширина -- 8, 5 тыс. км. Смена времен года вызывает таяние марсианских ледников, сопровождающаяся выделение углекислоты и повышением давления в атмосфере. Вследствие появляются ветры и ураганы, скорость которых достигает 10-40, а иногда 100 м/с.
Строение Марса: есть железное ядро, мантия и кора.
У Марса есть два спутника, имеющих неправильную форму. Они состоят из богатой углеродом породы и считаются астероидами, захваченными притяжением Марса. Поперечник Фобоса составляет около 27 км. Это наиболее крупный и близкий к Марсу спутник. Поперечник Деймоса - около 15 км.
Атмосфера разреженная, давление в 100 раз меньше земного. Состав атмосферы: углекислый газ -- 95%, азот -- более 2%. кислород -- 0, 3%, водяные пары -- 1%. Диапазон суточных температур составляет 115°С (от +25°С днем до -90°С ночью). В атмосфере наблюдаются редкие облака и туман, что свидетельствует о выделениях влаги из резервуаров грунтовых вод. Поверхность усеяна кратерами. Грунт включает фосфор, кальций, кремний, а также оксиды железа, придающие планете красный цвет. Магнитное поле слабее земного в 500 раз.