Астрономия — Планеты земной группы

БПОУ ВО «Вологодский колледж технологии и дизайна»

#13

Планеты земной группы

Сравнительная планетология

БПОУ ВО «Вологодский колледж технологии и дизайна»

Автор: Лучкин М.В., Вологда.

Относитесь уважительно к чужому труду. Все цифры были уточнены на 2018-ый год.

1. МЕРКУРИЙ

• Меркурий — самая близкая к Солнцу планета. Он находится на расстоянии всего лишь 58 млн. км от нашей звезды ( для сравнения, от Земли до Солнца 150 млн. км ). Как и все планеты, Он назван в честь римского бога, в данном случае, римским богом торговли — так же, как древнегреческий бог Гермес .

1. МЕРКУРИЙ

• Его диаметр всего 4879 км , что делает его самой маленькой планетой в Солнечной системе. Он даже меньше, чем спутники Ганимед и Титан. На Меркурии ваш вес составил бы 38% от веса на Земле.

Обладая диаметром 4,879 км Меркурий является самой маленькой планетой в Солнечной системе, а также является одной из пяти планет, которую можно увидеть в ночном небе невооруженным взглядом

1. МЕРКУРИЙ

• По размерам и массе Меркурий ближе к Луне, чем к Земле ( 3,3 011× 10 23 кг).
• У Меркурия нет атмосферы , и его поверхность не защищена от палящих солнечных лучей днем и космического холода ночью.
• Днем на поверхности планеты температура поднимается до +430 °С , а ночью опускается до −170 °С (Средняя температура днём: +350 °С).

При пролёте космического аппарата «Маринер-10» мимо Меркурия было установлено наличие у планеты предельно разреженной атмосферы, давление которой в 5·10 11  раз меньше давления земной атмосферы. В таких условиях атомы чаще сталкиваются с поверхностью планеты, чем друг с другом. Атмосферу составляют атомы, захваченные из солнечного ветра или выбитые солнечным ветром с поверхности, — гелий, натрий, кислород, калий, аргон, водород. Среднее время жизни отдельного атома в атмосфере — около 200 суток.

1. МЕРКУРИЙ

• Вся каменистая поверхность Меркурия покрыта многочисленными кратерами .
• Кратеры на картах Меркурия названы в честь вы- дающихся представителей мировой культуры: Бетховен, Достоевский, Пушкин, Толстой и др.
• Горы, встречающиеся на Меркурии, достигают высоты всего 2—4 км. На планете обнаружены уступы высотой 2—3 км, тянущиеся на сотни километров.

1. МЕРКУРИЙ

• Вблизи поверхности Меркурия обнаружены атомы гелия и водорода, а также аргона и натрия.
• Магнитное поле планеты очень мало, его напряженность в 300 раз меньше, чем земного.
• Меркурий — самая маленькая планета Солнечной системы. Она меньше Земли в 2,5 раза.
• Стоя на поверхности Меркурия в ближайшей точке к Солнцу, звезда будет казаться в три раза больше, чем с поверхности Земли.

Год на Меркурии составляет 88 дней земных дней, но день Меркурия составляет 176 земных дня. Меркурий практически полностью заблокирован Солнцем приливными силами, но с течением времени совершает медленное вращение планеты вокруг своей оси.

Он медленно вращается вокруг своей оси, совершая один оборот за 59 дней.

Параметры Меркурия

Среднее расстояние до Солнца:

57,9 млн км

Период обращения вокруг Солнца:

Период обращения вокруг оси:

Диаметр по экватору:

88 земных суток

Сила притяжения:

58,7 земных суток

Масса:

4 878 км

3,33·10 23 кг

Средняя плотность:

3,7 м/с²

5,4 г/см³

Температура поверхности:

От -170 до +430°C

Астрономы не понимали, что Меркурий является планетой до 1543 года, когда Коперник создал гелиоцентрическую модель Солнечной системы, согласно которой вращение планет происходит вокруг Солнца

ЯДРО

МАНТИЯ

КОРА

1800 км

600 км

100-200 км

Строение Меркурия. Схема: 1. Кора, толщина — 100—300 км. 2. Мантия, толщина — 600 км. 3. Ядро, радиус — 1800 км.

2. ВЕНЕРА

• Венера — вторая от Солнца планета Солнечной системы, названа именем древней римской богини любви и красоты.

• Она почти такого же размера, как и Земля, а ее масса составляет более 80 % земной массы.
• На небе ее можно наблюдать утром или вечером в виде очень яркого светила.

В древности термином "Люцифер" называли планету Венера, он не ассоциировался с дьявольщиной вплоть до Библии короля Якова, написанной в 1611 году. Более того, в Риме это было мужское личное имя, известный его носитель - епископ Святой Люцифер, живший в четвёртом веке в Сардинии.

2. ВЕНЕРА

• С точки зрения размера, Венера почти близнец планеты Земля. Ее диаметр составляет 12104 км , что равно 95% диаметра Земли, а масса составляет 4,86·10 24  кг .
• Ускорение свободного падения на экваторе 8,87 м/с² , что составляет 0,904 от земного.
• Магнитное поле Венеры в 0.000015 раз больше чем поле Земли ( т.е., меньше Земного ).

2. ВЕНЕРА

• Атмосфера Венеры состоит в основном из углекислого газа. Давление у поверхности планеты в 95 раз выше, чем у поверхности Земли.

• Земля имеет огромные запасы воды, в то время как Венера полностью суха. Нет никаких запасов воды на поверхности, и только следовые количества воды были найдены в атмосфере.

• Температура поверхности достигает 470 °С и почти не изменяется в течение суток.

Венера – вторая по счету планета Солнечной системы, по размерам близкая к Земле.

Но по своим характеристикам она очень сильно отличается от нашей планеты. Условия на

Венере экстремальные. Она даже горячее Меркурия, хотя находится дальше от Солнца, тем-

пература на ее поверхности достигает 464 °C! Причиной тому служит парниковый эффект:

атмосфера, наполненная углекислым газом, работает как гигантская крыша, удерживаю-

щая и накапливающая тепло. На Венере не бывает солнечно, ее небо постоянно затянуто

облаками серной кислоты, из которых периодически идет едкий кислотный дождь. Правда,

поверхности он не достигает, испаряется раньше.

2. ВЕНЕРА

• Большую часть поверхности Венеры занимают равнины. Самые высокие горы поднимаются на 11 км над средним уровнем поверхности — Горы Максвелла.
• Крупные кратеры названы в честь выдающихся женщин мира (Ахматова, Войнич, Дункан, Орлова) или просто женскими именами (Антонина, Валентина, Зоя, Ирина, Нана, Оля и др.). Обширные возвышенности-материки носят имена: Земля Афродиты, Земля Иштар, Земля Лады и др.

Венера-13, 1марта 1982

При этом посадка была гораздо сложнее, чем на Марсе, поскольку на Венере очень сложные погодные условия. Несколько сотен градусов температура, кислотные облака и тому подобные вещи значительно усложняют работу аппаратов на этой планете

2. ВЕНЕРА

• Венера вращается очень медленно, день составляет 243 земных суток . Еще более странно то, что она вращается в обратном направлении , по сравнению со всеми другими планетами в Солнечной системе. Все планеты вращаются в направлении против часовой стрелки. За исключением Венеры: она вращается по часовой стрелке.
• Год на Венере длится ещё меньше: за 224,7 земных суток .

2. ВЕНЕРА

• Состав планет тоже похож. Обе имеют металлические ядра, окруженные мантией, и покрытые тонкой корой. Однако есть некоторые различия.
• Ядро Земли имеет конвекцию, которая генерирует планетарное магнитное поле, в то время как она не имеет магнитное поле. Она имеет тектонику плит, которые помогают тепловыделению внутри планеты, в то время как на второй планете от Солнца это отсутствует.

2. ВЕНЕРА

• Более 40 космических аппаратов исследовали Венеру. Миссия Магеллан прибыла на орбиту Венеры в 1990-х и отобразила около 98 процентов поверхности планеты.
• Многие космические корабли отправились к планете, но один из самых современных кораблей там работал до недавнего времени. Venus Express был запущен 11 апреля 2006 года. Он провел детальное изучение венерианской атмосферы и облаков, а также окружающею среду и ее поверхность. Работа аппарата была прекращена в 2015 году.

Индийское космическое агентство (ISRO) объявило о планах по отправке к Венере орбитального аппарата. Он должен полететь к соседке Земли в середине 2023 года на борту ракеты-носителя GSLV Mark III. Ожидается, что первоначально зонд будет работать на очень вытянутой орбите 500 км на 60 тысяч км, затем орбиту планируется скорректировать.

ЯДРО

МАНТИЯ

КОРА

3000 км

2900-3000 км

50-100 км

3. Земля

По удаленности от Солнца планета Земля является третьей.

Из всех известных науке планет только на Земле имеются кислородо-содержащая атмосфера, обширные водные океаны, а также самое главное — биологическая жизнь. Интересно, что по своим размерам Земля занимает 5-ое место среди остальных планет нашей солнечной системы, уступая таким газовым гигантам.

3. Земля

Диаметр Земли составляет 12 742 километров . Наша планета имеет форму сплющенного сфероида.

Около 71 процента поверхности Земли занято водой. Пятая часть атмосферы состоит из кислорода, производимого растениями.

Азот: 78% Кислород: 21% Аргон: 1%

Ученые полагают, что изначально Земля была безводной планетой. В течении двухсот миллионов лет после формирования Земли в центре планеты происходили интенсивные химические процессы, образовавшие первичную атмосферу и позже водные океаны.

3. Земля

Масса: 5,97·10 24  кг

Плотность: 5,5 г/см³

Гравитация 9,81 м/с 2

Всем известно, что Луна создает на водных поверхностях Земли приливные волны. Однако эти волны не ударяются о материки — наоборот, континенты сами ударяются об них из-за быстрого вращения планеты. Это тормозит Землю, что приводит сразу к двум эффектам — Луна отдаляется, а дни на Земле удлиняются. Так, во времена динозавров в сутках было всего 16 часов!

3. Земля

Ближайшим соседом выступает Луна. Это единственный спутник, который у нас есть. Лунные размеры заставляют некоторых думать, что наша система – двойная планета. Но это спутник, потому что центр масс находится на земной поверхности, а не в пространстве. Полагают, что Луна появилась после того, как огромное небесное тело врезалось в Землю и вырвало материал на орбиту примерно 4.5 млрд. лет назад.

Планета обладает всего одним спутником, который влияет не только на физические изменения планеты, но и отразился в истории и культуре. Если быть точным, то Луна – единственное небесное тело, по которому гулял человек. Это произошло 20 июля 1969 года и право первого шага досталось Нилу Армстронгу. Если брать в общем, то на спутнике приземлилось 13 астронавтов.

3. Земля

Атмосфера — это наш защитный купол от всяческого рода угроз из космоса. В ней сгорает большая часть метеоритов, которые падают на планету, а ее озоновый слой служит фильтром против ультрафиолетового излучения Солнца, энергия которого смертельна для живых существ.

Земная атмосфера состоит в основном из азота и кислорода.

На больших высотах атмосфера становится очень разрежённой, так что её присутствием можно пренебречь.

Атмосфера Земли защищает нас от падающих метеоритов, большинство из которых распадаются в нашей атмосфере, прежде чем они столкнуться с планетой.

Параметры Земли

Среднее расстояние до Солнца:

Период обращения вокруг Солнца:

149,6 млн км

365,26 земных суток

Период обращения вокруг оси:

Диаметр по экватору:

12 756 км

Масса:

23,93 часа

Сила притяжения:

5,97·10 24  кг

Средняя плотность:

9,8 м/с²

5,5 г/см³

Температура поверхности:

От -89° до +56°C

ВНУТР. ЯДРО

ВНЕШ. ЯДРО

МАНТИЯ

КОРА

1600 км

2750 км

2800 км

50-70 км

Большая часть ядра земли состоит из железа и никеля, а также незначительного количество серы и кислорода. Мантия состоит из железа и кремнезема.

4. Марс

• Марс — четвертая по счету планета Солнечной системы по отношению к Солнцу. Представляет собой яркую, красно-оранжевую массу, отмеченную глубокими впадинами и огромными горными вершинами. Это планета цвета ржавчины, два ее полюса покрывают ярко-белые шапки льда.

• Названа в честь древнеримского бога войны.

Марс — четвёртая по удалённости от Солнца и седьмая по размерам планета Солнечной системы; масса планеты составляет 10,7 % массы Земли. Названа в честь Марса — древнеримского бога войны, соответствующего древнегреческому Аресу. Иногда Марс называют «красной планетой» из-за красноватого оттенка поверхности, придаваемого ей оксидом железа.

Марс — планета земной группы с разреженной атмосферой (давление у поверхности в 160 раз меньше земного). Особенностями поверхностного рельефа Марса можно считать ударные кратеры наподобие лунных, а также вулканы, долины, пустыни и полярные ледниковые шапки наподобие земных.

У Марса есть два естественных спутника — Фобос и Деймос (в переводе с древнегреческого — «страх» и «ужас», имена двух сыновей Ареса, сопровождавших его в бою), которые относительно малы и имеют неправильную форму.

Можно подумать, что он является близнецом Земли, но его диаметр всего лишь около половины диаметра Земли, — 6800 км в поперечнике.

Общая масса составляет около 10% массы Земли. Сила тяжести на поверхности — 37% от Земной.

Масса Марса в 9 раз отстает от земной, а его диаметр составляет почти половину земного. На планете Марс вес человека «станет меньше» практически в 2,5 раза.

Ускорение свободного падения на экваторе: 3,711 м/с² , что составляет 0,378 земной.

Атмосфера

Воздух на Марсе смертелен для человека. Размер его атмосферы всего лишь 1% от Земной.

Состав :

• Углекислый газ: 95%
• Аргон: 2%
• Азот: 2%
• Остальные газы: 1%

Марс имеет сильно разряженную атмосферу, состоящую из углекислого газа. У поверхности планеты давление меньше земного в 160 раз и равно 6,1 мбар. Давление сильно различается в разных районах Марса, что объясняется перепадом их высот. Например, на вершине величественной горы Олимп, расположенной на 27 км над среднем уровнем, давление составляет 0,5 мбар, а вот в бассейне Эллады – это ниже среднего уровня на 4 км, оно достигает 8,4 мбар.

Закат Солнца на Земле и на Марсе

Интересный факт, Земля синяя, а закаты красные, Марс красный, закаты синие

Марс

• Тонкая атмосфера Марса не препятствовала «улетучиванию» воды в межпланетное пространство. При понижении температуры замерзшая вода вперемешку с песком образовала подповерхностную ледяную оболочку — криосферу .
• Криосфера Марса содержит количество воды, эквивалентное слою толщиной около 1 км по всей планете.

Диапазон колебаний температуры на марсианском экваторе – от полуденных +30 C, до полуночных - 80 C. Температура может понижаться вблизи полюсов до -143 С.

Температура

• Марс — это мир экстремальных погодных условий. В целом, там очень холодно, средняя температура поверхности около -60 °C. В течение лета, близ экватора, температура может достигать 20 °C в течение дня, но падать до -90 °С ночью.
• 110° градусов разницы температур создают ветра, которые достигают скорости торнадо. После того как начинаются эти ветры, в воздух поднимается пыль из оксида железа, которая охватывает всю планету.

• Диапазон температур: От -143 до +30°C

Диапазон колебаний температуры на марсианском экваторе – от полуденных +30 C, до полуночных - 80 C. Температура может понижаться вблизи полюсов до -143 С.

4. Марс

• На Марсе очень много ударных кратеров большого размера.
• Поверхность Марса характеризуется четко выраженной асимметрией. Южное гористое полушарие в среднем на 5 км выше Северного. На снимках марсианской поверхности хорошо видны многочисленные крупные и мелкие каньоны.
• Самый большой каньон — Долина Маринера — тянется почти на 5000 км.

Характер поверхности планеты Марс, в зависимости от полушарий, имеет сильные различия. Поверхность южного полушария, находящаяся выше среднего уровня на 1-2 км, вся густо усеяна кратерами различных размеров. На расположенной ниже среднего уровня северной поверхности мало кратеров. Для основной части ее территории более характерны относительно гладкие долины.

Вблизи экватора в западном полушарии находится система глубоких связанных друг с другом каньонов и провалов, называемая долинами Маринера. Данная система каньонов простирается к востоку от провинции Фарсида более чем на 4 тысячи км, что составляет около четверти длины экватора планеты. Если представить такую систему каньонов на Земле, она бы простиралась на ширину Северной Америки. На некоторых участках каньоны достигают ширины 300 км и глубины 10 км. Несмотря на то, что долины Маринера часто сравнивают с земным Гранд-Каньоном, они имеют другое происхождение. Гранд-Каньон является результатом водной эрозии. Марсианские экваториальные каньоны имеют тектоническую природу. Долины Маринера можно сравнить с Восточно-Африканским рифтом. Каньоны представляют собой результат мощных механических напряжений в коре Марса, происходящих в основном от массивного основания Фарсиды.

Гранд Каньон - 446 км.

Долина Маринера

Смена марсианских времен года, также как и на Земле, обеспечивается наклоном оси его вращения. В связи со значительной вытянутостью орбиты Марса (расстояние между этой планетой и Солнцем меняется от 249,2 до 206,6 млн. км.) длительность сезонов на нем имеет большие различия. Поэтому там при коротком и жарком южном лете на севере лето прохладное и долгое.

Когда говорят про интересные факты о Марсе, то обязательно упоминают и то, что в зависимости от текущих сезонов на Марсе сильно меняется его внешний облик. Особенно это заметно по полярным шапкам этой планеты – они то уменьшаются, то вновь разрастаются, а северная полярная шапка временами вообще исчезает. Это приводит к сезонным изменениям не только на поверхности, но также и в атмосфере Марса.

4. Марс

• Поражают своими масштабами потухшие вулканы Марса. Самый высокий — гора Олимп — поднимается над поверхностью на 27 км. Диаметр его основания достигает 600 км. Возраст данных структур — около 400 млн лет.

Гора Олимп

Несомненно, интересным фактом о Марсе является наличие на нем самой крупной горы во всей Солнечной системе. Это потухший вулкан Олимп с высотой в 27 км, а площадь, занимаемая им, имеет диаметр 550 км. На этой же планете расположен и крупнейший каньон Солнечной системы – долина Маринера. Размеры каньона впечатляют – при ширине, достигающей 60 км, с пугающей глубиной 7-10 км он имеет протяженность около 4,5 тыс. км.

«Олимп на Земле»

Гора Олимп

Гора Аскрийская

Гора Павлина

Гора Арсия

Провинция Фарсида: Гора Олимп, Гора Аскрийская , Гора Павлина, Гора Арсия (сверху вниз).

+Долина Маринера.

Долина Маринера

4. Марс

• Длина средних солнечных суток ( называемых сол ами ) составляет 24 часа 39 минут 35,24 секунды , всего на 2,7 % длиннее земных суток. Марсианский год состоит из 686,98 земных суток .

Земля и Марс имеют схожие периоды вращения вокруг оси. Для Марса его точное значение составляет 24 часа с 37 минутами и плюс 22.7 секунды. Отметим - марсианский год длится существенно дольше - 687 земных суток, что эквивалентно 668,6 марсианским солнечным суткам, называемым солами.

4. Марс

• В зону притяжения Марса входят два очень маленьких спутника, Фобос и Деймос . Их обнаружил в 1877 году Асаф Холл.
• Эти спутники-малютки больше похожи на астероиды. И большинство астрономов считают, что они вполне могли бы стать астероидами, если бы не притяжение Марса. Оба спутника вращаются в непосредственной близости от планеты. По правде говоря, Фобос настолько близок от Марса, что его траектория вращения постепенной сходит на нет. Он год от года приближается к планете, и вполне возможно, однажды столкнется с ее поверхностью.

Фобос

Марс, Деймос и Фобос

Марс

Деймос

Параметры Марса

Среднее расстояние до Солнца:

Период обращения вокруг Солнца:

228 млн км

687 з.с.

Период обращения вокруг оси:

Диаметр по экватору:

6 794 км

Масса:

24,62 ч

Сила притяжения:

6,42·10 23 кг

Средняя плотность:

3,7 м/с²

5,4 г/см³

Температура поверхности:

От -143 до +30°C

ЯДРО

МАНТИЯ

КОРА

1200-1500 км

2300-2700 км

50-100 км

Характерный для Марса красный цвет обусловлен широким распространением оксидов железа в его почве. Розоватый оттенок неба Марса придается пылью, присутствующей в его атмосфере.

ВЫВОДЫ:

• Планеты земной группы сравнительно малы ( их общая масса не превышает 0,5 % массы всех планет Солнечной системы ) и представляют собой твердые тела с высокой средней плотностью.
• Все планеты земной группы обладают сходным строением и состоят из ядра, мантии, твердой коры.
• Для поверхностей планет земной группы характерны кратеры, горы, вулканы.
• Планеты земной группы (кроме Меркурия) имеют внешние оболочки: атмосферу (Венера, Земля, Марс), гидросферу и биосферу (Земля), криосферу (Марс).