Министерство  образования и науки Республики Бурятия

ШРМ № 1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Реферат 

На тему:

«Планеты  солнечной системы» 
 
 
 
 
 
 

Выполнил: Максимов Е.Н.

Проверил:  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

г. Улан-Удэ

2004 г.

Содержание 
 

Введение

     Зрелище ночного неба, усыпанного звездами, завораживала и завораживает, и будет поражать любого человека во все времена в любом месте земли. Таинственная глубина Вечности распахивается перед изумлённым человеческим взором, вызывая раздумья об изначальном, о том, откуда все началось…

     И в этой вечности летят планеты  Солнечной системы, казавшиеся древним  богами и до сих пор скрывающие много тайн, ведь мало кто может  сказать, что   все знает даже о нашей Земле. Поэтому цель этой работы — хоть немного  расширить  и углубить знания читателя о Солнечной системе.

     В первой части работы представлены общие  сведения о Солнечной системе, планетах Солнечной системы, о теориях  их происхождения и обозначениях. Во второй части — сведения о  каждой из планет и об их особенностях.

Общие сведения о Солнечной системе и её планетах

Большая загадка «большого  взрыва»

     Существует  огромное число теорий о появлении  Вселенной и нашей Солнечной  системы в частности, вот две  наиболее популярные из них.

     Если, любопытствуя, мы возьмем в руки справочник или какое-нибудь научно-популярное пособие, то непременно наткнемся в них на одну из версий теории происхождения – так называемой теории «большого взрыва». В кратком виде эту теорию можно изложить так: первоначально вся материя была сжата в одну «точку», имевшую необычайно высокую температуру, а затем эта «точка» взорвалась с огромной силой. В результате взрыва из постепенно расширявшегося во все стороны супергорячего облака субатомных частиц со временем образовались атомы, вещества, планеты, звезды и, наконец, жизнь. При этом расширение Вселенной продолжается, и неизвестно, как долго будет продолжаться: возможно, когда-нибудь оно достигнет своих границ.

     Есть  и другая теория происхождения Вселенной. Согласно ей, происхождение Вселенной, всего мироздания, жизни и человека есть разумный творческий акт, совершенный Богом, творцом,  природа которого непостижима человеческим разумом. «Убежденные» материалисты обычно склонны осмеивать эту теорию, но так как в нее в той или иной мере верит половина человечества, мы не имеем права обойти её молчанием.

     Объясняя  происхождение Вселенной и человека с механических позиций, трактуя  вселенную как продукт материи, чье развитие подчиняется объективным  законам природы, сторонники рационализма, как правило, отрицают нефизические факторы, особенно тогда, когда речь идет о существовании некого Всемирного или Космического разума, так как это «ненаучно». Научным же следует считать то, что можно описать с помощью математических формул. Между тем известный советский ученый, доктор наук, физик и математик О. В. Тупицын первым из отечественных ученых сумел математически доказать, что Вселенная, а вместе с ней и человек, сотворены Разумом, неизмеримо более могущественным, чем наш, - то есть Богом.

     Если  рассматривать версии первой теории, то получается, что Солнечная система образовалась из вращавшегося газопылевого облака. Его сжатие породило центральное сгущение, которое потом превратилось в Солнце. Частицы, вошедшие в состав Солнца, несли с собой свой момент количества движения. И поскольку они двигались по направлению к оси вращения (т.е. расстояние уменьшалось), то скорость обязана была возрастать – для сохранения момента. Протосолнце, а затем, и Солнце должно было вращаться все быстрее и быстрее. Хорошая иллюстрация такого процесса – выполняющий вращение фигурист: чтобы ускорить вращение, он прижимает руки к корпусу.

Как устроена Солнечная  система

     Солнечная система – это спаянная силами взаимного притяжения система небесных тел. В неё входит центральное  тело – Солнце, 9 больших планет с их спутниками, которых сейчас известно уже больше 60, несколько тысяч малых планет, или астероидов (открыто свыше 5 тыс., в действительности же их гораздо больше), несколько сот наблюдающихся комет и бесчисленное множество метеорных тел.

     Большие планеты подразделяются на две большие группы: планеты земной группы – Меркурий, Венера, Земля и Марс – и планеты юпитерианской группы, или планеты-гиганты – Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. В этой классификации нет места Плутону: и по размерам, и по свойствам он ближе к ледяным спутникам планет гигантов.

     Различие  планет по физическим свойствам обусловлено  тем, что земная группа формировалась  ближе к Солнцу, а планеты-гиганты  – на очень холодной периферии  Солнечной системы. Планеты земной группы сравнительно малы и имеют большую плотность. Основными их составляющими являются силикаты (соединения кремния) и железо. У планет-гигантов нет твердой поверхности. За исключением небольших ядер, они образованы из водорода и гелия и пребывают в газожидком состоянии. Атмосферы этих планет, постепенно уплотняясь, плавно переходят в жидкую мантию.

     Основная  доля общей массы Солнечной системы (99,87%) приходится на Солнце. Поэтому  солнечное тяготение управляет  движением почти всех стальных тел  системы: планет, комет, астероидов, метеорных ел. Только спутники обращаются вокруг своих планет, притяжение которых из-за их близости оказывается сильнее солнечного.

     Все планеты обращаются вокруг Солнца в  одном направлении. Это движение именуется прямым.

     Орбиты  планет по форме близки к круговым, а плоскости орбит – к основной плоскости Солнечной системы, так называемой неизменной плоскости Лапласа. Но чем меньше масса, тем сильнее планета нарушает это правило, что видно на примере Меркурия и Плутона.

     Расстояния  планет до Солнца возрастают приблизительно в геометрической прогрессии (правило Тициуса-Боде):

     r = 0,4 + 0,3 ^. 0,2ⁿ (а.е.),

     где n = 0 для Венеры, 1 для Земли, 2 для Марса, 4 для Юпитера и т.д.(n= 3 соответствует положению пояса астероидов). Однако Меркурий, Нептун и Плутон не вписываются в данную последовательность. 

Планетная азбука

     Для обозначения Солнца и планет современные  астрономы употребляют значки весьма давнего происхождения:

      Меркурий                                    Венера 

      Марс                                             Юпитер

     Сатурн                                          Уран

     Нептун                                          Плутон 

     Их  начертание требует пояснения.

     Знак  Меркурия есть упрощенное изображение  жезла мифического бога Меркурия, покровителя этой планеты. Знаком Венеры служит изображение ручного зеркала – эмблемы женственности и красоты, присущие богине Венере. Символом для Марса, покровительствуемого богом войны, выбрано копьё, заслоненное щитом, - атрибуты воина. Знак Юпитера – не что иное, как начальная буква греческого наименования Юпитера – Zeus (Z – в рукописном шрифте). Знак Сатурна, по толкованию Фламмариона, есть искаженное изображение «косы времени» - традиционной принадлежности бога судьбы.

     Перечисленные выше знаки употребляются с  IX века. Знак Урана, разумеется, более позднего происхождения: планета эта открыта лишь в конце XVIII века. Её знак – кружок с буквой Н – должен напоминать нам о В. Гершеле (Herschel), открывшем Уран. Знак Нептуна (открытого в 1846 году) отдает дань мифологии изображением трезубца бога морей. Знак для последней планеты, Плутона, понятен сам собой.

Планеты Солнечной системы

Планета Земля

     Земля - это третья от Солнца планета Солнечной  системы. Она обращается вокруг звезды по эллиптической орбите (очень близкой  к круговой) со средней скоростью 29.765 км/с на среднем расстоянии 149.6 млн. км за период равный 365.24 суток. Земля имеет спутник - Луну, обращающуюся вокруг Солнца на среднем расстоянии 384400 км. Наклон земной оси к плоскости эклиптике составляет 66033`22``. Период вращения планеты вокруг своей оси 23 ч 56 мин 4.1 сек. Вращение вокруг своей оси вызывает смену дня и ночи, а наклон оси и обращение вокруг Солнца - смену времен года.

     Форма Земли - геоид, приближенно - трехосный  эллипсоид, сфероид. Средний радиус Земли составляет 6371.032 км, экваториальный - 6378.16 км, полярный - 6356.777 км. Площадь поверхности земного шара 510 млн. км2, объем - 1.083 * 1012 км2, средняя плотность 5518 кг/м3. Масса Земли составляет 5976 * 1021 кг. Земля обладает магнитным и тесно связанным с ним электрическим полями. Гравитационное поле Земли обуславливает её сферическую форму и существование атмосферы.

     По  современным космогоническим представлениям, Земля образовалась примерно 4.7 млрд. лет назад из рассеянного в  протосолнечной системе газового вещества. В результате дифференциации вещества, Земля, под действием своего гравитационного поля, в условиях разогрева земных недр возникли и развились различные по химическому составу, агрегатному состоянию и физическим свойствам оболочки - геосферы: ядро (в центре), мантия, земная кора, гидросфера, атмосфера, магнитосфера. В составе Земли преобладает железо (34.6%), кислород (29.5%), кремний (15.2%), магний (12.7%). Земная кора, мантия и внутренняя чаять ядра твердые (внешняя часть ядра считается жидкой). От поверхности Земли к центру возрастают давление, плотность и температура. Давление в центре планеты 3.6 * 1011 Па, плотность около 12.5 * 103 кг/м3, температура колеблется от 50000 до 60000 С. Основные типы земной коры - материковый и океанический, в переходной зоне от материка к океану развита кора промежуточного строения.

     Большая часть Земли занята Мировым океаном (361.1 млн. км2 ;70.8%), суша составляет 149.1 млн.км2 (29.2%), и образует шесть материков  и острова. Она поднимается над  уровнем мирового океана в среднем на 875 м (наибольшая высота 8848 м - гора Джомолунгма), горы занимают свыше 1/3 поверхности суши. Пустыни покрывают примерно 20% поверхности суши, леса - около 30%, ледники - свыше 10%. Средняя глубина мирового океана около 3800 м (наибольшая глубина 11020 м - Марианский желоб (впадина) в Тихом океане). Объем воды на планете составляет 1370 млн. км3, средняя соленость 35 г/л.

     Атмосфера Земли, общая масса которой 5.15 * 1015 т, состоит из воздуха - смеси в  основном азота (78.08%) и кислорода (20.95%), остальное - это водяные пары углекислый газ, а также инертный и другие газы. Максимальная температура поверхности суши 570-580 С (в тропических пустынях Африки и Северной Америки), минимальная - около -900 С (в центральных районах Антарктиды).

     Образование Земли и начальный этап ее развития относятся к догеологической  истории. Абсолютный возраст наиболее древних горных пород составляет свыше 3.5 млрд. лет. Геологическая история  Земли делится на два неравных этапа: докембрий, занимающий примерно 5/6 всего геологического летоисчисления (около 3 млрд. лет), и фанерозой, охватывающей последние 570 млн. лет. Около 3-3.5 млрд. лет назад в результате закономерной эволюции материи на Земле возникла жизнь, началось развитие биосферы. Совокупность всех населяющих ее живых организмов, так называемое живое вещество Земли, оказала значительное влияние на развитие атмосферы, гидросферы и осадочной оболочки. Новый фактор, оказывающий мощное влияние на биосферу - производственная деятельность человека, который появился на Земле менее 3 млн. лет назад.

Высокий темп роста населения Земли (275 млн. чел в 1000 году, 1.6 млрд. чел в 1900 году и примерно 6.3 млрд. чел в 1995 году) и усиление влияния человеческого  общества на природную среду выдвинули  проблемы рационального использования всех природных ресурсов и охраны природы

Меркурий

     Общая характеристика. Ближайшая к Солнцу планета, по размерам похожая на Луну (радиус 2439 км), а по средней плотности на Землю. Ускорение свободного падения на поверхности 372 см/с² , в 2,6 раза меньше земного. Ось вращения почти перпендикулярна к плоскости эклиптики. Поверхность очень напоминает лунную: множество кратеров самых различных размеров. Имеются также очень высокие (в несколько километров) уступы длиною в тысячи километров. Температура поверхности в полдень на экваторе достигает 700 К, а на ночной стороне падает до 100 К.поверхностный слой грунта – мелко раздробленная порода с низкой плотностью. Атмосфера Меркурия имеет чрезвычайно низкую плотность: концентрация не более 10⁶ частиц в см³ у поверхности (как в земной атмосфере на высоте 700 км). Состав атмосферы известен плохо, возможен гелий и натрий. Меркурий имеет собственное магнитное поле в 300 раз слабее земного (около 0,002 Э), что говорит о возможном существовании жидкого ядра. Спутников нет.

     Ближайший к Солнцу. Меркурий – самая близкая к Солнцу планета. Он предпоследний по величине (из больших планет) и состоит из высокоплотного вещество. 80% массы планеты сосредоточено в его огромном железном ядре. Поверхность Меркурия покрыта  тысячами кратеров, образовавшихся от столкновений с метеоритами и скал, которые образовались, когда молодое ядро остывало и сжималось, стягивая кору планеты. В 1974 году американские космический аппарат «Маринер-10» пролетел вблизи Меркурия и передал на Землю изображение его поверхности. Астрономы были поражены: перед ними предстала вторая Луна! Такая же поверхность, испещрённая множеством кратеров, причем некоторые из них, как на Луне, обладали системами светлых лучей. Вот только темных пятен, подобных лунным морям,  на Меркурии оказалось меньше.  

            Венера

     Общая характеристика. Вторая планета Солнечной системы. Радиус твердой поверхности 6052 км (0,95 земного). Самая яркая утренняя или вечерняя «звезда». Наличие мощной атмосферы обнаружено в 1761 году М.В.Ломоносовым. На высотах 50-70 километров Венеру окутывает плотный трехъярусный слой облаков с температурой  около 230 К, в которых имеются капельки серной кислоты. Облака образуют мощный сплошной слой, полностью скрывающий каменистую и гористую поверхность планеты, которая покрыта кратерами и имеет температуру 730-740 К за счет парникового эффекта от атмосферы; самые высокие горы Максвелла – 11 км. Венера отличается высоким уровнем геологической активности и множеством вулканических базальтов и тектонических образований, специфичных только для Венеры (венцы, куполообразные холмы, паутинные сети лавовых потоков и тектонических трещин, а также около 1000 ударных кратеров). Предполагается, что по внутреннему строению Венера похожа на Землю. У поверхности плотность атмосферы составляет около 1/15 плотности воды, а давление 90 атмосфер. В ней преобладают углекислый газ СО₂ (96-97%) и азот NO₂  (3-4%) с незначительной примесью других газов (водяной пар Н₂О, угарный газ СО, двуокись серы SO₂ , пары соляной кислоты HCl, пары фтористоводородной кислоты HP). Содержание Н₂О в глубоких слоях атмосферы составляет всего около 0,002%, что очень мало по сравнению с количеством воды на Земле, поэтому на Венере нет океанов. Нижние конвективные слои атмосферы (тропосфера) на Венере толще земных. На высотах 50-70 километров постоянно дуют ветры, имеющие среднюю скорость около 100 км/с. Как и Земля, Венера обладает ионосферой. Максимум концентрации электронов и ионов находится на высоте около 150 километров. Собственное магнитное поле Венеры практически отсутствует.

          Венера под облаками. Эта планета – одно из красивейших светил неба. Не случайно именно ей древние римляне присвоили имя богини любви и красоты.

     В 1761 году ожидалось редкое небесное явление: прохождение Венеры перед  диском Солнца. Готовились к наблюдениям  и русские астрономы, под руководством М.В.Ломоносова созданы экспедиции в Иркутск и в Селенгинск.

     Когда черный диск Венеры уже сходил с  солнечного диска, Ломоносов заметил, что тонкая дуга на краю Солнца изогнулась, как бы приподнятая диском Венеры, и образовался яркий выступ – «пупырь», по выражению Ломоносова, затем «пупырь» лопнул, и диск Венеры слился с темным фоном неба. Это явление позже, уже в XX веке, получило название «явление Ломоносова». Предположив, что оно вызвано преломлением солнечных лучей в атмосфере Венеры, ученый подытожил свое исследование следующими словами: «По сим примечаниям господин советник Ломоносов полагает, что планета Венера окружена знатной воздушной атмосферою, таковой (лишь бы не большею), каковая обливается около нашего воздушного шара».

     Так или иначе, в конце XVIII столетия стало ясно, что Венера окружена плотной атмосферой и мощным облачным слоем.

     В 1956 году астрономы Морской исследовательской  лаборатории США впервые зарегистрировали тепловое излучение Венеры на волне 3 см. оно соответствовало температуре 600 К (свыше 300⁰С). После дискуссии о том, что же обладает столь высокой температурой – поверхность или ионосфера планеты, учёные пришли к выводу, что такова температура ее поверхности. А позднее, после высадки на поверхность планеты станций «Венера-7»(декабрь 1970г.) и «Венера-8»(июль 1972 г.), выяснилось, что температура ещё выше, а именно 730-740 К.

     в чем причина столь сильного разогрева  поверхности Венеры? От Солнца она  получает только вдвое больше тепла, чем Земля. Если бы земля оказалась на месте Венеры, температура нашей планеты повысилось бы не более чем на 60⁰С. Значит, должно быть и другое объяснение. Его нашел американский ученый Карл Саган. Дело в том, что газовая оболочка Венеры – это гигантский парник. Она способна пропускать солнечное тепло, но не выпускает его наружу, поглощает излучение самой планеты. Поглотителями являются углекислый газ, на долю которого приходится около 96% состава атмосферы, и водяной пар, хотя его и немного (доли процента). 

Марс 

     Общая характеристика. Четвертая планета Солнечной системы, Примерно вдвое меньшая Земли (экваториальный радиус равен 3394 км) и в девять раз меньшая по массе. Ускорение свободного падения на поверхности 3,76 м/с². на поверхности наблюдается множество устойчивых деталей: яркие области оранжево-красноватого цвета (материки, площадью около 2/3 диска); полярные шапки – белые пятна, образующиеся вокруг полюсов марсианской осенью и исчезающие в начале лета; темные области («моря»), занимающие 1/3 диска; бассейны и кратеры – следы метеоритной бомбардировки; множество гор вулканического происхождения (высотой около 25-28 километров); множество проявлений эрозии; области с хаотическим рельефом; каналы и т.д. Грунт раздроблен и усыпан множеством каменных блоков. По составу породы похожи на земные, но с преобладанием оксидов железа. Магнитное поле в 1000 раз слабее земного. Средняя температура на поверхности Марса около 200 К, днем на экваторе она достигает 290 К, а ночью падает до 170 К и до 145 К в полярных шапках. Атмосфера состоит из СО₂ и N₂, имеются примеси Н₂О, СО и др. Эквивалентная толщина слоя атмосферной осажденной воды не более 10-20 мкм (на Земле – около 1 см). Остальная вода скована в недрах вечной мерзлотой. Скорость ветра в атмосфере обычно не превышает нескольких метров в секунду, но иногда возрастает до 40-50 м/с, вызывая глобальные пылевые бури – специфически марсианское явления, продолжающееся порой несколько месяцев. Имеется два близкие к планете спутника – Фобос и Деймос – открытых в 1877 году; оба спутника имеют неправильную форму; размеры Фобоса 22-25 км, Деймоса – около 13 км.

     «Пламенный» Марс. Еще в глубокой древности люди обратили внимание на ярко-оранжевую звезду, которая время от времени сияла на небосклоне. Древние египтяне и жители Вавилона называли её просто красной звездой. Пифагор предложил именовать её Пирей, что значит «пламенный». Древние греки посвящали все планеты богам. И конечно, для бога войны Ареса не нашлось более подходящего символа, чем красноватая звезда в черном небе. В римской мифологии Аресу соответствовал бог Марс. Так планета приобрела своё нынешнее имя.

     Цвет  планеты определяют красные окислы железа, присутствующие на поверхностных  породах, между ядром и корой (кора мощная 70-100 км) находится силикатная мантия, обогащенная железом.

     Сейчас  Марс продолжает остывать. Сейсмическая активность планеты слабая. Сейсмограф на американском посадочном аппарате «Викинг-2» за год работы зафиксировал только один легкий толчок, и то, скорее всего вызванный не тектоническими процессами, а падением крупного метеорита. И все же обилие вулканических пейзажей свидетельствует о том, что в далеком прошлом Марс пережил достаточно бурную геологическую эпоху, скорее всего она закончилась около миллиарда лет назад.

     Вулканы Марса – поземным меркам явления  исключительные. Но даже среди них  выделяется вулкан Олимп², расположенный на северо-западе гор Фарсида. Диаметр основания этой горы составляет 550 км, а её высота 27 км, т.е. она в три раза превосходит Эверест, высочайшую вершину Земли. Олимп увенчан огромным 60-километровым кратером. К востоку обнаружен другой крупный вулкан – Альба. Хотя он не может соперничать с Олимпом по высоте, диаметр его основания почти в три раз больше. Эти вулканические конусы возникли в результате спокойных излияний очень жидкой лавы, похожей по составу на лаву земных вулканов Гавайских островов. Следы вулканического пепла на склонах других гор позволяют предположить, что иногда на Марсе происходили и катастрофические извержения.

  Юпитер

     Общая характеристика. Самая крупная, пятая от Солнца, большая планета Солнечной системы. Видимая «поверхность» представляет собой сплошной облачный покров с множеством непостоянных деталей, исключение составляет Большое красное пятно, наблюдающееся ещё в XVII веке. При помощи космических аппаратов найдено ещё несколько устойчивых красных пятен меньшего размера; наиболее заметны темные и светлые красноватые полосы, параллельные экватору – следствие зонального ветра. Основные компоненты атмосферы – это молекулярный водород Н₂ и Не с малыми примесями метана, аммиака и других элементов. В целом химический состав атмосферы и всей планеты существенно не отличается от солнечного. Полное давление у верхней границы облачного слоя составляет около 0,5 атмосферы. Облачный слой имеет сложную структуру. Верхний ярус состоит из кристалликов аммиака NH₃ , ниже расположены облака из кристаллов льда и капелек воды. Средняя температура составляет 130 К, что говорит о большом потоке внутреннего тепла и некотором сходстве Юпитера со звездами (коричневыми карликами). Водородно-гелиевая атмосфера на глубине около 1000 километров плавно переходит в более плотную газожидкую оболочку (оба газа находятся в сверхкритическом состоянии), а ещё глубже расположена зона металлического водорода. Имеется магнитосфера с размерами в несколько сотен раз превышающими размеры самой планеты. В 1995 году на орбиту был выведен искусственный спутник Юпитера «Галилео»; и спущен в атмосферу зонд для прямых измерений температуры, давления, химического состава и других характеристик.

     Гигант-Юпитер. Не только самая крупная, но и вторая по яркости после Венеры планета. Но если Венеру можно видеть только утром или вечером, то Юпитер иногда ярко сверкает всю ночь. Из-за медленного, величественного перемещения этой  планеты среди звезд древние греки дали ей имя своего верховного бога Зевса; в римском пантеоне ему соответствовал Юпитер.

     Юпитер  – это планета-гигант, которая  содержит в себе более 2/3 массы всей нашей планетной системы. Масса  Юпитера равна 318 земным. Его объем  в 1300 раз больше, чем у Земли. Видимая  поверхность планеты в 120 раз превосходит  площадь Земли, но застроить Юпитер землянам не удастся: он представляет собой гигантский шар из водорода, практически его химический состав совпадает с солнечным. А вот температура на Юпитере ужасающе низкая: - 140⁰С. Юпитер быстро вращается. Из-за действия центробежных сил планета заметно расплющилась, и её полярный радиус стал на 4400 километров меньше экваториального, равного 71 400 км. Магнитное поле Юпитера в 12 раз сильнее земного – компас там будет работать отменно, только северный конец стрелки будет всегда направлен на юг.