Презентация по астрономии "Планеты земной группы"

Автор-составитель:
Ермихина М.А.

Благовещенск, 2019

Благовещенский филиал Финуниверситета

Природа Меркурия, Венеры и Марса.
Исследование планет земной группы космическими аппаратами

По своим физическим характеристикам 
планет Солнечной системы делятся на 
Планеты земной группы и планеты-гиганты

Общая характеристика динамических свойств планет земной группы

Сходство планет земной группы не исключает и значительного различия в массе, размерах и других характеристиках

Меркурий — самая близкая к Солнцу планета из 9 главных планет солнечной системы, и, в соответствии с 3 законом Кеплера имеет самый маленький период обращения вокруг Солнца (88 земных дней). И самую большую среднюю скорость движения по орбите (48 км/с). 

Меркурий расположен близко к Солнцу. Максимальная элонгация Меркурия всего 28 градусов, поэтому его очень трудно наблюдать.
У Меркурия нет спутников. 

Поверхность Меркурия на фотографиях, сделанных с близкого 
расстояния, изобилует кратерами (Американский космический аппарат MESSENGER)

Этот сетчатый рельеф – территория бассейна Калорис. Pantheon Fossae или Впадины Пантеона – его центр. Рельеф бассейна стал таким благодаря падению гигантского метеорита. Бассейн - результат истечения 
лавы из недр планеты после столкновения.

 Тени на фотографии придают кратерам дополнительное сходство с мультперсонажем. Диаметр «головы» Микки составляет 105 километров.

Данные об атмосфере Меркурия указывает лишь на её сильную разрежённость. Т.к. критическая скорость слишком мала, а температура слишком велика для того, чтобы Меркурий мог удерживать атмосферу. Однако в 1985 году при помощи спектрального анализа был обнаружен чрезвычайно тонкий слой атмосферы из натрия. Очевидно, атомы этого металла выделяются поверхностью при бомбардировании ее потоками частиц, летящих от Солнца.

Меркурий расположен очень близко к Солнцу и захватывает солнечный ветер своим тяготением.

Атом гелия, захваченный Меркурием, находится в атмосфере в среднем 200 дней.

У Меркурия есть слабое магнитное поле,
которое было обнаружено космическим аппаратом «Маринер-10».

Высокая плотность и наличие
магнитного поля показывают, что у Меркурия  должно быть 
плотное металлическое ядро.

На долю ядра приходится 
80 % массы  Меркурия.

Радиус ядра составляет 1800 км (75 % радиуса  планеты).

Температура поверхности в 
полярных областях Меркурия, которые Солнце никогда не освещает, может  держаться около – 210 °С.

Возможно, имеется  водяной лед.

Максимальная температура 
поверхности Меркурия,
зарегистрированная датчиками, + 410 °С.

Перепады температур 
на дневной стороне 
из-за смены времен года,
вызванной  вытянутостью орбиты,  
достигают 100 °С.

Венера - вторая после Меркурия по удаленности от Солнца (108млн.км) планета земной группы. Ее орбита имеет форму почти правильного круга. Венера совершает облет Солнца за 224,7 земных суток со скоростью 35 км/сек. 

Все планеты (кроме Урана) вращаются вокруг своей оси против часовой стрелки (если смотреть со стороны Северного полюса мира), то Венера вращается в противоположном направлении - по часовой стрелке.

Ось вращения Венеры почти перпендикулярна к орбитальной плоскости , поэтому там отсутствуют сезоны года - один день похож на другой, имеет одинаковую продолжительность и одинаковую погоду.

Погодная однотипность еще больше усиливается специфичностью венерианской атмосферы - ее сильным парниковым эффектом.

Существование атмосферы Венеры бело еще обнаружено в 1976 г. М.В.Ломоносовым при наблюдениях прохождения ее по диску Солнца.

Исследования отраженного спектра Венеры с помощью телескопов показали, что атмосфера очень отличается от атмосферы Земли. 

Главные составляющие облаков Венеры - капельки серной кислоты и твердые частицы серы. При помощи зондов было обнаружено что, ниже облаков атмосфера содержит приблизительно от 0.1 до 0.4 % процентов водяного пара и 60 миллионных частей свободного кислорода. Наличие этих компонентов указывает, что на Венере возможно когда-то была вода, но теперь планета ее потеряла.

Изображение в ультрафиолетовых лучах, полученное с борта межпланетной станции "Пионер-Венера", демонстрирует атмосферу планеты, плотно заполненную облаками, более светлыми в полярных областях (вверху и внизу снимка)

Вблизи поверхности Венеры удалось измерить скорость ветров — примерно 13 км/ч. Они относительно слабы, однако они могут перемещать небольшие частицы песка или подобные им. На больших высотах существуют более сильные ветры. На высоте 45 км были отмечены перемещения ветров со скоростью 175 км/ч, а также были обнаружены сильные вертикальные движения воздуха. Зонды, проводившие исследования Венеры принесли данные, которые были расшифрованы как свидетельства наличия молний.

Небо на Венере имеет яркий желто-зеленый оттенок.

Поверхность Венеры имеет много черт подобных Земным. На большей части планеты доминируют относительно низко находящиеся плоскости, характеризуемые избыточными вулканическими структурами, но имеются также области нагорья больших размеров с горными хребтами, вулканами, и системами трещин. Самая большая область нагорья, названная Земля Афродиты, находится в экваториальной области Венеры. Ее размеры приблизительно равны размерам Африки. 

Согласно самой правдоподобной гипотезе, венерианское ядро еще не начало отвердевать и поэтому там не рождаются конвективные струи, закручивающиеся благодаря вращению планеты и генерирующие магнитное поле. В противном случае такое поле все-таки должно было возникнуть

Твердое у Венеры ядро или жидкое – пока точно не известно.

Можно сказать, что климат и погода на этой планете одно и то же. На Венере эти условия неизменны в течение и суток и года. При почти перпендикулярном положении оси вращения Венеры к орбитальной плоскости ( наклон ) колебания значений метеорологических элементов остаются в течение суток ( их продолжительность 234 земных суток) .Колебания температуры у поверхности не превышают 5-15 С.

Земля обладает одной уникальной особенностью – на ней есть жизнь. Однако при взгляде на Землю из космоса это не заметно. Хорошо видны облака, плавающие в атмосфере. Сквозь просветы в них различимы материки.
Большая же часть Земли покрыта океанами.

Появление жизни, живого вещества – биосферы – на нашей планете явилось следствием её эволюции. В свою очередь биосфера оказала значительное влияние на весь дальнейший ход природных процессов. Так, не будь жизни на Земле, химический состав её атмосферы был бы совершенно иным.

Не просто «заглянуть» в недра Земли. Даже самые глубокие скважины на суше едва преодолевают 10 – километровый рубеж, а под водой удаётся, пройдя осадочный чехол, проникнуть в базальтовый фундамент не более чем на 1,5 км. На помощь приходят сейсмические волны.

По записям колебаний земной поверхности – сейсмограммам – было установлено, что недра Земли состоят из трёх основных частей: коры, оболочки (мантии) и ядра.

Открытое в 1905г. изменение магнитного поля Земли в пространстве и по интенсивности привело к заключению, что оно зарождается в глубинах планеты. Наиболее вероятный источник такого поля – жидкое железное ядро. В нём должны существовать токовые петли, грубо напоминающие витки провода в электромагните, которые и генерируют различные составляющие геомагнитного поля.

В 30–е гг. сейсмологи установили, что у Земли есть и внутреннее, твёрдое ядро. Современное значение глубины границы между внутренним и внешним ядрами примерно 5150 км.

Известно, что наша планета образовалась около 4,6 млрд. лет назад.
В процессе формирования Земли из частиц протопланетного облака постепенно увеличивалась её масса. Росли силы тяготения, а следовательно, и скорости частиц, падавших на планету. Кинетическая энергия частиц превращалась в тепло, и Земля всё сильнее разогревалась. При ударах на ней возникали кратеры, причём выбрасываемое из них вещество уже не могло преодолеть земного тяготения и падало обратно. 

Чем крупнее были падавшие тела, тем сильнее они нагревали Землю. Энергия удара освобождалась не на поверхности, а на глубине, равной примерно двум поперечникам внедрившегося тела. А так как основная масса на этом этапе поставлялась планете телами размером в несколько сот километров, то энергия выделялась в слое толщиной порядка 1000 км. Она не успевала излучится в пространство, оставаясь в недрах Земли. В результате температура на глубинах 100 – 1000 км могла приблизиться к точке плавления. Дополнительное повышение температуры, вероятно, вызывал распад короткоживущих радиоактивных изотопов.

В настоящее время Земля обладает атмосферой массой примерно 5.15*10 кг., т.е. менее миллионной доли массы планеты.
Вблизи поверхности она содержит 78.08% азота, 20.05% кислорода, 0.94% инертных газов, 0.03% углекислого газа и в незначительных количествах другие газы. 

Вода покрывает более 70% поверхности земного шара, а средняя глубина Мирового океана около 4 км. Масса гидросферы примерно 1.46*10 кг. Это 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, а растворённого кислорода – 8 трлн. тонн.

Луна́ — единственный естественный  спутник Земли. Второй по яркости объект на земном небосводе после Солнца и пятый по величине естественный спутник планеты Солнечной системы.

Среднее расстояние между центрами Земли и Луны — 384 467 км (0,002 57 а. е.).

Видимая звёздная величина полной Луны на земном небе −12,71m. 
Освещённость, создаваемая полной Луной возле поверхности Земли при ясной погоде, составляет 0,25 — 1 лк.

Луна является единственным астрономи-ческим объектом вне Земли, на котором побывал человек.

МАРС

Орбита Марса лежит приблизительно в полтора раза дальше, чем земля. Она несколько эллиптическая, так что расстояние планеты от Солнца изменяется от минимума, при перигелии, 206.7 миллионов км до максимума, при афелии, 249.2 миллиона км.

Т.к. Марс - дальше от Солнца чем Земля, Марсу требуется больше времени, чтобы совершить одно обращение вокруг Солнца. Год на Марсе длится 687 земных дней. Скорость движения Марса примерно 24 км/с, причем планета вращается в том же направлении, что и Земля — против часовой стрелки (если смотреть со стороны северного полюса планеты).Марсианский день длится 24 часа, 37 минут, 23 секунды, что очень близко к продолжительности земного дня.

Наклон оси планеты - приблизительно 25 градусов, вследствие чего, сезонные изменения на Марсе происходят подобно Земным. Из-за эллиптической орбиты Марса, в южном полушарии лето, когда планета находится на самом близком расстоянии к Солнцу, а в северном полушарии — зима.

Главные составляющие Марсианской атмосферы - двуокись углерода (95.3 %), азот (2.7 %), и аргон (1.6%). Малые количества кислорода, окиси углерода, водяного пара, и других веществ составляют остальную часть. Среднее поверхностное давление атмосферы - меньше одной сотой среднего поверхностного давления атмосферы Земли, и оно изменяется в зависимости от времени года и высотой. Марсианская атмосфера подвергается суточным и сезонным резким изменениям температуры. 

Гравитация на Марсе почти в 3 раза меньше земной. То есть, прогуливаясь по этой планете, Вы могли бы совершать прыжки в три раза выше, чем на Земле.

Космические аппараты, побывавшие на Марсе, подтвердили наличие воды в виде больших запасов под поверхностью и в виде льда на поверхности.

Цвет Марсианской поверхности находится в диапазоне от оранжевого до буро-черного. Более темные вещества - выветрившаяся базальтовая горная порода, и более светлые - окиси железа.

Фотографии Марсианской поверхности, полученные Американскими аппаратами, совершившими посадку на поверхность Марса, в рамках миссии "Викинг" подтверждают наличие слоев, которые переносятся ветрами, а также показывают камни и булыжники разбросанные на поверхности.

Марс представляет собой громадную красную пустыню. Глубокие каньоны Марса прорыты ветрами. На поверхности возвышаются вулканы и простираются ударные кратеры.

В настоящее время структура гравитационного поля Марса детально изучена. Она указывает на небольшое отклонение от однородного распределения плотности в планете. Ядро может иметь радиус до половины радиуса планеты. По-видимому, оно состоит из чистого железа или из сплава Fe-FeS (железо-сульфид железа) и, возможно, растворенного в них водорода. По-видимому, ядро Марса частично или полностью пребывает в жидком состоянии.

Марс должен иметь мощную кору толщиной 70-100 км. Между ядром и корой находится силикатная мантия, обогащенная железом . Красные окислы железа, присутствующие в поверхностных породах, определяют цвет планеты . Сейчас Марс продолжает остывать. Сейсмическая активность планеты слабая.

Олимп на Марсе является высочайшей горой в Солнечной системе. Её высота 27 км. Это — вулкан. Сравнительно молодая лава на его склонах говорит о его возможной активности.

Долина Маринера — это самый длинный и глубокий каньон в Солнечной системе. Он протянулся вдоль экватора на 4000 км, а глубина его достигает 7 километров. Одна из главных версий образования каньона, напоминающего шрам — это грандиозная катастрофа, связанная со столкновением Марса с огромным космическим телом. 

Каньон на Марсе — след великой космической катастрофы на планете

Де́ймос (греч. Δείμος «ужас») — один из двух спутников Марса. Был открыт американским астрономом Асафом Холлом в 1877 году

Диаметр Деймоса порядка 13 км, обращается он на среднем расстоянии 6,96 радиуса планеты (примерно 23 500 км), с периодом обращения в 30 ч 17 мин 55 с.

У Деймоса, как и Луны, угловая скорость движения по орбите равна угловой скорости собственного вращения, поэтому он всегда повернут к Марсу одной и той же стороной.

Фо́бос (др.-греч. φόβος «страх») — один из двух спутников Марса. Был открыт американским астрономом Асафом Холлом в 1877 году.

Размеры Фобоса составляют 27 × 22 × 18 км. Фобос обращается на среднем расстоянии 2,77 радиуса Марса от центра планеты (9400 км). Он делает один оборот за 7 ч 39 мин 14 с, что примерно в три раза быстрее вращения Марса вокруг собственной оси. В результате на марсианском небе Фобос восходит на западе и заходит на востоке.

Фо́бос

Де́ймос

1631 г. – Томас Харриот и Галилей наблюдают за Меркурием в новые телескопы;
1631 г. – Пьер Гассенди применяет телескоп, чтобы отследить проход Меркурия перед Солнцем;
1965 г. – Ученые пришли к выводу, что планета выполняет три осевых оборота на два орбитальных;
1974-1975 гг. – Маринер-10 присылает первые снимки половины планетарной поверхности за 3 пролета;
1991 г. – Исследователи используют земной радар для поиска подписи льда в затененных кратерных областях на полярной территории Меркурия;
2008-2009 гг. – MESSENGER выполняет 3 пролета над Меркурием;
2011 г. – MESSENGER начинает орбитальную миссию к планете, получая новые снимки поверхности

Венера-1

Венера-4

Венера-9

650 г. до н.э. – народ майя детально описывает Венеру, а потом на ее основе создает свой высокоточный календарь;
1610 г. – Галилео Галилей фиксирует фазы Венеры;
1639 г. – В Англии наблюдают за первым предсказанным транзитом Венеры;
1761-1769 гг. – Две европейские научные команды отслеживают крест планеты перед Солнцем. Это впервые помогает получить точные данные об удаленности от звезды;
1961 г. – Ученые отправляют и получают обратно отраженный радарный сигнал, что помогает вычислить точнее нашу отдаленность от Солнца;
1962 г. – Маринер-2 НАСА добирается к планете и демонстрирует высокие температурные показатели поверхности;
1970 г. – Венера-7 от СССР передает 23 минуты данных с поверхности планеты. Это первое успешное приземление на Венеру;
1990-1994 гг. – Магеллан НАСА устанавливается на орбитальном пути и при помощи радара сканирует 98% поверхности Венеры;
2005 г. – ЕКА отправляет Венера-Экспресс для исследования атмосферного и поверхностного слоев. Прибыл в апреле 2006 года и проводил изучение до 2014-го;
2015 г. – Японский орбитальный аппарат Акацуки прибывает к планете после старта в 2010-м

Марсоход НАСА Curiosity

1877 г. – Асаф Холл замечает два марсианских спутника: Фобос и Деймос;
1965 г – Маринер-4 отправляет 22 снимка Красной планеты, впервые отобразил ее крупный план;
1976 г. – Викинги 1 и 2 изучают марсианскую поверхность;
1997 г. – Mars Pathfinder прибывает к планете и спускает первый поверхностный ровер;
2002 г. – Запускается миссия Марс Одиссей, нацеленная на глобальное изучение поверхности и поиск скрытого льда;
2004 г. – Роверы Spirit и Opportunity получают первые убедительные доказательства того, что в прошлом Марс располагал водой;
2006 г. – MRO выходит на орбитальный путь и отправляет снимки в высоком разрешении. Занимается изучением водной истории и сезонными переменами;
2008 г. – Феникс получает намеки на возможную обитаемость: наличие воды в жидком состоянии и благоприятная химия почвы;
2012 г. – Ровер Curiosity приземляется в кратере Гейла и находит условия, подходящие для древней микробной жизни