Реферати

Реферат: Деякі узагальнення за сонячною системою

Консультаційне право в Росії. ЗМІСТ Уведення 3 Становлення ринку консультування в Росії 4 Специфіка консультаційної діяльності в Росії 5 Тенденції в сфері консультаційної діяльності 9

Система доставки вантажів види їхня оптимізація. Федеральне агентство по утворенню РОСІЙСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТОРГОВО-ЕКОНОМІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ Факультет ресторанно-гостиничного бізнесу і послуг

Державне регулювання аграного комплексу Казахстану. Введення У своєму щорічному Посланні Президента народу Казахстану від 29квітня 2002року Глава держави Н. Назарбаєв оголосив 2003-2005роки відродження аулу, що означає економічний подьем сільського господарства, соціальної перебудови села, формування незалежного селянського укладу господарювання з пошуком нових, більш ефективних форм господарювання, що сприяють подоланню кризи.

Малибран, Марія. Уведення 1 Біографія 2 Популярність і визнання Введення Марія Малибран (исп. Маrна Маlіbrбn, власне ім'я исп. Маrна Felicia Gаrсна Sitches, узяла прізвище чоловіка, 24 березня 1808, Париж - 23 вересня 1836, Манчестер) - іспанська співачка (колоратурне сопрано), легенда світового оперного мистецтва.

Фінансовий менеджмент у комерційному банку. Тематика і розподіл годин Тема Лекції Практика Зміст процесу керування. 1.1. Фінансовий менеджмент як сфера банківського менеджменту

Батьком серед своїх планет

І за Землею стежачи особливо -

Розповсюджувало Сонце світло...

Семен Кирсанов

Сонце і Місяць і інші світила... ... стали утворюватися і збільшуватися завдяки додаванню і обертанню деякої дрібної природи, або вітряних, або огнеобразних...

Епикур (III - IV віку до н. е.)

Відстані між планетами

Кожна подальша планета відстоїть від Сонця в 1,4 - 2,0 рази далі попередньої (в середньому в 1,7 рази). Ця закономірність відома як правило Боде, популяризовавшего ідею Тіциуса. Співвідношення порушується тільки для Юпітера, що послужило мотивом для пошуку планети, замість якої був відкритий пояс астероїдів. У це співвідношення також не зовсім укладається Плутон, але по сукупності ознак він не є "повноцінною" великою планетою. Правило Боде в якійсь мірі застосовно і до супутникових систем планет (див. нижче).

Правило Боде цілком з'ясовно, якщо врахувати, що планети утворилися з єдиної газово-пилевого хмари шляхом гравітаційного злипання частинок. Для того, щоб частинки "злиплися" вони повинні володіти невеликими відносними швидкостями, тобто належати певній смузі, краї якої не сильно відрізняються по орбітальній швидкості частинок. Чим далі від Сонця, тим така смуга ширше.

Відносна маса планет

Маса планети, що утворюється залежить від наступних показників:

густина газово-пилевого хмари на даній відстані від Сонця (вона залежить від початкової густини хмари і від відстані до Сонця: з найближчих околиць Сонця світло і сонячний вітер видувають водень і гелій - основні компоненти первинної хмари);

ширина смуги, в якій йде об'єднання частинок з близькими швидкостями, тобто від віддаленості від Сонця (чим далі, тим смуга ширше);

наявність або відсутність по сусідству особливо масивної планети (Юпітера), яка руйнує "зародок" планети резонансними явищами і відтягає на себе частину речовини.

У безпосередній близькості від Сонця газово-пилевое хмара була спочатку густою, але водень і гелій були видавлені звідси світлом і сонячним вітром, смуга близьких швидкостей була самої вузької, великої планети не було, але могло бути гальмування речовини від тертя об сонячну атмосферу і випадання його на Сонці; тому тут виникла "повноцінна" планета, але сама маленька з них - Меркурій.

Наступна смуга відрізняється тільки більшою шириною і меншим гальмуючим впливом сонячної атмосфери. Тут виникла значно більш масивна Венера.

Наступна смуга відрізняється від попередньою, в основному, також тільки шириною, і тут повинна була б виникнути планета разу в півтори-два масивніше за Венеру, але стабільність цієї дільниці Сонячної системи вже в якійсь мірі порушувалася близькістю Юпітера. Тому Земля виявилася лише трохи масивнішою за Венеру. Крім того, вона зіткнулася з якимсь досить масивним тілом (на зразок Марса), і на навколоземну орбіту була викинена речовина (земна мантія), з якої виник Місяць. Віддаленість від Юпітера і Сонця дозволила втримати Місяць. Є припущення, що Земля виникла у відбудовному середовищі; силікати були тут безводними, а залізо і нікель не окислені; але Юпітер "отшвирнул" сюди частину крижаних планетезималей з своїх околиць, і Земля виявилася багата водою, маючи два хімічних початки [Жарков, 1998].

Наступна смуга була ще ширше, але в її межах дуже сильно позначалася дестабилизирующая близькість Юпітера. Деякі з планетних "зародків" збилися з кругової орбіти і були викинені з цієї смуги (або поглинулися Юпітером, або зіткнулися з Землею). Тому тут виникла порівняно маленька планета - Марс. Супутники Марса з'явилися дуже пізно. Це маленькі захоплені астероїди. У цьому виявилася близькість до пояса астероїдів.

У наступній смузі через близькість до Юпітера велика планета так і не виникла. Планетні "зародки", в основному, поглинулися Юпітером, стали його супутниками або були відкинуті в інші частини планетної системи. З інших утворилися астероїди, сумарна маса яких дуже мала в порівнянні з планетами. Приблизно в поясі астероїдів переважали гидросиликати [Жарков, 1998].

Наступна смуга була ще ширше, але, головне, що на цій відстані від Сонця протопланетное хмара довгий час було непрозорим для світла і сонячного вітру; сюди здувалися водень і гелій з околиць Сонця. Тому тут виник самий масивний планетний "зародок", який поглинув також частину речовини, що "призначалася" для астероїдів, Марса і навіть Землі. Так виник Юпітер - сама масивна планета і що володіє самої масивною і самої великою по діаметру супутниковою системою. Жоден "сусід" не міг відірвати його супутники (Марс і астероїди малі, а Сатурн далекий). У смузі Юпітера переважали льоди в широкому значенні (вода, метан, аміак) [Жарков, 1998].

Наступна смуга була ширше попередньою, але початкова хмара тут була вже не так густе, внаслідок чого виник Сатурн - друга по величині планета і що володіє також великою супутниковою системою.

Для кожної подальшої планети (Уран, Нептун) смуга ще ширше, але різко меншає початкова густина хмари. Виникають дві приблизно однакові гігантські планети, але значно поступливі за розмірами Юпітеру і Сатурну.

На ще більшій відстані від Сонця хмара ще більш розріджене, і частинки не змогли зібратися в єдину планету. Виник другий пояс астероїдів або ж пояс, в якому планетообразование ще не завершилося.

Супутники планет

Самий далекий з відомих планетних супутників видалений від планети на 23,7 млн. км (Синопе в системі Юпітера). Плутон же видалений від Сонця на 5913,5 млн. км, тобто планетна система приблизно в 250 раз більше самої великої супутникової. Якщо ж враховувати хмару Оорта, то Сонячна система по діаметру в 750 000 раз більше системи Юпітера. Але і система Юпітера не мала - лише в дві-три рази менше відстані від Сонця до Меркурія і в 61 раз більше системи Земля-Місяць.

Для самих близьких до Сонця планет супутники не характерні. Або їх немає взагалі (Меркурій, Венера), або їх дуже мало для яких-небудь узагальнень (Земля, Марс), причому супутники ці дуже різні по розміру і відстані від планети. Далі усього знаходиться від Землі Місяць - в середньому на 384 395 км, або на 30 земних і 110 місячних діаметрів. Це самий великий по діаметру супутник планети земної групи - 3476 км, або 0,27 діаметри планети. Самими маленькими і близькими супутниками володіє Марс: до Фобоса 9500 км (трохи більше діаметра планети), до Деймоса - 23 500 км, якщо діаметр Фобоса 30 км, то Деймос в 2-3 рази менше. Харон найбільш близький по розміру до "своєї" планети: 0,5 діаметри Плутона (1190 км). Від нього до Плутона 8,5 діаметрів цієї планети (19640 км).

Супутникові системи відкриті також у чотирьох астероїдів, причому вони гранично малі по загальному розміру і по розміру становлячих тіл. Кілометровий Дактиль кружляється в 100 км від 56-кілометрової Іди, відносно Діоніса так докладних відомостей немає, а інші двійчасті астероїди, можливо, є і взагалі контактними.

Супутникові системи планет-гігантів аналогічні Сонячній системі, якщо не вважати того, що в їх складі є тіла, захоплені що вже сформувалися. Однак, і в Сонячній системі на її периферії (у зовнішній хмарі Оорта) можуть бути об'єкти, "відняті" у інших зірок або що самостійно оберталися навколо центра Нашої Галактики. Споконвічні супутники планет рухаються проти годинникової (при погляді з північного полюса Землі)стрілка, а захоплені - по-різному; вони маленькі і чорні [Хартман, 1990]. У Сонячній системі кометние ядра зовнішньої хмари Оорта також рухаються в самих різних напрямах, що помітно при появі комет з цієї периферійної частини Сонячної системи.

Виділяється декілька груп супутників:

найближча до планет; для неї характерні маленький і рідше середній розмір тіл, "кучность", співвідношення Боде звичайно не дотримуються, але можуть і дотримуватися (особливо в периферійній частині цього пояса); деякі тіла цієї групи кружляються всередині кілець або є "пастухами" кілець, а деякі - близькі до межі Роша, де великий супутник повинен бути розірваний приливними силами планети; можливо, деякі з цих супутників захищені від розриву своїми малими розмірами або вже являють собою обломки небесних тіл, що розірвалися (особливо, коли на одній орбіті декілька подібних тіл); ці тіла аналогічні планетам земної групи; можливо, цю групу треба розділити на дві:

внутрішня частина - нестабільні супутники в кільцях або поблизу них, обломки на одній і тій же орбіті і т. п. (Адрастея і Метіда у Юпітера; Новий місяць, Атлас, Пандора, Прометей, Янус і Епіметей у Сатурна; 7 - 8 найближчих у Урану; Наяда, Таласса, Деспойна і Галатея у Нептуна);

зовнішня частина - істинні аналоги планет земної групи, які видалені від кілець і підкоряються правилу Боде (Амальтея і Феба у Юпітера; Мимас, Енцелад і деякі інші у Сатурна; Пук у Урану; Ларисса і Протей у Нептуна);

друга по віддаленості група; звичайно це великі або середні по відносному розміру тіла, для яких досить чітко дотримується правило Боде; аналогічна планетам-гігантам;

третя по віддаленості група; є або відкрита не у всіх планет-гігантів; маленькі по розміру тіла, які обертаються в стандартному напрямі і іноді "купчасто" (співвідношення Боде не дотримується); аналогічна малим планетам другого пояса або кометним тілам внутрішньої частини хмари Оорта;

група самих далеких супутників; маленькі по розміру тіла, які можуть обертатися протилежно обертанню планети, іноді орбіти бувають зближеними (у Юпітера); орбіти бувають довгастими; площина орбіти тяжіє не до екватора планети, а до площини орбіти планети; група аналогічна тілам зовнішньої частини хмари Оорта; проте, істинної аналогії з хмарою Оорта може і не бути через відносну близькість інших великих планет, які дестабілізуватимуть зовнішні частини супутникових систем (зірка від зірки відстоїть відносно далі). Цю групу звичайно розглядають разом з попередньою [Сурдин, 1998в].

Періоди звертання планет навколо своєї осі

Найближчі до Сонця планети (Меркурій, Венера), мабуть, сильно приторможени приливними силами Сонця і здійснюють оборот навколо осі за десятки або сотні земних діб.

Значно швидше обертаються Земля і Марс (24 і 24,5 години). Земля в протерозое оберталася ще швидше (18 годин), але на 6 годин приторможена Місяцем.

Планети-гіганти характеризуються особливо короткими добами - від 10 до 16 годин, причому швидше усього обертаються самі масивні з них.

Плутон робить оборот за 6 діб. Це відповідає часу звертання навколо нього Харона. Плутон завжди повернуть до Харону однією стороною, оскільки зупинений його приливними силами (це сама двійчаста планета Сонячної системи).

Значить, є одночасно декілька тенденцій:

чим далі від Сонця планета, тим вона швидше обертається навколо своєї осі;

чим масивніше планета, тим вона швидше обертається (супутникам важче її припинити своїми приливними силами?);

чим ближче і масивніше супутники планети, тим вона повільніше обертається.

Хімічні відмінності в складі планет, магнітні поля і внутрішня будова планет

Відмінності між планетами земної групи і планетами-гігантами виникли вже на самому початку розвитку планетної системи, коли внаслідок згущення газово-пилевого хмари закінчувався процес утворення Сонця [Саджав, Пішаків, 1967]. Температура Сонця в цей час підвищилася до мільйона градусів (зараз - 14 млн.), і в його ядрі пішли термоядерні реакції. Крім інфрачервоних променів, Сонце стало випромінювати видиме світло, під дією якого в поки ще єдиній протопланетном хмарі сталися величезні зміни.

Ця протопланетное хмара на всьому протязі, крім дрібних пилоподібних частинок, містила також вільні атоми і молекули. Особливо багато було водня, значно менше гелію, а важкі елементи були присутні в нікчемних кількостях. Тиск сонячних променів витіснив водень і гелій з найближчих околиць Сонця, як це зараз відбувається з частинками кометних хвостів. У результаті цього протопланетное хмара поблизу Сонця втратила основну масу і в процентному відношенні збагатилося більш важкими елементами (Fe, Si, Про і інші). Тут виникли планети земної групи - не дуже масивні, зате щільні [Саджав, Пішаків, 1967].

Вдалині від Сонця сонячні промені поглиналися первинною туманністю і не впливали на атоми і молекули легких елементів. Тому планети-гіганти виявилися такими масивними і вмісними переважно водень і гелій [Саджав, Пішаків, 1967]. Крім того, ці масивні планети змогли втримати водень і гелій в умовах відносно низьких температур. Якщо до Землі, наприклад, додати ці елементи до рівняння їх концентрації з сонячною, то Земля виявиться масою з Юпітер [Блек, 1991].

На ще більших відстанях від Сонця внаслідок гравітаційного "злипання" дрібних частинок виникла кометное хмара. У умовах надто низьких температур тут могли існувати вільні радикали на зразок CH, CN, CO, OH і т. п. У кометних ядрах дрібні тверді пилинки сполучені в одне ціле замерзлими газами, які починають випаровуватися, якщо комета наближається до Сонця.

У планетах земної групи невдовзі після їх освіти почалося нагрівання за рахунок радіоактивного розпаду деяких важких елементів (в основному, урану, торію і радіоактивного калію) і за рахунок тепла, що виділяється при з'єднанні вільних радикалів. Надра планет розплавилися, і важкі елементи (передусім - залізо) опускалися вглиб, формуючи залізні ядра, а оксиди кремнію і інші відносно легкі речовини спливали на поверхню, формуючи мантію, верхній переостивший шар якої утворив тонку кору. Аналогічні процеси йшли і в надрах планет-гігантів, але їх початковий склад був іншим.

Особливо щільним (для порівняно малої маси) виявився Меркурій. У нього самий великий відносний розмір залізного ядра і за рахунок цього є слабе магнітне поле, хоч планета обертається повільно. У Венери і Землі відносні розміри залізних ядер менше, ще менше - у Марса, причому, якщо у Землі і Венери є шар рідкого заліза на поверхні ядра, то у Марса такого рідкого шара немає. Тому у Землі є магнітне поле, а у Марса - немає. У Венери також немає магнітного поля, але по іншій причині - вона уже дуже повільно обертається навколо осі.

Особливо малі відносні розміри ядер у планет-гігантів, причому це, найвірогідніше, не залізні, а каменисті ядра. У Юпітера і Сатурна ці ядра оточені шаром металевого водня (за рахунок чого в поєднанні з швидким обертанням є могутні магнітні поля). Уран і Нептун дещо менш масивні, і такого шара у них немає. Магнітне поле Урану має інакшу природу: пов'язано з розчином аміаку у воді (є носії заряду - іони амоній і гидроксила).

Джерела енергії в сонячній системі

Сонці - основне джерело енергії на поверхні тіл Сонячної системи.

Енергія планетних надр - для температурного балансу на поверхні тіл має вельми обмежене і, як правило, локальне значення (поблизу вулканів в моменти вивержень), але приводить в рух механізм тектоніки плит і тому перетворює вигляд Землі; має також значення для Юпітера, Сатурна, Нептуна, Венери і, можливо, для деяких інших великих небесних тіл.

Енергія обертання планет в поєднанні з сонячною енергією приводить в рух атмосферу, створює магнітне поле і, можливо, коректує тектоніку плит; особливо велике значення має для планет-гігантів.

Енергія приливів - має істотне значення для великих і близьких супутників Юпітера, викликаючи вулканизм (Іо) або менш значне розігрівання надр (Європа). Енергія приливів зумовлена обертанням небесних тіл або їх орбітальним рухом, а тому не самостійна.

Енергія зіткнень небесних тіл (енергія їх орбітального руху) - основна енергія, що міняє вигляд поверхні більшості дрібних і среднеразмерних тіл Сонячної системи (Меркурій, Марс, Плутон, Місяць і багато які інші супутники планет, а також астероїди і кометние ядра).

Клімат на планетах і безперервно жила зона

Не тільки відстань від планети до Сонця, але і особливості обміну вуглекислим газом між атмосферою і сушею пояснюють, чому Венера позбавилася води і розжарилася, Марс змерз, а Земля залишилася придатною для життя [Кастинг і інш., 1988].

Для земної атмосфери характерний буферний ефект, регулюючий її температуру. Зворотний зв'язок забезпечується карбонатно-силікатним геохімічним циклом (див. розділ про Землю), що відповідає за 80% обміни вуглекислим газом. 20% обміни забезпечені рослинами (фотосинтез забирає вуглекислий газ, а при диханні і гнитті він виділяється). Якби не живі організми, що засвоюють вапно в океані, вапно б осаждалась на дні сама, але при трохи більшій концентрації вуглекислого газу в атмосфері і вапні в океані. Температура атмосфери була б на 10% вище, але катастрофи б не було. Отже, не життя головне, а силикатно-карбонатний цикл!

На Марсі кругообіг вуглекислоти був порушений, і все вапно виявилося в гірських породах. Марс змерз насамперед не через віддаленість від Сонця, а через свій маленький розмір. Саме через це не було тектоніки плит, і вуглекислий газ не виділявся в атмосферу. Значить, не було і парникового ефекту. Марс теоретично може оживати лише на якийсь час після ударів гігантських метеоритів або вивержень вулканів (коли в атмосферу поступає відразу багато вуглекислого газу). Якби Марс був масивнішим, то був би жилий. Він міг бути жилий і в далекому минулому, коли ще не вихолонув. У далекому майбутньому він також на якийсь час зможе що "оживається" через збільшення светимости Сонця.

На Венері через близькість до Сонця (через фотодиссоциації воду) випарувався водень, не стало води, вуглекислий газ перестав з дощами вимиватися і весь скупчився в атмосфері. Без вуглекислого газу Венера була б холодніше за Землю. Не виключено, що на ранніх етапах свого розвитку (до повної фотодиссоциації води) Венера була придатною для життя.

Безперервно жила зона в Сонячній системі розташована від 0,95 до 1,5 а. е.; в ній - Земля і Марс [Кастинг і інш., 1988].

Жилі можуть виявитися і деякі супутники планет (наприклад, Європа, де під шаром льоду в океані можуть мешкати хемосинтетики) - за рахунок розігрівання надр приливними силами.

Светимость Сонця зростає на 1% кожні 100 мільйонів років, і через 1 мільярд років з Землі почне зникати вода. Розігрівання планети буде відстрочене карбонатно-силікатним циклом, але лише на якийсь час.

Як вже говорилося, недавно робилися заяви про "відкриття" слідів живих організмів в метеоритах і широкому поширенні життя на планетах Сонячної системи в минулому [Жмур і інш., 1997]. Таким чином, існують дві принципово різні крайні точки зору на життя у Всесвіті.

По-перше, іноді вважається, що життя - дуже рідке явище, для її виникнення і підтримки потрібно унікальна комбінація умов: рідка вода, початковий концентрований розчин органічних речовин абиогенного походження, помірний притока сонячної і т. п. енергії, атмосфера з озоном, помірним кількістю вуглекислого газу і т. п., тектоніка плит, силикатно-карбонатний цикл, тривале існування стабільних умов і т. п. Згідно з цією точкою зору, життя не може перенестися з планети на планету (інакше як на космічних кораблях, тобто при наявності розуму). Земля - це унікальна планета і в Сонячній системі, і в найближчому зірковому оточенні Сонця, і, можливо, в Нашій Галактиці, а те і у Всесвіті...

Прихильники протилежної точки зору готові бачити життя скрізь: на Венері в минулому, на Марсі (на поверхні в смузі танення полярних шапок, в глибині грунту в інших місцях, а також скрізь на поверхні в минулому), під льодом на Європі - супутникові Юпітера. Є уявлення, що воду при низьких температурах може замінити інший розчинник (рідкий аміак, сірка і т. п.), а замість вуглецевих ланцюжків можуть бути кремнієві або якогось інакшого складу хімічні ланцюги. Життя на інакшій хімічній базі може розвиватися і в концентрованих газах. Тоді населені можуть бути атмосфери планет-гігантів і деякі їх супутники, а також початкова газово-пилевое хмара навколо Сонця... Спори, сім'я і т. п. освіти можуть ніби перенестися з планети на планету і внаслідок тиску світла, і в метеоритах, вибитих з планет під час зіткнень зі значними небесними тілами.

Поки польоти автоматичних апаратів на Венеру і Марс не порадували прихильників другої точки зору. Марс, однак, в цьому відношенні не вичерпаний, і великі надії покладаються на політ людини в першому-другому десятиріччі XXI віку. Важливий також сам факт існування протягом декількох днів розумного життя на Місяці. Значить, завдяки розуму, життя може перенестися з одного небесного тіла на інше. До речі, американські космонавти, оглядаючи обшивку раніше запущеного на Місяць автомата, виявили занесену із землі колонію бактерій. Бактерії харчувалися цією обшивкою і вціліли під жорсткими космічними променями сонячного і галактичного походження.