Лекция 2. Земля – планета Солнечной системы

Вокруг Солнца обращается 9 больших планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон со спутниками (их всего 42), астероиды (малые планеты), кометы, метеорные тела, межпланетный газ. Вместе с Солнцем эти небесные тела образуют Солнечную систему. Масса системы на 99,8% сосредоточена в Солнце.

План строения Солнечной системы во многом такой же, как и Галактики:

1) все планеты находятся приблизительно в одной плоскости;

2) их орбиты, за исключением Меркурия и Плутона, обладают малым эксцентриситетом.

1.Обращение планет вокруг Солнца происходит в одну сторону – против часовой стрелки (для наблюдателя, смотрящего с Северного полюса).

2.Осевое вращение планет, за исключением Венеры и Урана происходит в ту же сторону.

3.Размеры планет увеличиваются от начала (от Меркурия) к середине (к Юпитеру) и уменьшаются к концу системы (к Плутону); аномально мал Марс.

4.Среднее расстояние планет от Солнца увеличивается закономерно.

Планеты по физическим свойствам делятся на две группы:

1.Внутренние – типа Земли – Меркурий, Венера, Земля, Марс.

2.Внешние – планеты-гиганты – Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.

Вне групп остается Плутон – самая далекая небольшая планета, еще слабо изученная. Многие ученые считают, что за Плутоном могут быть обнаружены новые планеты. Расчеты позволяют предположить о существовании десятой планеты за орбитой Плутона. Они считают, что планета движется по очень вытянутой орбите, делая полный оборот за 1000 лет.

Отдельно также рассматривают астероиды. Это группа небольших планет, на которых силы тяготения настолько незначительны, что не сформировали шаровой фигуры; астероиды угловатой формы, напоминающей осколки. Астероиды и малые планеты образуют самостоятельный пояс между Марсом и Юпитером. По оценке М.М. Ермолаева (1975), общее число астероидов в Солнечной системе достигает 50-60 тыс.

Планеты типа Земли состоят из тяжелых элементов, твердые, обладают значительной массой, но невелики по размерам. Планеты-гиганты – Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун – при громадных размерах имеют малую среднюю плотность.

Первая от Солнца планета Меркурий лишь немного больше Луны, но плотность ее такая же, как и Земли. При малых размерах это дает небольшую массу, всего 0,05% земной массы. Вокруг Солнца Меркурий обращается за 88 дней, вокруг оси он вращается медленно. При небольшом удалении от Солнца и медленном вращении поверхность Меркурия нагревается на солнечной стороне до 613⁰К, а на ночной стороне остывает до 240⁰ К. Атмосфера на нем не обнаружена. Жизнь в этих условиях зародиться не могла.

Вторая планета Венера по многим свойствам похожа на Землю. Поверхность ее закрыта плотной атмосферой. Информация о природе этой планеты получена с помощью советских автоматических межпланетных станций. По массе составляет 0,82% земной. Венера близка к Земле, и поэтому Венера удерживает атмосферу, причем более плотную, чем земная. Вращение Венеры существенно отличается от вращения Земли. Вокруг Солнца она обращается за 225 земных суток. Ось вращения почти перпендикулярна к плоскости орбиты, наклон около 2⁰, поэтому смены времен года на Венере нет. Суточное вращение с востока на запад и медленное – 243 земных суток. Значит, сутки длиннее, чем год.

Тепловой режим Венеры определяется близостью к Солнцу и характером атмосферы. Нагревание влияет на формирование химического состава атмосферы: она на 97% состоит из углекислого газа, азота – не более 2%, кислорода практически нет, а водяного пара близ слоя облаков обнаружено не более 0,1%. Поверхность Венеры нагрета до 480⁰ С. Благодаря приливному трению, значительному при небольшом удалении от Солнца, Венера медленно вращается вокруг оси.

Марс – последняя планета из группы земных – для науки представляет наибольший интерес, так как она – единственная, кроме Земли, планета в Солнечной системе, где возможно существование живых организмов, хотя бы примитивных. Многие физические условия на этой планете не противоречат появлению живого вещества. Марс облетели и сфотографировали с близкого расстояния несколько АМС. По размерам Марс вдвое меньше Земли. Марс лишен тяжелого ядра. Отсутствие тяжелого ядра ограничивает развитие биосферы.

Вокруг своей оси Марс вращается быстро, за 24 часа 37 мин. – почти так же как Земля. Ось вращения наклонена к плоскости орбиты на 65⁰04^/. Это определяет смену сезонов года. Но марсианский год продолжается 687 земных суток. Находясь от Солнца в 1,5 раз дальше Земли, Марс и тепла получает в 2,5 раза меньше, чем наша планета. У Марса, как и у Земли, есть атмосфера. Однако вследствие малой массы планеты атмосфера очень разряженная. Воздух на Марсе полностью состоит из СО₂, есть незначительное количество азота и аргона. Обнаружен водяной пар, но его очень мало.

Климат Марса благодаря значительному удалению от Солнца и разряженной атмосфере – холодный и резко континентальный. Днем t может достигать до +20⁰С, а ночью падает до
-45⁰. Воды в жидком виде на поверхности Марса нет, всюду вечная мерзлота, препятствующая подъему грунтовых вод. Вода все же проникает в атмосферу, но в разряженном воздухе быстро испаряется.

Движение земли вокруг солнца. Вращаясь вокруг своей оси, Земля в тоже время движется вокруг Солнца со скоростью 30 км/с. При такой большой скорости она совершает полный оборот вокруг Солнца в течение примерно 365 суток/5часов 48 мин 46 секунд, проходя за это время 937 млн.км. Путь, по которому Земля обращается вокруг Солнца, называется орбитой (рис. 1.1.). Орбита представляет собой замкнутую кривую, имеющую форму эллипса (овала). Земная ось наклонена к плоскости орбиты под углом 66^о30’. При движении земля сохраняет угол наклона оси к плоскости орбиты, вследствие чего северное и южное полушария получают одновременно неодинаковое количество света и тепла. От этого происходит смена времен года.

Рис.1.1. Орбита движения Земли

Если бы земная ось не имела наклона, а была перпендикулярна плоскости орбиты, то продолжительность дня и ночи была бы одинаковой (12 часов), и не было бы никаких смен времен года. В день зимнего солнцестояния, 22 декабря, Земля северным полушарием повернута от Солнца, южным – к Солнцу, поэтому угол падения солнечных лучей на земную поверхность в северном полушарии наименьший, с ним связано минимальное поступление солнечной радиации – устанавливается зима. В южном полушарии – лето.

В день летнего солнцестояния, 22 июня, земной шар обращен к Солнцу северным полушарием, южным – от Солнца. В это время у нас Солнце занимает наиболее высокое положение на небосводе – устанавливается лето. В южном полушарии – зима. В дни равноденствия – 21 марта, 23 сентября – оба полушария освещаются одинаково, устанавливается переходный сезон.

Рис.1.2. Времена года

Единицей измерения времени является год (рис.1.2) – отрезок времени, за который Земля совершает оборот вокруг Солнца. Этот отрезок не имеет целого числа дней, а состоит из 365 дней, 5 часов, 48 мин, 46 секунд и называется тропическим годом. Пользоваться тропическим годом неудобно. Каждый год остаток сверх целого числа дней, переходил бы в следующий год. Новый год начинался бы не в 0 часов 1 января, а на 6 часов позднее. В 46 г. до н. эры при Ю. Цезаре в Риме был принят юлианский календарь, где остаток целого числа дней, принятый округленно за 6 часов, за 4 года составляет полные сутки. Поэтому каждый 4 год к 365 дням прибавляется 1 день. Такой год называется високосным. Признаком високосных годов является их делимость на 4. В связи с округлением 5 часов, 48 мин, 46 секунд до 6 часов юлианский год больше тропического на 11 мин 14 сек. Хотя разница и небольшая, но за длительное время она становилась существенной. В XVI веке эта разница достигла уже 10 суток. В России календарь нового стиля введен 1 февраля 1918 года, разницу между старым и новым стилем (13 дней) исправили путем перенесения 1 февраля на 13 дней вперед. Вместо первого февраля стали считать 14 февраля и так далее.

Местное время. Местное время – это время на одном меридиане. Местным временем пользоваться неудобно. По мере перемещения на восток или запад приходилось бы переставлять стрелки часов. Чтобы избежать этого, введено так называемое международное время.

Весь земной шар разделен на 24 пояса соответственно количеству часов в сутках. Каждый пояс, т.о., охватывает 15^о по долготе. Нумерация поясов установлена с запада на восток, начиная от нулевого или гринвичского меридиана. Границы между поясами проводятся по меридианам. БываЮт отклонения в связи с необходимостью проводить их по государственным или административным границам.

Декретное время. С целью экономии электроэнергии и более полного использования населением солнечного освещения в утренние часы, 1930 г. в нашей стране во всех поясах часовые стрелки переведены на час вперед.

Дата добавления: 2014-01-05