Атмосферы Солнечной системы: kiri2ll — LiveJournal
- Кирилл Размыслович (kiri2ll) wrote,
Кирилл Размыслович
kiri2ll
Атмосфера Меркурия конечно является весьма условным понятием. Она представляет собой набор захваченных атомов солнечного ветра. Атмосферы Марса и Венеры в целом похожи по своему составу, вот только несопоставимы по объему: давление на поверхности красной планеты примерно в девять тысяч раз меньше, чем на Венерe. Земля, в атмосфере которой превалируют азот и кислород, стоит особняком среди своих соседей. Что касается больших тел, то в их газовых оболочках доминирует водород. У ледяных гигантов (Уран и Нептун) также велика доля гелия и метана.Но планеты являются не единственными телами Солнечной системы, обладающими газовыми оболочками. Титан это единственный спутник в Солнечной системе с полноценной атмосферой. Причем какой! Давление на его поверхности в 1.5 раза больше, чем на Земле.Атмосфера Плутона тоже в основном состоит из азота. Но она является сезонной. Плутон обладает очень вытянутой орбитой. Когда он удаляется от Солнца, его атмосфера вымерзает. Когда приближается — снова возрождается. Вполне вероятно существуют и другие объекты пояса Койпера, обладающие подобной сезонной атмосферой.
Астрономы уточнили размеры кометы Бернардинелли — Бернштейна
В ходе наблюдений, выполненных при помощи комплекса радиотелескопов ALMA, астрономы сумели уточнить размер и альбедо долгопериодической кометы C/2014…
Астрономы заглянули в сердце галактики NGC 7582
Эти изображения были получены при помощи приемника MUSE, установленного на Очень Большом телескопе ESO (VLT). Они демонстрируют центральный регион…
Сталкивающиеся галактики Arp 282
Представленное изображение было опубликовано группой сопровождения миссии «Хаббл». Оно демонстрирует взаимодействующую пару галактик Arp…
Remove all links in selection
Remove all links in selection{{ bubble.options.editMode ? ‘Save’ : ‘Insert’ }}
{{ bubble.options.editMode ? ‘Save’ : ‘Insert’ }}
Photo
Hint http://pics.livejournal.com/igrick/pic/000r1edq
Планеты земной группы — урок. География, 5 класс.
Планеты земной группы:
- находятся ближе к Солнцу;
- состоят из твёрдого вещества;
- имеют небольшие размеры;
- медленно вращаются вокруг своей оси.
Ближе всего к Солнцу находится Меркурий. Заметить Меркурий трудно, так как солнечные лучи мешают его рассмотреть. У Меркурия нет атмосферы. Температура поверхности планеты сильно изменяется: от \(–\)\(170\) °С ночью до \(+430\) °С днём. Спутников Меркурий не имеет.
Меркурий намного меньше Земли, по размерам и массе он похож на Луну. Поверхность также сходна с лунной: много кратеров (диаметром до \(200\) км) и гор (высотой до \(4000\) м).
Диаметр Меркурия — \(4880\) км. Расстояние от Меркурия до Солнца — \(58\) млн км. Полный оборот вокруг Солнца Меркурий делает за \(88\) земных суток. Сутки на самой маленькой планете земной группы равны \(59\) земных суток.
Название планета получила в честь бога Меркурия.
Меркурий — в древнеримской мифологии бог-покровитель торговли, сын бога неба Юпитера. К его атрибутам относятся жезл кадуцей, крылатые шлем и сандалии, а также часто денежный мешочек.
Вторая от Солнца планета Солнечной системы — Венера. По размерам Венера сходна с Землёй, поэтому её иногда называют «сестрой планеты Земля».
С нашей планеты поверхность Венеры не удаётся рассмотреть из-за плотной атмосферы, которая состоит в основном из углекислого газа. Очень густые облака пропускают мало солнечного света. Атмосфера удерживает тепло, поэтому температура поверхности Венеры больше, чем у Меркурия, она в течение суток достигает \(+470\) °С.
На поверхности Венеры есть горы и равнины. Естественных спутников у планеты нет.
Год на Венере длится \(225\) земных суток, один оборот вокруг своей оси — \(243\) земных суток. Диаметр Венеры — \(12100\) км, среднее расстояние до Солнца — \(108\) млн км.
Планета получила своё название в честь богини Венеры.
Венера — в римской мифологии богиня красоты, плодородия и процветания.
Земля — третья от Солнца планета. Пятая по размеру среди всех планет Солнечной системы. Она является также крупнейшей по диаметру, массе и плотности среди планет земной группы.
Атмосфера Земля состоит из газов, необходимых для развития жизни: азот, кислород, углекислый газ и других.
Земля имеет огромное количество воды (более \(70\) % поверхности планеты). Это её отличает от других планет.
Год на Земле составляет \(365\) суток. Расстояние от планеты до Солнца — около \(150\) млн км. Диаметр Земли — \(12742\) км.
Земля имеет один-единственный спутник — Луну.
Марс — четвёртая планета от Солнца. Поверхность Марса можно наблюдать с помощью любительских телескопов. Марс отличается от других планет красно-бурым цветом. Снимки, полученные с космических аппаратов, говорят о том, что поверхность планеты является безжизненной пустыней, которая покрыта песком и камнями. Красноватый цвет Марса объясняется железом, которым очень богат грунт планеты.
Земля в \(2\) раза больше Марса в диаметре и в \(10\) раз больше по массе.
Температура планеты изменяется от \(–\)\(130\) °С до \(+15\) °С. На полюсах Марса существуют ледяные шапки. Учёные считают, что раньше на планете была вода, так как на её поверхности видны высохшие русла рек.
Атмосфера Марса очень разрежена, она состоит в основном из углекислого газа.
Фобос и Деймос
Марс имеет два спутника — Фобос («Страх») и Деймос («Ужас»).
Год на Марсе длится \(687\) земных суток, оборот около своей оси планета делает примерно за \(24\) часа. Расстояние до Солнца — \(228\) млн км, диаметр планеты — \(6790\) км.
Марс — бог войны в римской мифологии.
состав, строение, объекты, небесные тела, названия планет и их расположение в Солнечной системе
Солнечная система — звёздная система в галактике Млечный Путь, включающая Солнце и естественные космические объекты, обращающиеся вокруг него: планеты, их спутники, карликовые планеты, астероиды, метеороиды, кометы и космическую пыль.
Строение Солнечной системы
В состав солнечной системы входит восемь основных планет и пять карликовых, вращающихся приблизительно в одной плоскости. По своим физическим свойствам планеты делятся на земную группу и планеты-гиганты.
Планеты земной группы относительно небольшие и плотные, состоят из металлов и минералов. К ним относятся:
- Меркурий,
- Венера,
- Земля,
- Марс.
Планеты-гиганты во много раз больше других планет, они состоят из газов и льда. Это:
- Юпитер,
- Сатурн,
- Уран
- Нептун.
Орбита Земли делит солнечную систему на две условные области. Во внутренней находятся ближайшие к Солнцу планеты — Меркурий и Венера. Во внешней области — более удалённые от Солнца, чем Земля: Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.
Пространство между орбитами Марса и Юпитера, а также за Нептуном (пояс Койпера) занимают малые небесные тела: малые планеты и астероиды. Также по пространству Солнечной системы курсируют кометы и потоки метеороидов.
Рассмотрим планеты солнечной системы по порядку.
Состав Солнечной системы
Объекты Солнечной системы в сравнительном масштабеИсточник: livejournal.com
Солнце
Источник: stock.adobe.com
Звезда класса «жёлтый карлик». 98% массы Солнца приходится на водород и гелий, но в нём также содержатся все известные химические элементы. Солнце ярче, чем 85% звёзд в галактике, а температура его поверхности превышает 5 700°C.
Солнце почти в 110 раз больше Земли, а его масса в тысячу раз превосходит массу всех планет, вместе взятых. Именно благодаря солнечному свету и теплу на Земле существует жизнь.
<<Форма демодоступа>>
Меркурий
Самая близкая к Солнцу и самая маленькая планета солнечной системы — Меркурий лишь немного больше Луны. Меркурий получает в семь раз больше тепла и света, чем Земля, поэтому температура его поверхности колеблется от +430°C днём до −190°C ночью. Это самый большой температурный перепад в солнечной системе.
Несмотря на то что люди наблюдали Меркурий на небе с древнейших времён, известно о нём немного. Первый снимок его поверхности был получен только в 1974 году. Она оказалась покрыта многочисленными кратерами и скалами.
Источник: mks-onlain.ru
Атмосфера практически отсутствует — возможно, причиной тому солнечное излучение, а может быть, небесное тело такого размера просто не в состоянии удерживать плотную газовую оболочку.
Поскольку для оборота вокруг Солнца Меркурию нужно пройти гораздо меньшее расстояние, чем Земле, год на нём значительно короче — всего 88 земных суток. За один меркурианский день успевает пройти более двух местных лет. Поскольку ось вращения планеты почти не наклонена, год на ней не делится на сезоны.
Меркурий назван по имени древнеримского бога торговли и хитрости.
Венера
Венера — вторая планета от Солнца и ближайшая к Земле. Венеру иногда называют «близнецом» нашей планеты: её размеры и масса очень близки к земным. Однако на этом сходство заканчивается.
Венера окутана очень плотным слоем облаков, за которыми невозможно разглядеть поверхность. Из-за парникового эффекта она нагревается до 480°C — абсолютный рекорд для солнечной системы. Облака проливаются кислотными дождями и пропускают только 40% солнечного света, поэтому на планете царит вечный сумрак.
Из-за сильнейшего атмосферного давления (как на глубине 900 метров в земных океанах) ни один исследовательский аппарат, отправленный на Венеру, не просуществовал дольше двух часов. Тем не менее учёным удалось узнать, что атмосфера планеты на 94% состоит из углекислого газа, а состав грунта не отличается от других планет земной группы. На Венере много вулканов, но почти нет кратеров — все метеориты сгорают в плотной атмосфере.
Фото с поверхности Венеры, выполненные аппаратом «Венера-13», 1982Источник: mks-onlain.ru
День на Венере длится дольше, чем на любой другой планете — около 243 земных суток. Продолжительность года чуть уступает дню — 225 земных суток. Как и на Меркурии, сезонов на Венере нет.
Облака Венеры хорошо отражают солнечный свет, поэтому на земном небе планета светится ярче других. Возможно, именно поэтому древние римляне связали её с богиней красоты и любви. Примечательно, что Венера — одна из двух планет солнечной системы, вращающихся вокруг оси по часовой стрелке.
Земля
Земля — третья планета от Солнца и крупнейшая в земной группе. Уникальные условия Земли позволили развиться на планете жизни.
Атмосфера Земли состоит из азота (78%), кислорода (21%), углекислого и других газов (1%). Кислород и азот — необходимые вещества для строительства ДНК. Озоновый слой атмосферы поглощает солнечную радиацию. Кислород на Земле синтезируют растения из углекислого газа. Не будь их, наша планета напоминала бы Венеру. С другой стороны, некоторое количество CO2 в атмосфере обеспечивает на Земле комфортную для жизни температуру.
70% поверхности Земли покрыты водой. В отличие от Луны и Меркурия, на Земле очень мало кратеров. Учёные считают, что они исчезли под воздействием ветра и эрозии почвы.
Из-за наклона Земной оси (23,45°) на Земле хорошо различимы сезоны года. Для оборота вокруг своей оси Земле требуется чуть менее 24 часов — это самый короткий день среди планет земной группы.
Земля имеет спутник — Луну. Её размер составляет ¼ земного диаметра, что довольно много для спутника. Притяжение Луны влияет на земную воду, вызывая приливы и отливы. Вращение Луны вокруг своей оси и вокруг Земли синхронно, поэтому Луна всегда обращена к Земле только одной стороной.
Восход Земли над Луной. Фото астронавта Уильяма Андерса, 1968Источник: wikipedia.org
Земля — единственная планета, название которой не связано с мифологией. И русское «земля», и английское «earth», и латинское «terra» обозначают почву или сушу.
Марс
Марс — четвертая планета от Солнца — меньше Земли почти в два раза. Долгое время считалось, что на красной планете существует жизнь. Люди наблюдали на его поверхности объекты, казавшиеся им постройками, дорогами и даже гигантскими скульптурами. Однако на поверку марсианская цивилизация оказалась обманом зрения. Многочисленные исследовательские миссии пока тоже не подтвердили наличие какой-либо жизни на поверхности планеты.
Фото с поверхности Марса, выполненное марсоходом «Curiosity», 2017Источник: nasa.gov
Атмосфера Марса по составу напоминает венерианскую — 95% углекислого газа. Но поскольку она очень тонкая и разреженная, парникового эффекта не возникает, поэтому максимальная температура поверхности планеты — около 0°C, а атмосферное давление в 160 раз меньше, чем на Земле. В составе марсианской атмосферы есть водяной пар, а на полюсах лежат шапки ледников, но жидкой воды на поверхности нет.
И всё же учёные считают Марс самой перспективной планетой для освоения, поскольку погодные условия на ней довольно приемлемы для человека. Если не считать низкое содержание кислорода в атмосфере, радиацию и пылевые бури, длящиеся по несколько месяцев. На Марсе находится самая высокая гора в солнечной системе — вулкан Олимп, высота которого 27 километров. Это в три раза выше Эвереста, высочайшей горы Земли.
Из-за удалённости от Солнца год на Марсе почти в два раза длинней земного. Скорость вращения вокруг своей оси почти такая же, как на Земле, так что сутки длятся 24 часа 40 минут. Наклон оси Марса составляет 25,2°, а значит, на нём, как и на Земле, существуют сезоны.
Марс имеет два спутника — Фобос и Деймос, представляющие собой бесформенные каменные глыбы сравнительно небольших размеров. Из-за красного цвета древние римляне назвали планету именем бога войны.
Юпитер
Юпитер, самая большая из планет-гигантов, отделена от Марса поясом астероидов. Масса Юпитера в два раза больше, чем масса всех остальных планет, лун, комет и астероидов системы вместе взятых. По яркости на земном небе он уступает только Венере. Люди наблюдали его с древнейших времён и связывали с сильнейшими богами своих пантеонов. Юпитер — имя римского царя богов.
Юпитер является газовым гигантом. Коричневые и белые полосы — это облака соединений серы, которые движутся в атмосфере планеты с чудовищной скоростью. Большое красное пятно Юпитера — гигантский вихрь. С момента его обнаружения в 1664 году он стал заметно меньше, но и теперь в несколько раз превосходит Землю по размерам.
О структуре планеты учёные пока только догадываются. Предположительно она состоит из газов, плавно переходящих в металлическое состояние по мере приближения к ядру. Считается, что ядро Юпитера каменное. Сильнейшее в системе магнитное поле Юпитера воздействует на частицы в миллионах километрах вокруг и даже достигает орбиты Сатурна. Это одна из причин огромного числа спутников у планеты.
Крупнейшие спутники Юпитера.Источник: mks-onlain.ru
В 1610 году астроном Галилео Галилей обнаружил четыре крупнейших спутника Юпитера. В наше время известно 79 объектов, вращающихся вокруг планеты. Некоторые из них напоминают Луну, другие выглядят как большие астероиды. Особый интерес представляет Ио — планета с мощнейшими в системе вулканами. Более мелкие частицы образуют вокруг Юпитера кольца, хотя они не так заметны, как у соседнего Сатурна.
Сатурн
Шестая планета от Солнца. Как и спутники Юпитера, Сатурн был обнаружен Галилеем в начале XVII века. На сегодняшний день эта планета остаётся одной из наименее изученных.
Атмосфера Сатурна состоит из водорода (96%) и гелия (4%) с незначительными вкраплениями других газов. Скорость ветра на Сатурне достигает 1 800 км/ч — это самые сильные ветра в системе. Облака в его атмосфере тоже образуют полосы и пятна гигантских вихрей, хоть и менее заметные, чем на Юпитере.
О происходящем за атмосферным слоем планеты известно мало. Предположительно, в центре находится металлосиликатное ядро, окружённое спрессованными до состояния металла газами, плотность которых уменьшается по мере удаления от ядра.
Планета находится в 9,5 раз дальше от Солнца, чем Земля, и делает оборот вокруг звезды за 29,5 земных лет. Наклон оси Сатурна напоминает земной. По скорости вращения вокруг своей оси Сатурн уступает только Юпитеру. Как и у других газовых гигантов, скорость вращения на разных широтах у планеты разная. Это происходит потому, что поверхность Сатурна текучая, а не твёрдая. Плотность Сатурна так мала, что он мог бы плавать на поверхности воды.
Главная особенность Сатурна — впечатляющая система из семи колец. Они состоят из миллиардов ледяных осколков, которые отлично отражают свет, а потому хорошо заметны. Радиус колец огромен — 73 000 километров, а толщина — всего 1 километр. Считается, что эти кольца — осколки спутника, разрушенного гравитацией планеты.
Недавние исследования показали, что вокруг Сатурна вращаются 82 спутника — на данный момент это рекорд солнечной системы (до 2016 года лидером считался Юпитер). Все спутники покрыты льдом. Крупнейший, Титан, имеет плотную азотистую атмосферу и озёра жидкого метана на поверхности. На другом спутнике, Энцеладе, обнаружена жидкая вода, выталкиваемая на поверхность гейзерами. Это делает его крайне интересным объектом для изучения.
Сатурн назван именем древнеримского бога времени, отца Юпитера.
Уран
Седьмая планета от Солнца. Уран был открыт сравнительно недавно — в 1781 году. В 1986 году его достиг единственный космический аппарат — «Вояджер-2».
Атмосфера планеты окрашена в однородный сине-зелёный цвет. Учёные предполагают, что такой её делает метан. Ядра Урана и Нептуна предположительно состоят изо льдов, поэтому их называют «ледяными гигантами». Уран — самая холодная планета в системе: средняя температура его поверхности составляет −224°C. Скорость ветра на Уране достигает 900 км/ч. Солнечный свет летит до Урана чуть менее трёх часов, а год на планете равен 84 земным.
Как и Сатурн, Уран окружён кольцами. Они не столь яркие и расположены под углом около 90° к орбите, в то время как сама планета вращается «на боку» (угол отклонения оси — 99°). В результате половину уранианского года на южном полушарии длится день, а на южном — ночь. А следующие полгода — наоборот.
Подобно Венере, Уран вращается вокруг своей оси по часовой стрелке. На настоящий момент известно 23 спутника Урана, все покрыты льдом. Уран назван именем древнегреческого бога неба, отца Сатурна, и продолжает «семейную» линию.
Нептун
Нептун находится так далеко, что его нельзя увидеть с Земли невооружённым глазом. Он был открыт в 1846 году, когда астрономы искали планету, вызывающую орбитальные отклонения Урана.
Достоверные данные о Нептуне получены «Вояджером-2» в 1989 году. Верхние слои его атмосферы состоят из водорода (80%), гелия (19%) и метана (1%). Именно обилием метана объясняется сине-голубое свечение планеты.
Раз в несколько лет в атмосфере планеты появляются и исчезают тёмные пятна штормов. Предположительно в центре Нептуна — ледяное ядро, а мантия состоит из жидкой смеси воды и аммиака. Средняя температура поверхности — −214°С.
Солнечный свет достигает Нептуна почти за 5 часов, а нептунианский год равен 165 земным. Полный оборот вокруг своей оси планета делает довольно быстро — сутки длятся всего 17 часов. Наклон оси Нептуна близок к земному — 28°.
На настоящий момент учёные знают о 14 спутниках Нептуна, лишь один из которых (Тритон) обладает сферической формой. Это единственный в системе крупный спутник с обратным вращением. У Нептуна есть три кольца, хотя выражены они слабо.
За глубокий синий цвет планета была названа именем древнеримского бога морей.
Учите астрономию вместе с домашней онлайн-школой «Фоксфорда»! По промокоду
ASTRO10112021 вы получите бесплатный доступ на одну неделю к курсу астрономии за 10 и 11 классы.Другие объекты Солнечной системы
Помимо планет и их спутников, в солнечную систему входит множество малых небесных тел — карликовых планет, астероидов, комет и метеороидов.
Большинство астероидов сосредоточено в поясе между орбитами Марса и Юпитера. Это объекты неправильной формы, состоящие из металлов и силикатов. Хотя некоторые астероиды даже имеют собственные спутники, их масса слишком мала, чтобы удерживать атмосферу. Крупнейшие — карликовая планета Церера, астероиды Паллада, Веста и Гигея.
Фото объектов астероидного пояса; NASA, 2011Источник: wikipedia.org
За орбитой Нептуна расположен пояс Койпера — средоточие ещё почти неизученных объектов. Самым крупным из них являются карликовая планета Плутон со спутником Хароном.
Фото поверхности Плутона, выполненное аппаратом New Horizons, 2015Источник: wikipedia.org
Под действием гравитации планет орбиты астероидов могут меняться и пересекаться. Иногда это приводит к столкновению. Планеты притягивают метеорные тела — обломки небесных тел. Если атмосфера планеты плотная — они сгорают при падении, но самые крупные всё же достигают поверхности, образуя кратеры. Последний известный случай падения метеорита на Землю произошёл в Челябинской области в 2013 году.
Кометы — малые небесные тела, движущиеся по вытянутым орбитам. Они состоят из замёрзших газов и космической пыли. По мере приближения к Солнцу частицы вещества нагреваются, образуя горящую голову и хвост кометы. Самая известная комета — Галлея — обращается вокруг Солнца за 76 лет.
Постепенно кометы разрушаются, превращаясь в поток более мелких частиц — метеороидов. Из-за небольших размеров они легко притягиваются планетами, но сгорают в плотной атмосфере. Горящие метеоры выглядят с Земли как падающие звёзды. Поэтому метеорный поток в просторечии называют звездопадом.
Движение объектов солнечной системы
Все объекты солнечной системы вращаются вокруг Солнца по эллиптическим орбитам. Наиболее близкую к Солнцу точку орбиты называют перигелием, а самую удалённую — афелием.
Орбиты планет расположены приблизительно в одной плоскости, поэтому периодически на Земном небе можно наблюдать Парад планет — явление, при котором несколько небесных тел будто бы выстраиваются в одну линию на небольшом угловом расстоянии друг от друга.
Межпланетное пространство
Планеты вращаются не в абсолютной пустоте — пространство между ними заполнено малыми небесными телами, вращающимися по собственным орбитам, блуждающими кометами, потоками метеорных тел и космической пылью.
Кроме того, Солнце излучает мощнейший поток заряженных частиц, называемый «солнечным ветром». Он распространяется по системе с чудовищной скоростью — до 1 200 км/с. Именно солнечный ветер порождает магнитные бури, полярные сияния и радиационные пояса планет.
Расположение Солнечной системы в Галактике
Положение Солнечной системы в Галактике
Солнце — одна из 200 миллиардов звёзд Млечного Пути, оно находится в одном из его спиральных рукавов — рукаве Ориона — на расстоянии 27 000 световых лет от центра Галактики.
Как планеты вращаются вокруг Солнца, так и Солнце вращается вокруг центра Галактики. Солнечная система движется сквозь космическое пространство со скоростью в 250 км/с — это в сотни тысяч раз быстрее самого мощного сверхзвукового самолёта.
Полный оборот вокруг центра Млечного Пути солнечная система совершает за 226 миллионов лет — эта величина называется галактическим годом.
Изучение Солнечной системы
Долгое время человечество было убеждено, что все звёзды и планеты вращаются вокруг Земли. Система мира с неподвижной Землёй в центре была разработана греческим учёным Птолемеем во 2 веке до нашей эры и просуществовала более полутора тысяч лет.
В 1453 году польский астроном Николай Коперник доказал, что Земля, как и другие планеты (на тот момент их было известно шесть), вращаются вокруг Солнца. Однако вплоть до XVII века церковь считала это учение ересью и боролась с его последователями.
Одним из них был итальянский монах Джордано Бруно. В 1584 году он опубликовал исследование, в котором утверждал, что Вселенная бесконечна, а Солнце подобно остальным звёздам, просто находится гораздо ближе к Земле. Бруно был схвачен инквизицией и приговорён к сожжению на костре как еретик.
Другим последователем Коперника стал итальянский учёный Галилео Галилей. Он создал первый телескоп, который позволил увидеть кратеры Луны, пятна на Солнце, открыть четыре спутника Юпитера и установить, что планеты вращаются вокруг своей оси. Чтобы не повторить судьбу Бруно, Галилей был вынужден отречься от своих идей.
В XVII веке немецкий астроном Иоганн Кеплер открыл законы движения планет — ему удалось установить связь между скоростью вращения планеты и её расстоянием от Солнца. Его идеи воспринял знаменитый английский физик Исаак Ньютон, создатель теории всемирного тяготения.
В XVIII—XIX веках открытия в области оптики позволили создать более мощные телескопы, которые позволили учёным узнать больше о солнечной системе. Были открыты планеты Уран и Нептун.
В 1951 году Советский Союз вывел на орбиту Земли первый искусственный спутник. С этого момента началась Космическая эра — эпоха практического изучения солнечной системы.
В 1961 году Юрий Гагарин стал первым человеком, побывавшем в космосе, а в 1969 году космический корабль «Аполлон-11» доставил людей на Луну.
В 1970-х годах Советский Союз и США запустили несколько десятков аппаратов для исследования Марса, Венеры и Меркурия, а запущенные в 1980-х аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2» позволили получить данные о дальних планетах — Юпитере, Сатурне, Уране, Нептуне и их спутниках. Большую роль в изучении солнечной системы сыграл вывод на орбиту Земли космического телескопа «Хаббл» в 1990 году.
В нынешнем десятилетии космические агентства разных стран планируют пилотируемый полёт на Марс. Экспедиция на другую планету станет величайшим событием в истории освоения солнечной системы. И всё же пока человечество находится в самом начале пути изучения космоса.
Особенности планет Солнечной системы
☰
У планет, входящих в состав Солнечной системы, есть общие особенности. Все они возникли примерно одновременно, движутся по орбитам вокруг Солнца в одном направлении, вращаются вокруг своей оси.
Однако, несмотря на сходства, ни одна планета Солнечной системы не похожа не другую. Хотя все планеты делят на две группы — планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) и планеты гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун). Планеты земной группы образованы из твердого вещества, а планеты-гиганты — из газообразного и жидкого.
Меркурий — это самая маленькая и наиболее близко расположенная к Солнцу планета Солнечной системы. Поверхность меркурия немного напоминает лунную. На нем есть кратеры, почти отсутствует атмосфера. Однако там очень сильные перепады температуры. Минимальная ниже –180 °C, а максимальная больше +400 °C.
Венера — вторая от Солнца планета. Там очень высокая температура, более +450 °C, в атмосфере содержится большое количество углекислого газа. То, что температура выше, чем на Меркурии, связано с парниковым эффектом из-за углекислого газа.
Земля — уникальная планета, на ней есть жизнь, которая оказывает влияние на планету.
Марс достаточно маленькая планета, атмосфера на нем разрежена. На Марсе есть кратеры, вулканы, равнины, полярные ледники. Средняя температура около –60 °C, а максимальная –5 °C. В атмосфере преобладает углекислый газ.
Юпитер — самая большая планета в Солнечной системе. На ней происходят такие атмосферные явления как штормы, молнии, полярные сияния.
Сатурн вторая по величине планета Солнечной системы. Он примечателен кольцом спутников вокруг планеты. Это также газовая планета, как и Юпитер. В составе преобладает водород.
На Уране много льда, поэтому эту планету, также как и Нептун, называют ледяным гигантом. На Уране температура может опускаться ниже –200 °C. Он считается самой холодной планетой Солнечной системы.
Несмотря на то, что Нептун находится дальше от Солнца, чем Уран, температура на нем немного выше. У Нептуна очень много тепла в его центре.
Раньше к планетам Солнечной системы относили Плутон, однако сейчас его считают крупным объектом пояса астероидов (пояс Койпера), находящихся дальше Нептуна.
Радиофизические свойства поверхностей и атмосфер планет внутренней солнечной системы
Планеты Меркурий, Венера и Марс вместе с Землей занимают внутреннюю часть Солнечной системы и наиболее доступны для исследований. Именно эти планеты вместе с Луной в первую очередь исследуются радиоастрономическими, радиолокационными методами и при помощи космических станций. Ближайшей к Солнцу планетой является Меркурий; самой удаленной от Солнца планетой внутренней части Солнечной системы является Марс.В табл. 2 указаны размеры планет (максимальный радиус планеты), расстояние каждой планеты от Солнца, а также максимальное и минимальное расстояния от планеты до Земли.
| Планета | Радиус экватора | Среднее расстояние от планет до Солнца, 106 км | Расстояние от Земли до планет, км | |
|---|---|---|---|---|
| км | относительно радиуса Земли | |||
| Земля | 6370 | 1 | 149,6 | — |
| Луна | 1740 | 0,27 | 149,6 | 384400 |
| Меркурий | 2500 | 0,38 | 57,9 | (92—207)·106 |
| Венера | 6060 | 0,95 | 108,2 | (39—258)·106 |
| Марс | 3300 | 0,52 | 228,0 | (56—398)·106 |
Ближайшая планета внешней части Солнечной системы — Юпитер удалена от Солнца на расстояние, в пять раз большее чем расстояние от Солнца до Земли. Расстояние от Земли до планет внешней части Солнечной системы в несколько раз превышает расстояние до планет внутренней части Солнечной системы, что существенно усложняет условия исследования планет внешней части Солнечной системы.
Рассмотрим кратко основные радиофизические параметры поверхностей и атмосфер Луны и планет внутренней части Солнечной системы, численные данные этих параметров сведены в табл. 3.
Лунная поверхность представляет собой темный сухой материал, несколько отличающийся по химическому составу от земных пород. Более твердую поверхность Луны покрывает осколочно-пылевой слой, названный реголитом. Плотность реголита наименьшая на поверхности и возрастает с глубиной, а общая толщина слоя колеблется от 40 см до 40 м. Советский исследователь В. С. Троицкий первый на основании радиолокационных наблюдений Луны предсказал, что поверхность Луны достаточно плотная, а не представляет собой толстый слой пыли, как думали ранее. Предсказания В. С. Троицкого полностью оправдались: когда первый лунный астронавт Н. Армстронг с опаской сделал первый шаг по Луне, оказалось, что грунт Луны достаточно прочен, и обувь астронавта погрузилась в пыль не более чем на 2 см. Характерной особенностью лунной поверхности является наличие кратеров — кольцевых горных образований. Большие равнины на поверхности Луны исследователи назвали «морями».
| Планета | Характер поверхности | Максимальная температура поверхности, Т, °С | Коэффициент отражения поверхности | Атмосферное давление вблизи поверхности, Па | Коэффициент преломления тропосферы n | Электронная плотность ионосферы, э/см3 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Земля | Вода, суша | 58 | 0,40 | 105 | 1,00031 | 106 |
| Луна | Реголит, скалы, пыль | 130 | 0,06 | 1,0 | 1,00000 | 103 |
| Меркурий | Скалы, пыль | 420 | 0,06 | 102 | 1,00000 | 1,5·103 |
| Венера | Скалы | 480 | 0,12 | 9,2·106 | 1,01400 | 5·105 |
| Марс | Равнина | 30 | 0,07 | 6·102 | 1,00008 | 105 |
Первые сведения о строении поверхности обратной, невидимой с Земли, стороны Луны были получены с помощью межпланетной станции, запущенной 4 октября 1959 г. Неоднократные радиолокационные исследования Луны, проводившиеся на УКВ различной длины, позволили оценить электрические параметры ее поверхности. По своим электрическим свойствам поверхность Луны близка к пустыням на Земле. Вода на поверхности Луны отсутствует. Давление атмосферы вблизи поверхности Луны не превышает 1 Па. Луна не обладает существенным магнитным полем.
Оказалось, что плотность электронов вблизи поверхности Луны больше, чем в космосе, и достигает 103 э/см3. Поэтому говорят, что Луна имеет ионосферу.
Меркурий наиболее близко расположен к Солнцу. Радиолокационные отражения, полученные от поверхности Меркурия, указывают на то, что характер и электрические параметры его поверхности близки к поверхности Луны. Меркурий имеет очень разреженную атмосферу (атмосферное давление у поверхности около 100 Па), состоящую из тяжелых инертных газов: криптона, аргона и ксенона. Максимальная плотность электронов составляет 1,5·10
Венера по размеру, расстоянию от Солнца и протяженности атмосферы больше других планет похожа на Землю. Исследования планеты Венеры радиолокационным методом на волнах длиной от 3 см до 8 м показали, что ее поверхность имеет гористые участки и так же шероховата, как поверхность Луны. Проводимость поверхности ничтожно мала, а средняя диэлектрическая проницаемость такая же, как у скальных пород Земли.
Основной компонентой атмосферы Венеры является углекислый газ. Плотность атмосферы велика, и давление вблизи поверхности достигает 9,2·106 Па. Газы атмосферы Венеры ионизированы, причем днем электронная плотность ее достигает 5·105 э/см3, а ночью уменьшается до 104 э/см3 и имеет максимум на высоте 150 км. Получен график изменения электронной плотности с высотой. В атмосфере содержится значительное количество пыли, образующей облака, завихряющиеся и перемещающиеся благодаря господствующим там ветрам. Венера обладает постоянным магнитным полем.
Марс имеет поверхность, представляющую собой, в основном, пустынные равнины, состоящие из вулканических пород. Вблизи полюсов имеются шапки снега и льда. Воды на Марсе мало. Средняя диэлектрическая проницаемость такая же, как у пустынных пород Земли.
Атмосфера Марса состоит в основном из углекислого газа. В атмосфере содержатся пыль и кристаллы льда в виде облаков. Давление атмосферы у поверхности Марса составляет примерно 6·102 Па и убывает с высотой па экспоненциальному закону, так что на высоте 30 км давление менее 10 Па. Поэтому на высотах более 30 км тропосфера Марса не влияет на распространение УКВ. На дневной стороне Марса обнаружена ионосфера с максимальной электронной плотностью 105 э/см3, находящейся на высоте 120 км. На ночной стороне электронная плотность снижается до 10
Средняя температура планет солнечной системы таблица. Какая температура на планетах солнечной системы
Если вы собираетесь провести отпуск на другой планете, то важно узнать о возможных климатических перепадах…Если серьезно, то многие люди знают, что у большинства планет в нашей Солнечной системе чрезвычайные температуры, неподходящие для спокойного проживания. Но какие точно температуры на поверхности этих планет? Предлагаю небольшой обзор температур планет Солнечной системы.
Меркурий
Меркурий — планета, самая близкая к Солнцу, таким образом, можно было бы предположить, что она постоянно раскалена как печь. Однако не смотря на то, что температура на Меркурии может достигнуть 427°C, она может также спасть до очень низкой температуры -173°C. Такой большой перепад в температуре Меркурия происходит потому, что у него отсутствует атмосфера.
Венера
Венера, вторая самая близкая планета к Солнцу, имеет самые высокие средние температуры среди планет в нашей Солнечной системе, и ее температура регулярно доходит до отметки 460°C. Венера так раскалена из-за своей близости к Солнцу и своей плотной атмосферы. Атмосфера Венеры состоит из плотных облаков, содержащих углекислый газ и двуокись серы. Это создает сильный парниковый эффект, который удерживает высокую температуру Солнца в ловушке атмосферы и превращает планету в печь.
Земля
Земля — третья планета от Солнца, и до сих пор единственная планета, известная своей способностью поддерживать жизнь. Средняя температура на Земле 7.2°C, но она изменяется большими отклонениями от этого показателя. Самая высокая температура, когда-либо зарегистрированная на Земле, была 70.7°C в Иране. Самая низкая температура была зафиксирована в Антарктиде, и она достигает -91.2°C.
Марс
Марс является холодным, потому что он, во-первых, не имеет атмосферы для сохранения высокой температуры, а во вторых — находится относительно далеко от Солнца. Поскольку у Марса эллиптическая орбита (он становится намного ближе к Солнцу в некоторых точках орбиты), то в течение лета его температура может отклонятся на 30°C от нормы в северных и южных полушариях. Минимальная температура на Марсе приблизительно -140°C, а самая высокая 20°C.
Юпитер
У Юпитера нет никакой твердой поверхности, так как он — газовый гигант, таким образом, у него нет и никакой поверхностной температуры. Наверху облаков Юпитера температура около -145°C. Когда Вы спускаетесь ближе к центру планеты, то температура увеличивается. В точке, где атмосферное давление в десять раз больше по сравнению с таковым на Земле, температура 21°C, которую некоторые ученые шутя называют «комнатной температурой». В ядре планеты температура намного выше и достигает приблизительно 24000°C. Для сравнения стоит отметить, что ядро Юпитера горячее, чем поверхность Солнца.
Сатурн
Как и на Юпитере, температура в верхних слоях атмосферы Сатурна остается очень низкой – доходит приблизительно до -175°C – и увеличивается по мере приближения к центру планеты (до 11700°C в ядре). Сатурн, фактически, сам генерирует тепло. Он вырабатывает в 2,5 раза больше энергии, чем получает от Солнца.
Уран
Уран — это самая холодная планета с самой низкой зарегистрированной температурой -224°C. Хотя Уран далек от Солнца, это не является единственной причиной его низкой температуры. Все другие газовые гиганты в нашей Солнечной системе испускают из своих ядер больше тепла, чем они получают от Солнца. Уран имеет ядро с температурой приблизительно 4737°C, что является только одной пятой температуры ядра Юпитера.
Нептун
С температурами, доходящими до -218°C в верхней атмосфере Нептуна, эта планета является одной из самых холодных в нашей Солнечной системе. Как и у газовых гигантов, у Нептуна есть намного более горячее ядро, которое имеет температуру около 7000°C.
К слову, предельная температура, какую может перенести человек, 160°С. Это было доказано английскими физиками Бланденом и Чентри путем автоэксперимента. В литературе сообщается и о более высоких предельных температурах (170°С, публикация 1828 г., и даже 180°С), но достоверность этих сведений сомнительна. Температуру 104°С человек может терпеть 26 мин, 93°С — 33 мин, 82°С — 49 мин, а 71°С — 1ч; установлено это в ходе экспериментов со здоровыми людьми — добровольцами. В то же время, максимальная отрицательная температура, которую способен выдержать человек составляет -89 градусов.
Самая большая планета Солнечной системы Юпитер имеет очень суровую погоду в своей атмосфере. Молнии в его атмосфере гораздо сильнее земных, а скорость ветра просто сумасшедшая – около 600 км/ч. Так же у этого гиганта насчитывается 67 спутников. Юпитер имеет свою небольшую систему, в которой вращаются огромное количество спутников. Но что касается температуры на Юпитере , тут он тоже подтверждает свою репутацию экстремальной планеты.
Температура на этой планете весьма экстремальна. Она может меняться от жуткого холода в верхних слоях атмосферы, до адской жары у ядра планеты. Так как это газовый гигант и не имеет твердой поверхности, то, предположительно, температура увеличивается по мере того, как место снятия данных о температуре опускается к ядру. Очень тяжело точно измерить температуру на Юпитере из-за его большого давления. Аппарат, который был отправлен в глубь планеты до поверхности Юпитера для сбора данных был уничтожен давлением планеты. Этот аппарат успел снять некие показания на планете, в том числе и температуру.
Температура в верхних слоях атмосферы приблизительно равна -140ºC. При спуске этого аппарата возрастало давление и температура планеты. Спустившись на расстояние, в котором давление Юпитера в несколько раз превышает давление на Земле, аппарат зафиксировал приемлемую для человека температуру около 20º C. Но при такой температуре давление планеты экстремально и человек в любом случае не смог бы находиться здесь. огромна и человек никак не сможет сжиться с его силой тяжести и давлением.
Юпитер горячее Солнца.
Спускаясь все ниже и ниже температура все возрастала, как и давление. Но аппарат был разрушен давлением и дальнейшие данные он передавать не мог. Температура на Юпитере не была изучена до конца, но учитывая темп роста температуры по мере спуска аппарата, можно рассчитать дальнейшие значения.
Аппарат был уничтожен планетой, но ученые на этом не остановились и продолжили изучение температур. Как утверждается, температура ядра Юпитера превышает температуру поверхности Солнца. Температура ядра планеты приблизительно равна 36 000ºC.
Планета Марс, как и другой близкий сосед Земли, Венера, со времен античности подвергается самому пристальному изучению астрономов. Видимая и невооруженному глазу, она с древности была окутана тайной, легендами и домыслами. И сегодня о Красной планете нам известно далеко не все, однако многие сведения, полученные за столетия наблюдения и изучения, развеяли некоторые мифы, помогли человеку понять многие процессы, происходящие на этом космическом объекте. Температура на Марсе, состав его атмосферы, особенности движения по орбите после усовершенствования технических методов исследования и начала космической эры успели перейти из разряда предположений в ранг неоспоримых фактов. Тем не менее многие данные об одновременно столь близком и таком далеком соседе еще только предстоит объяснить.
Четвертый
Марс располагается в полтора раза дальше от Солнца, чем наша планета (расстояние оценивается в 228 млн км). По этому параметру он занимает четвертое место. За орбитой Красной планеты лежит Главный пояс астероидов и «владения» Юпитера. Вокруг нашего светила она облетает примерно за 687 дней. При этом орбита Марса сильно вытянута: перигелий ее располагается на расстоянии 206,7, а афелий — 249,2 млн км. А сутки длятся здесь всего лишь почти на 40 минут дольше, чем на Земле: 24 часа и 37 минут.
Меньший брат
Марс относится к планетам земной группы. Основные вещества, составляющие его структуру, — это металлы и кремний. Среди схожих объектов по своим габаритам он опережает только Меркурий. Диаметр Красной планеты составляет 6786 километров, что примерно в два раза меньше, чем у Земли. Однако по массе Марс уступает нашему космическому дому в 10 раз. Площадь всей поверхности планеты чуть превышает площадь земных материков, вместе взятых, без учета просторов Мирового океана. Плотность здесь также ниже — составляет всего 3,93 кг/м 3 .
Поиски жизни
Несмотря на очевидное отличие Марса от Земли, долгое время он считался реальным кандидатом на звание обитаемой планеты. До начала космической эры ученые, наблюдавшие красноватую поверхность этого космического тела в телескоп, периодически обнаруживали признаки жизни, которые вскоре, правда, находили более прозаическое объяснение.
Со временем были четко определены условия, при которых вне Земли могли появиться хотя бы простейшие организмы. В их число входят определенные температурные параметры и наличие воды. Многие исследования Красной планеты ставили своей целью обнаружить, сложился ли там подходящий климат, и по возможности найти следы жизни.
Температура на Марсе
Красная планета — негостеприимный мир. Значительная удаленность от Солнца заметно сказывается на климатических условиях этого космического тела. Температура на Марсе по Цельсию варьирует в среднем от -155º до +20º. Здесь значительно холоднее, чем на Земле, поскольку в полтора раза дальше располагающееся Солнце согревает поверхность наполовину слабее. Эти не самые благоприятные условия усугубляются разреженной атмосферой , хорошо пропускающей радиацию, как известно, губительную для всего живого.
Подобные факты снижают до минимума шансы обнаружить на Марсе следы существующих или некогда вымерших организмов. Однако точка в этом вопросе пока не поставлена.
Определяющие факторы
Температура на Марсе, как и на Земле, зависит от положения планеты относительно светила. Максимальный ее показатель (20-33º) наблюдается днем в районе экватора. Минимальные значения (до -155º) достигаются поблизости от Южного полюса. Для всей территории планеты характерны значительные температурные колебания.
Эти перепады влияют как на климатические особенности Марса, так и на его внешний облик. Главная, заметная даже с Земли, деталь его поверхности — полярные шапки. В результате значительного нагрева летом и охлаждения в зимний период они претерпевают ощутимые изменения: то уменьшаются вплоть до практически полного исчезновения, то вновь увеличиваются.
Есть ли вода на Марсе?
Когда в одном из полушарий наступает лето, соответствующая полярная шапка начинает уменьшаться в размерах. Из-за ориентации оси планеты во время ее приближения к точке перигелия к Солнцу обращается южная половина. В результате лето здесь несколько жарче, и полярная шапка исчезает практически полностью. На севере такого эффекта не наблюдается.
Изменения размеров полярных шапок натолкнули ученых на мысль, что они состоят из не совсем обычного льда. Собранные на сегодняшний момент данные позволяют сделать предположение, что немалую роль в их образовании играет углекислый газ, который в большом количестве содержит атмосфера Марса. В холодное время года температура здесь достигает отметки, при которой обычно он превращается в так называемый сухой лед. Именно он начинает таять с приходом лета. Вода же, по мнению ученых, также присутствует на планете и составляет ту часть полярных шапок, которая остается неизменной и с повышением температуры (нагрев недостаточен для ее исчезновения).
Планета Марс при этом не может похвастаться наличием главного источника жизни в жидком состоянии. Надежду на его обнаружение долгое время вселяли участки рельефа, очень напоминающие русла рек. До сих пор до конца не понятно, что могло привести к их формированию, если на Красной планете никогда не было жидкой воды. В пользу «сухого» прошлого свидетельствует атмосфера Марса. Ее давление столь незначительно, что точка кипения воды приходится на непривычно низкие для Земли температуры, то есть она может существовать здесь только в газообразном состоянии. Теоретически в прошлом у Марса могла бы быть более плотная атмосфера, но тогда от нее остались бы следы в виде тяжелых инертных газов. Однако до сих пор они обнаружены не были.
Ветры и бури
Температура на Марсе, точнее, ее перепады, приводит к быстрому перемещению воздушных масс в полушарии, где наступила зима. Ветры, возникающие при этом, достигают 170 м/с. На Земле подобные явления сопровождались бы ливнями, однако Красная планета не обладает достаточными для этого запасами воды. Здесь возникают пылевые бури, настолько масштабные, что порой охватывают всю планету. В остальное же время тут почти всегда ясная погода (для образования значительного количества облаков также нужна вода) и очень прозрачный воздух.
Несмотря на относительно небольшой размер Марса и его непригодность для жизни, ученые связывают с ним большие надежды. Здесь в будущем планируется размещение баз для добычи полезных ископаемых и осуществления различной научной деятельности. Насколько реальны такие проекты, пока сказать трудно, однако непрерывное развитие техники свидетельствует в пользу того, что в скором времени человечество будет способно воплощать самые смелые идеи.
Планеты отличаются по температуре, так как они имеют разную структуру и расстояние от Солнца. По мере увеличения расстояния от Солнца температура на поверхности планет, как правило, понижается. Внутренние и внешние факторы отвечают за колебания температуры внутри планет. Характер и состав атмосферы определяют количество излучаемого тепла и сколько тепла способна удерживать планета.
Самые горячие планеты Солнечной системы:
Венера
Венера — вторая и наиболее горячая среди . Ее температура может достигать 464º C. Высокая температура обусловлена плотной атмосферой с толстым облачным покровом. Углекислый газ составляет основную часть атмосферных газов Венеры, действуя как одеяло, которое предотвращает потерю тепла планетой. Температуры сохраняются относительно регулярными с незначительными колебаниями в течение всего года. В отличие от других планет, небольшой эллиптический наклон Венеры не оказывает влияния на температуры, позволяя им оставаться устойчивыми.
Меркурий
Меркурий — первая и самая маленькая планета в Солнечной системе. Несмотря на его близость к Солнцу, Меркурий является второй самой жаркой планетой. В отличие от Венеры, он не обладает атмосферой, поэтому в течение дня испытывает различные температуры. Температура может упасть до -93º C или подняться до 427º C, а в средним составляет около 167º C. Температуры на Меркурии находятся под прямым воздействием Солнца. Поэтому сторона, обращенная к звезде, часто раскаляется, а на затененной стороне замерзает. Астрономы полагают, что полярные области Меркурия никогда не обогреваются Солнцем и поэтому могут быть холоднее облачных вершин Юпитера.
Самые холодные планеты Солнечной системы:
Плутон
Плутон — это карликовая планета, состоящая из льда и камня. Изначально считавшаяся девятой планетой, Плутон является наиболее удаленным от солнца и имеет самые низкие температуры, в среднем около -225º C. Температуры на Плутоне зависят от его близости к Солнцу: когда планета приближается к звезде, температура атмосферы становится значительно теплее. Температура поверхности более холодная, чем атмосферы, из-за влияния метана, который создает инверсию температур. Волны давления в атмосфере снижают температуру, делая их более холодными, чем предполагалось.
Нептун
С момента дисквалификации Плутона как планеты, Нептун считается самой холодной планетой в Солнечной системе со средней температурой около -200º C. Нептун — восьмая планета в нашей системе, состоящая в основном из водорода и гелия. Планета испытывает колебания давления и температур в зависимости от высоты. Из-за большого расстояния от Солнца, температура на Нептуне больше зависит от излучения внутри самой планеты, чем от звезды. Его эллиптический наклон 23,4º нагревает восходящую сторону, повышая температуру примерно на 10º C, что позволяет избежать выхода метана. Во внутренней части планеты также заметны колебания температур, которые происходят во время движения вокруг Солнца или под воздействием внутренних факторов, таких как ветра и изменения давления. не имеют определенной температуры поверхности по сравнению с .
Средняя температура всех планет Солнечной системы
| № | Название планеты | Средняя температура |
| 1 | Венера | 464º С |
| 2 | Меркурий | 167º С |
| 3 | Земля | 15º С |
| 4 | Марс | -65º С |
| 5 | Юпитер | -110º С |
| 6 | Сатурн | -140º С |
| 7 | Уран | -195º С |
| 8 | Нептун | -200º С |
| 9 | Плутон (потерял статус 9-й планеты в 2006 году) | -225º С |
Если вы собираетесь провести отпуск на другой планете, то важно узнать о возможных климатических перепадах:) Если серьезно, то многие люди знают, что у большинства планет в нашей Солнечной системе чрезвычайные температуры, неподходящие для спокойного проживания. Но какие точно температуры на поверхности этих планет? Ниже я предлагаю небольшой обзор температур планет Солнечной системы.
Меркурий
Меркурий – планета, самая близкая к Солнцу, таким образом, можно было бы предположить, что она постоянно раскалена как печь. Однако не смотря на то, что температура на Меркурии может достигнуть 427°C, она может также спасть до очень низкой температуры -173°C. Такой большой перепад в температуре Меркурия происходит потому, что у него отсутствует атмосфера.
Венера
Венера, вторая самая близкая планета к Солнцу, имеет самые высокие средние температуры среди планет в нашей Солнечной системе, и ее температура регулярно доходит до отметки 460°C. Венера так раскалена из-за своей близости к Солнцу и своей плотной атмосферы. Атмосфера Венеры состоит из плотных облаков, содержащих углекислый газ и двуокись серы. Это создает сильный парниковый эффект, который удерживает высокую температуру Солнца в ловушке атмосферы и превращает планету в печь.
Земля
Земля – третья планета от Солнца, и до сих пор единственная планета, известная своей способностью поддерживать жизнь. Средняя температура на Земле 7.2°C, но она изменяется большими отклонениями от этого показателя. Самая высокая температура, когда-либо зарегистрированная на Земле, была 70.7°C в Иране. Самая низкая температура была зафиксирована в Антарктиде, и она достигает -91.2°C.
Марс
Марс является холодным, потому что он, во-первых, не имеет атмосферы для сохранения высокой температуры, а во вторых – находится относительно далеко от Солнца. Поскольку у Марса эллиптическая орбита (он становится намного ближе к Солнцу в некоторых точках орбиты), то в течение лета его температура может отклонятся на 30°C от нормы в северных и южных полушариях. Минимальная температура на Марсе приблизительно -140°C, а самая высокая 20°C.
Юпитер
У Юпитера нет никакой твердой поверхности, так как он – газовый гигант, таким образом, у него нет и никакой поверхностной температуры. Наверху облаков Юпитера температура около -145°C. Когда Вы спускаетесь ближе к центру планеты, то температура увеличивается. В точке, где атмосферное давление в десять раз больше по сравнению с таковым на Земле, температура 21°C, которую некоторые ученые шутя называют “комнатной температурой”. В ядре планеты температура намного выше и достигает приблизительно 24000°C. Для сравнения стоит отметить, что ядро Юпитера горячее, чем поверхность Солнца.
Сатурн
Как и на Юпитере, температура в верхних слоях атмосферы Сатурна остается очень низкой – доходит приблизительно до -175°C – и увеличивается по мере приближения к центру планеты (до 11700°C в ядре). Сатурн, фактически, сам генерирует тепло. Он вырабатывает в 2,5 раза больше энергии, чем получает от Солнца.
Уран
Уран – это самая холодная планета с самой низкой зарегистрированной температурой -224°C. Хотя Уран далек от Солнца, это не является единственной причиной его низкой температуры. Все другие газовые гиганты в нашей Солнечной системе испускают из своих ядер больше тепла, чем они получают от Солнца. Уран имеет ядро с температурой приблизительно 4737°C, что является только одной пятой температуры ядра Юпитера.
Нептун
С температурами, доходящими до -218°C в верхней атмосфере Нептуна, эта планета является одной из самых холодных в нашей Солнечной системе. Как и у газовых гигантов, у Нептуна есть намного более горячее ядро, которое имеет температуру около 7000°C.
Ниже приведен график, на котором температуры планет показаны и в Фаренгейте (°F), и в Цельсия (°C). Обратите внимание, что Плутон с 2006 года не попадает под классификацию планет
Планеты Солнечной системы: восемь и одна
Пять ближайших к Земле планет — Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн — были известны с древности.
Меркурий – ближайшая к Солнцу планета, среднее расстояние от Солнца 0,387 а.е (58 млн км), а расстояние до Земли колеблется от 82 до 217 млн км. Меркурий движется вокруг Солнца по сильно вытянутой эллиптической орбите, плоскость которой наклонена к плоскости эклиптики под углом 7°. Средний радиус планеты составляет 2440 км, масса 3,3 на 10 в 23 степени кг (0,055 массы Земли), а плотность почти такая же, как у Земли (5,43 г/см3). Средняя скорость движения Меркурия по орбите — 47,9 км/с. Период обращения вокруг Солнца (меркурианский год) составляет около 88 суток, период вращения вокруг своей оси равен 58,6 суткам (меркурианские звездные сутки), продолжительность солнечных суток на Меркурии равна 176 земным суткам – двум меркурианским годам.
Поверхность Меркурия, подобно лунной, покрыта кратерами. Атмосфера очень разреженная. Меркурий обладает крупным железным ядром, являющимся источником магнитного поля, по своей совокупности составляющим 0,1 от земного. Температура на поверхности Меркурия колеблется от 90 до 700 К (−180…430 °C). Планета названа в честь бога римского пантеона Меркурия, аналога греческого Гермеса и Вавилонского Набу. Естественных спутников у планеты нет.
Венера — вторая по удаленности от Солнца планета, среднее расстояние от Солнца 0,72 а.е. (108,2 млн км). Средний радиус планеты составляет 6051 км, масса — 4,9 на 10 в 24 степени кг (0,82 массы Земли), средняя плотность 5,24 г/см3. Орбита Венеры очень близка к круговой. Средняя скорость движения Венеры по орбите — 34,99 км/с. Наклон орбиты к плоскости эклиптики равен 3,4°. Венера вращается вокруг своей оси, наклоненной к плоскости орбиты на 2°, с востока на запад – в направлении, противоположном направлению вращения большинства планет. Период обращения вокруг Солнца — 224,7 суток, период вращения вокруг своей оси равен 243 суткам, продолжительность солнечных суток на планете — 116,8 земных суток.
Венера не имеет естественных спутников. Атмосфера ее состоит в основном из углекислого газа (96 %) и азота (почти 4 %). Давление у поверхности достигает 93 атмосфер, температура — 737 К. Причиной столь высокой температуры на Венере является парниковый эффект, создаваемый плотной углекислотной атмосферой. Поверхность Венеры в основном равнинная, сложена базальтами, обнаружены следы вулканической деятельности, ударные кратеры. Планета состоит преимущественно из камня и металла. Планета получила свое название в честь Венеры, богини любви из римского пантеона.
Земля — третья от Солнца планета Солнечной системы, среднее расстояние от Солнца 1 а.е. (149,6 млн км), средний радиус 6371,160 км (экваториальный 6378, 160 км, полярный 6356,777 км), масса – 6 на 10 в 24 степени кг. Орбита Земли близка к окружности с радиусом около 384400 км. Средняя скорость движения Земли по орбите равна 29,765 км/с. Период обращения вокруг Солнца 365,3 суток, период вращения вокруг своей оси – 23 часа 56 минут (звездные сутки), период вращения относительно Солнца (средние солнечные сутки) 24 часа. Имеет естественный спутник — Луну.
Марс – четвертая планета от Солнца, среднее расстояние от Солнца составляет 1,5 а.е. (227,9 млн км). Минимальное расстояние от Марса до Земли составляет 55,75 млн км, максимальное — около 401 млн. км. Экваториальный радиус Марса равен 3396,9 км, масса 6,4 на10 в 23 степени кг (0,108 массы Земли), плотность 3,95 г/см3. Отклонение орбиты по отношению к эклиптике — 1,9°. Средняя скорость обращения вокруг Солнца ‑ 24,13 км/с. Марс обращается вокруг Солнца за 687 земных суток, период вращения вокруг своей оси — 24 часа 37 минут.
Разреженная атмосфера состоит в основном из углекислого газа, среднее давление у поверхности 0,006 атм. Марс преимущественно состоит из камня и металла. Поверхность Марса — пыле-песчаная пустыня с каменистыми россыпями, потухшими вулканами, ударными кратерами, ветвящимися каньонами типа высохших русел рек. Известны два спутника Марса — Фобос и Деймос. Планету Марс в древности назвали в честь бога войны за кроваво-красный цвет.
Юпитер — пятая по счету от Солнца, а также крупнейшая планета Солнечной системы, среднее расстояние от Солнца 5,2 а.е.(778 млн км), экваториальный радиус равен 71,4 тыс. км, полярный – около 67 тысяч км, масса 1,9 на 10 в 27 степени кг (317,8 массы Земли), средняя скорость обращения вокруг Солнца — 13,06 км/с. Наклон плоскости орбиты к плоскости эклиптики 1,3°. Расстояние Юпитера от Земли меняется в пределах от 188 до 967 млн. км. Полный оборот вокруг Солнца Юпитер совершает за 11,9 года, период вращения вокруг своей оси – 9 часов 45 минут (для полярной зоны) и 9 часов 50,5 минут для экваториальной зоны. Экватор наклонен к плоскости орбиты под углом 3°5′; из-за малости этого угла сезонные изменения на Юпитере выражены весьма слабо.
Юпитер представляет собой газо-жидкое тело, твердой поверхности не имеет. Атмосфера состоит на 89 % из водорода и на 11 % гелия и напоминает по химическому составу Солнце. Планету Юпитер опоясывают кольца, состоящие из совокупности сравнительно мелких каменных частиц размером от нескольких мкм до нескольких метров. Юпитер назван в честь царя римских богов.
У Юпитера есть 63 известных естественных спутника. Четыре наиболее крупных спутника — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто — были открыты в 1610 году Галилео Галилеем. Пятый спутник — Юпитер V, открытый в 1892 году, — самый близкий к планете, он удален от ее поверхности всего лишь на 2,54 экваториальных радиуса Юпитера. Все эти спутники движутся практически по круговым орбитам, плоскости которых совпадают с плоскостью экватора Юпитера.
К концу 1970‑х годов было известно о 13 спутниках Юпитера. В 1979 году американским космическим аппаратом «Вояджер‑1» были обнаружены еще три спутника. Начиная с 1999 года с помощью наземных телескопов нового поколения были открыты еще 47 спутников планеты, подавляющее большинство из которых имеют диаметр в 2-4 километра.
Сатурн — шестая планета от Солнца и вторая по размерам планета в Солнечной системе после Юпитера. Среднее расстояние Сатурна от Солнца 9,54 а.е. (1,427 млрд км), средний экваториальный радиус около 60,3 тысяч км, полярный — около 54 тысяч км, масса 5,68 на 10 в 26 степени кг (95,1 массы Земли). Средняя плотность Сатурна меньше плотности воды (около 0,7 г/см3). Период обращения вокруг Солнца 29,46 года, период вращения вокруг своей оси 10 часов 39 минут (экваториальные области вращаются на 5% быстрее полярных). Сатурн — наиболее сплющенная планета Солнечной системы.
Сатурн состоит на 93 % из водорода (по объему) и на 7 % — из гелия и не имеет твердой поверхности. Относится к типу газовых планет и имеет систему колец. Кольца Сатурна – концентрические образования различной яркости, как бы вложенные друг в друга, и образующие единую плоскую систему небольшой толщины, располагающуюся в экваториальной плоскости Сатурна. Километровой толщины кольца образованы из льда и пыли и состоят из бессчетного количества частиц разного размера: от 2,5 см до нескольких метров. Планета Сатурн была названа в честь греческого бога времени.
Известно уже 60 естественных спутников Сатурна, большая часть из которых обнаружены при помощи космических аппаратов. Большая часть спутников состоит из горных пород и льда. Крупнейший спутник — Титан, открытый в 1655 году Христианом Гюйгенсом, — по своей величине превосходит планету Меркурий. Диаметр Титана около 5200 км. Титан облетает вокруг Сатурна каждые 16 дней. Титан — единственный спутник, обладающий очень плотной атмосферой, в 1,5 раза больше Земной, и состоящей в основном из 90% азота, с умеренным содержанием метана.
Уран — седьмая от Солнца планета Солнечной системы. Планета была открыта в 1781 году английским астрономом Уильямом Гершелем и названа в честь греческого бога неба Урана. Среднее расстояние от Солнца 19,18 а.е. (2871 млн км), средний радиус 25560 км, масса 8,69 на 10 в 25 степени (14,54 массы Земли), средняя плотность — 1,27 г/см3. Орбитальная скорость — от 6,49 до 7,11 км/с. Наклон орбиты к плоскости эклиптики (градусы) 0,8°. Период обращения вокруг Солнца 84 года, период вращения вокруг своей оси — около 17 часов 14 минут.
Планета Уран имеет небольшое твердое железно-каменное ядро, над которым сразу начинается плотная атмосфера. Атмосфера на Уране имеет толщину не менее 8000 км и состоит примерно из 83 % водорода, 15 % гелия и 2 % метана.
Подобно другим газовым планетам, Уран имеет кольца. Кольцевая система была обнаружена в 1977 году. Ученым известно 13 отдельных колец планеты. Большинство колец Урана непрозрачны, их ширина не больше нескольких километров. Кольца состоят в основном из макрочастиц — объектов диаметром от 20 сантиметров до 20 метров — и пыли.
У планеты Уран открыты 27 естественных спутников, из них пять крупных. Крупнейшие — Титания, диаметр около 1600 км, и Оберон, диаметром около 1550 км. Титания и Оберон были обнаружены Уильямом Гершелем 11 января 1787 года, через шесть лет после открытия им Урана. Большие спутники Урана на 50% состоят из водяного льда, на 20% — из углеродных и азотных соединений, на 30% — из разных соединений кремния (силикатов).
Нептун — восьмая планета от Солнца и четвертая по размеру среди планет. Нептун открыт в Берлинской обсерватории 23 сентября 1846 года немецким астрономом Иоганном Галле на основании предсказаний, сделанных независимо математиком Джоном Адамсом в Англии и астрономом Урбеном Леверрье во Франции. Их вычисления опирались на несоответствия между наблюдаемой и предсказанной орбитами Урана, что астрономы объяснили гравитационным возмущениям неизвестной планеты.
Среднее расстояние планеты Нептун от Солнца 30,1 а.е. (4497 млн км), средний радиус около 25 тысяч км, масса 1,02 на 10 в 26 степени кг (17,2 массы Земли), плотность 1,64 г/см3. Наклонение орбиты к плоскости эклиптики равно 1°46′. Период обращения вокруг Солнца 164,8 года, период вращения вокруг своей оси 16 часов 6 минут. Расстояние от Земли — от 4,3 до 4,6 млрд км. У Нептуна, как и у других планет-гигантов, нет твердой поверхности. Атмосфера Нептуна на 98–99 % состоит из водорода и гелия. В ней содержится также 1–2 % метана.
У Нептуна есть кольцевая система. Кольца Нептуна очень темны и строение их неизвестно. У Нептуна известно 13 спутников, крупнейший из них — Тритон.
В 1930 году американский астроном Клод Томбо нашел на негативах медленно движущийся звездообразный объект, который назвали новой, девятой планетой Плутоном – в честь древнеримского бога подземного царства.
Международный астрономический союз официально признал Плутон планетой в мае 1930 года. В тот момент предполагали, что его масса сравнима с массой Земли, но позже было установлено, что масса Плутона почти в 500 раз меньше земной, даже меньше массы Луны. Масса Плутона 1,2 на 10 в22 степени кг (0,22 массы Земли). Среднее расстояние Плутона от Солнца 39,44 а.е. (5,9 на 10 в12 степени км), радиус около 1,65 тысяч км. Период обращения вокруг Солнца 248,6 года, период вращения вокруг своей оси 6,4 суток. Состав Плутона предположительно включает в себя камень и лед; планета имеет тонкую атмосферу, состоящую из азота, метана и углеродной одноокиси. У Плутона есть три спутника: Харон, Гидра и Никта.
В конце XX и начале XXI веков во внешней части Солнечной системы было открыто множество объектов. Стало очевидным, что Плутон — лишь один из наиболее крупных известных до настоящего времени объектов пояса Койпера. Более того, по крайней мере один из объектов пояса – Эрида — является более крупным телом, чем Плутон и на 27% тяжелее его. В связи с этим возникла идея не рассматривать более Плутон как планету. 24 августа 2006 года на XXVI Генеральной ассамблее Международного астрономического союза (МАС) было принято решение впредь называть Плутон не «планетой», а «карликовой планетой».
На конференции было выработано новое определение планеты, согласно которому планетами считаются тела, вращающиеся вокруг звезды (и сами не являющиеся звездой), имеющие гидростатически равновесную форму и «расчистившие» область в районе своей орбиты от других, более мелких, объектов. Карликовыми планетами будут считаться объекты, вращающиеся вокруг звезды, имеющие гидростатически равновесную форму, но не «расчистившие» близлежащее пространство и не являющиеся спутниками. Планеты и карликовые планеты — это два разных класса объектов Солнечной системы. Все прочие объекты, вращающиеся вокруг Солнца и не являющиеся спутниками, будут называться малыми телами Солнечной системы.
Таким образом, с 2006 года в Солнечной системе стало восемь планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Международным астрономическим союзом официально признаны пять карликовых планет: Церера, Плутон, Хаумеа, Макемаке, Эрида.
11 июня 2008 года МАС объявил о введении понятия «плутоид». Плутоидами решено называть небесные тела, обращающиеся вокруг Солнца по орбите, радиус которой больше радиуса орбиты Нептуна, масса которых достаточна, чтобы гравитационные силы придавали им почти сферическую форму, и которые не расчищают пространство вокруг своей орбиты (то есть, вокруг них обращается множество мелких объектов).
Поскольку для таких далеких объектов, как плутоиды, определить форму и тем самым отношение к классу карликовых планет пока затруднительно, ученые рекомендовали временно относить к плутоидам все объекты, абсолютная астероидная величина которых (блеск с расстояния в одну астрономическую единицу) ярче +1. Если позднее выяснится, что отнесенный к плутоидам объект карликовой планетой не является, его этого статуса лишат, хотя присвоенное имя оставят. К плутоидам были отнесены карликовые планеты Плутон и Эрида. В июле 2008 года в эту категорию был включен Макемаке. 17 сентября 2008 в список добавили Хаумеа.
Материал подготовлен на основе информации открытых источников
планетарных атмосфер — Исследование Солнечной системы НАСА
Каждый раз, когда вы дышите свежим воздухом, легко забыть, что вы можете сделать это безопасно из-за атмосферы Земли. Жизнь на Земле не могла бы существовать без этого защитного покрова, который согревает нас, позволяет нам дышать и защищает нас от вредного излучения — среди прочего.
Что делает атмосферу Земли особенной и чем отличаются атмосферы других планет? Вот 10 лакомых кусочков:
1. На Земле мы живем в тропосфере, ближайшем слое атмосферы к поверхности Земли.«Тропос» означает «изменение», и название отражает нашу постоянно меняющуюся погоду и смесь газов. Его толщина составляет от 8 до 14 километров, в зависимости от того, где вы находитесь на Земле, и это самый плотный слой атмосферы. Когда мы дышим, мы вдыхаем воздушную смесь, состоящую примерно из 78 процентов азота, 21 процента кислорода и 1 процента аргона, водяного пара и углекислого газа. Подробнее об атмосфере Земли›
На этом снимке, сделанном орбитальным аппаратом «Викинг-1» в июне 1976 года, полупрозрачный слой над пыльно-красной поверхностью Марса — это его атмосфера.Предоставлено: NASA/Viking 1. Больше на этом изображении›2. Марс имеет очень тонкую атмосферу, почти полностью состоящую из углекислого газа. Из-за низкого атмосферного давления на Красной планете и небольшого количества метана или водяного пара, усиливающего слабый парниковый эффект (потепление, которое возникает, когда атмосфера улавливает тепло, излучаемое от планеты в космос), поверхность Марса остается довольно холодной, средняя температура поверхности примерно -82 градуса по Фаренгейту (минус 63 градуса по Цельсию). Подробнее о парниковом эффекте›
Художественная концепция поверхности Венеры, где тепловая рябь искажает сцену в мерцающей тепловой ванне.Предоставлено: НАСА/Лаборатория концептуальных изображений Центра космических полетов имени Годдарда.3. Венера «атмосфера, как и на Марсе», почти полностью состоит из углекислого газа. Однако в атмосфере Венеры примерно в 154 000 раз больше углекислого газа, чем на Земле (и примерно в 19 000 раз больше, чем на Марсе), что приводит к безудержному парниковому эффекту и температуре поверхности, достаточно высокой, чтобы расплавить свинец. Безудержный парниковый эффект — это когда температура атмосферы и поверхности планеты продолжает расти, пока поверхность не станет настолько горячей, что ее океаны выкипят.Подробнее о парниковом эффекте›
Сложные узоры облаков в северном полушарии Юпитера. Изображение предоставлено: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Кевин М. Гилл. Подробнее об этом изображении›4. Юпитер , вероятно, имеет три отдельных облачных слоя (состоящих из аммиака, гидросульфида аммония и воды) в его «небе», которые вместе взятые охватывают диапазон высот около 44 миль (71 километр). Быстрое вращение планеты — один оборот каждые 10 часов — создает сильные реактивные потоки, разделяющие ее облака на темные пояса и яркие зоны, огибающие планету по окружности.Подробнее о Юпитере›
Анимация изображений ураганного полярного вихря Сатурна, сделанных космическим аппаратом «Кассини». Авторы и права: NASA/JPL-Caltech/SSI/Hampton5. Атмосфера Сатурна , в которой космический аппарат НАСА «Кассини» закончил свои 13 экстраординарных лет исследования планеты, имеет несколько необычных особенностей. Его ветры являются одними из самых быстрых в Солнечной системе, достигая скорости 1118 миль (1800 километров) в час. Сатурн может быть единственной планетой в нашей Солнечной системе с теплым полярным вихрем (масса атмосферного газа, вращающегося вокруг полюса) как на Северном, так и на Южном полюсах.Кроме того, у вихрей есть «облака на глазах», что делает их ураганоподобными системами, подобными земным.
Еще одна уникальная особенность — струйный поток в форме шестиугольника, окружающий Северный полюс. Кроме того, примерно каждые 20–30 земных лет на Сатурне происходит мегабуря (сильная буря, которая может длиться много месяцев). Подробнее о Сатурне›
Составное инфракрасное изображение двух полушарий Урана. Авторы и права: Лоуренс Сромовски, Университет Висконсин-Мэдисон/W.W. Обсерватория Кека. Подробнее об этом изображении›6. Уран имеет свой характерный сине-зеленый цвет из-за холодного газа метана в его атмосфере и отсутствия высоких облаков. Минимальная температура тропосферы планеты составляет 49 Кельвинов (минус 224,2 градуса по Цельсию), что делает ее даже холоднее, чем Нептун, в некоторых местах. Его ветры движутся назад на экваторе, дуя против вращения планеты. Ближе к полюсам ветры смещаются вперед и текут вместе с вращением планеты. Подробнее об Уране›
7. Нептун — самая ветреная планета в нашей Солнечной системе.Несмотря на большое расстояние и низкое потребление энергии от Солнца, скорость ветра на Нептуне превышает 1200 миль в час (2000 километров в час), что делает его в три раза сильнее, чем на Юпитере, и в девять раз сильнее, чем на Земле. Даже самые сильные ветры на Земле дуют со скоростью всего около 250 миль в час (400 километров в час). Кроме того, атмосфера Нептуна синяя по тем же причинам, что и атмосфера Урана. Подробнее о Нептуне›
8. WASP-39b , горячая, раздутая, похожая на Сатурн экзопланета (планета за пределами нашей Солнечной системы), находящаяся примерно в 700 световых годах от нас, по-видимому, имеет много воды в своей атмосфере.На самом деле, по оценкам ученых, на нем примерно в три раза больше воды, чем на Сатурне. Подробнее об этой экзопланете›
Представление художника о горячем Юпитере, вращающемся очень близко к своей родительской звезде. Предоставлено: NASA/Ames/JPL-Caltech.
9. В прогнозе погоды на « горячих юпитерах » — обжигающих, похожих на Юпитер экзопланетах, вращающихся очень близко к своим звездам, — могут упоминаться облачные ночи и солнечные дни с максимальной температурой 2400 градусов по Фаренгейту (около 1300 градусов по Цельсию, или 1600 градусов по Фаренгейту). Кельвин).Состав их облаков зависит от их температуры, и исследования показывают, что облака распределены неравномерно. Подробнее об этих экзопланетах›
10. 55 Cancri e , экзопланета «суперземля» (планета за пределами нашей Солнечной системы с диаметром между Землей и Нептуном), которая может быть покрыта лавой, вероятно, имеет атмосферу, содержащую азот, воду и даже кислород— молекулы, найденные в нашей атмосфере, но с гораздо более высокими температурами повсюду. Находясь так близко к своей звезде, планета не могла поддерживать жидкую воду и, вероятно, не могла поддерживать жизнь.Подробнее об этой экзопланете›
Атмосферы Солнечной системы — сложные проценты
Нажмите, чтобы увеличитьСегодня мы отправляемся за пределы этого мира, чтобы изучить состав атмосферы других планет Солнечной системы, а также нашей собственной. Можно считать, что практически любая другая планета в нашей Солнечной системе имеет атмосферу, за исключением, пожалуй, чрезвычайно тонкой переходной атмосферы Меркурия, состав которой варьируется от планеты к планете. Различные условия на разных планетах также могут вызывать определенные эффекты.
Меркурий
Меркурий на самом деле не имеет атмосферы в строгом смысле этого слова — его невероятно тонкая атмосфера, по оценкам, более чем в триллион раз тоньше земной. Его гравитация составляет около 38% от земной, поэтому он не способен удерживать большую часть атмосферы, и, кроме того, его близость к солнцу означает, что солнечный ветер может уносить газы с поверхности. Частицы солнечного ветра в сочетании с испарением поверхностных пород в результате ударов метеоритов, вероятно, вносят наибольший вклад в атмосферу Меркурия.
Венера
Венера похожа на Землю в нескольких отношениях: ее плотность, размер, масса и объем сопоставимы. Однако на атмосфере сходство заканчивается. Атмосферное давление примерно в 92 раза выше, чем на уровне моря на Земле, при этом основным газом является углекислый газ — результат предыдущих извержений вулканов на поверхности планеты. Выше в атмосфере планета также имеет облака, которые представляют собой смесь диоксида серы и серной кислоты.Под этими облаками находится толстый слой углекислого газа , который подвергает поверхность планеты интенсивному парниковому эффекту. Температура поверхности Венеры составляет около 480°C — слишком высокая температура для поддержания жизни в том виде, в каком мы ее знаем.
Земля
Атмосфера Земли состоит в основном из азота и кислорода, которые необходимы для жизни, населяющей планету. Состав атмосферы является прямым следствием растительной жизни. Растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород посредством фотосинтеза, и без этого процент углекислого газа в атмосфере, вероятно, был бы значительно выше.
Парниковый эффект, за который частично отвечает углекислый газ, является результатом того, что молекулы парниковых газов поглощают инфракрасное излучение, которое повторно излучается в сторону поверхности планеты и окружающей атмосферы. Без этого естественного эффекта потепления температура на Земле была бы значительно ниже во всем мире. Парниковый эффект — это не то же самое, что глобальное потепление — это усиление естественного парникового эффекта за счет дополнительных выбросов парниковых газов в атмосферу в результате деятельности человека.Венера — крайний пример безудержных последствий усиления глобального потепления!
Марс
Атмосфера Марса, как и Венеры, состоит в основном из углекислого газа. Упомянув об экстремальном парниковом эффекте на Венере из-за высокого уровня углекислого газа, может показаться странным, что температура поверхности Марса достигает максимума в 35°C. Это связано с тем, что атмосфера Марса значительно тоньше, чем у Венеры, поэтому, хотя доля углекислого газа сопоставима, фактическая концентрация намного ниже.Запыленность атмосферы придает Марсу характерный вид.
Юпитер
Юпитер — первый из газовых гигантов и самая большая планета Солнечной системы. Интересно, что его атмосфера очень похожа на состав Солнца. В отличие от внутренних планет, здесь нет четкой точки, в которой заканчивается атмосфера Юпитера и начинается жидкая недра планеты. Примерно на трети пути к ядру планеты давление достаточно велико, чтобы водород существовал в виде металлической жидкости, которая может проводить электричество и отвечает за электромагнитное поле Юпитера.Система полосчатых облаков Юпитера содержит различное количество облаков аммиака, воды и соединений аммиака и серы, а также сложных соединений серы, фосфора и углерода.
Сатурн
Как и у Юпитера, верхние облака в атмосфере Сатурна, как считается, состоят в основном из аммиачного льда, а ниже — из облаков гидросульфида аммония и воды. Присутствующая в атмосфере сера придает аммиачным облакам бледно-желтый оттенок. Хотя это и не показано на графике, спутник Сатурна Титан имеет, возможно, самую интригующую атмосферу в Солнечной системе, которая является единственной богатой азотом атмосферой за пределами Земли.Это единственное тело в Солнечной системе, на котором подтверждена стабильная поверхностная жидкость, а также единственное тело, где идет дождь — хотя дождь состоит из жидкого метана, а не из воды, и, по оценкам, между каждым дождем в определенные места на поверхности.
Уран
Атмосфера Урана, как и Юпитера и Сатурна, состоит в основном из водорода и гелия. Однако несколько более высокие уровни метана, особенно в верхних слоях атмосферы, вызывают большее поглощение красного света от Солнца, что, в свою очередь, приводит к тому, что планета приобретает сине-голубой цвет.У Урана самая холодная атмосфера в Солнечной системе, примерно -224°C, и вследствие этого его атмосфера содержит гораздо больше водяного льда, чем Юпитер и Сатурн.
Нептун
Как и в случае с Ураном, синяя окраска Нептуна частично является следствием присутствия метана, однако, поскольку Нептун имеет более глубокий синий цвет, считается, что какой-то неизвестный компонент атмосферы также должен внести свой вклад в этот цвет. Поскольку стратосфера Нептуна содержит больше газообразных углеводородов, чем Уран, ее температура немного выше.Нептун также является домом для самых сильных ветров в Солнечной системе, скорость которых может достигать 600 метров в секунду.
РЕДАКТИРОВАТЬ: Плутон
Плутон уже несколько лет как не планета, но это не повод отказываться от него. На этой заметке, после публикации этого, я собрал этот рисунок, чтобы Плутон не чувствовал себя обделенным:
Нажмите, чтобы увеличить
РЕДАКТИРОВАТЬ 2: Поскольку некоторые просили версию графика, включая атмосферное давление каждой планеты, я создал версию графика в формате PDF, которая включает эти данные.Кроме того, в качестве бонуса, вот состав атмосферы Титана, где каждые несколько столетий идет дождь из метана:
.
Изображение в этой статье находится под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License. Ознакомьтесь с рекомендациями по использованию контента сайта.
Ссылки и дополнительная литература
(PDF) Сравнение состава атмосферы всех планет и гигантских спутников Солнечной системы
Сравнение состава атмосферы всех планет и гигантских спутников Солнечной системы
Рауф К.М., Хоссиени Х*, Маджид Д. и Ибрагим Р.
Кафедра физики, Научная школа, Сулейманский университет, Курдистан, Ирак
* Автор, ответственный за переписку: Хоссиени Х., Физический факультет, Научная школа, Сулейманский университет, Курдистан, Ирак, тел.: +964 770 1991949; Электронная почта:
Дата записи: 13 июля 2015 г.; Дата отчета: 27 июля 2015 г.; Дата публикации: 30 июля 2015 г.
Авторские права: © 2015 Rauf KM, et al. Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.
Abstract
В этом исследовании мы изучали атмосферу как газовых, так и почвенных планет-гигантов Солнечной системы.Соотношение
газов в атмосфере планет сравнивают и определяют, какой из элементов имеет максимальное значение
на планетах. Также показано, что состав большинства планет-гигантов состоит из азота и водорода
, поскольку они массивны и холодны.
Ключевые слова: Планета; Солнечные системы; Гигантский газообразный; Атмосфера
Введение
Наша Солнечная система представляет собой звездную систему, включающую Солнце, восемь планет
(Земля, Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун) и
пять карликовых планет (Церера, Плутон, Хаумеа, Макемаке, Эрис).Первые четыре
планеты, Земля, Меркурий, Венера и Марс являются почвенными планетами. Их также называют внутренними
планетами, потому что их орбиты близки к Солнцу
, но другие планеты являются гигантскими газообразными планетами и классифицируются как
внешние планеты. В дополнение к планетам Солнечная система содержит
луны, астероиды, кометы, метеоры и некоторые особые области, такие как пояс
астероидов, пояс Койпера, рассеянный диск и облако Оорта.Кроме того,
в планетарном пространстве существует эфирная материя, состоящая из природного
Водорода, плазменного газа, космических лучей и пылевых частиц [1].
Помимо планет, спутники-гиганты Солнечной системы содержат
атмосферы. Состав планет и лун сильно
различен. Атмосфера ртути состоит из тех атомных и
субатомных частиц, которые исходят от Солнца [2]. С другой стороны,
атмосфера Земли, как правило, плотная и состоит из широкого диапазона
различных газов.Соотношение газообразного кислорода в атмосфере
небесных тел очень низкое, за исключением атмосферы Земли, потому что кислород является
очень активным газом и взаимодействует с другими элементами. При этом соотношение
горячего кислорода в верхних слоях атмосфер Марса и Венеры составляет
значительное [3].
Сила, удерживающая атмосферу вокруг планет, называется гравитацией.
Массивная планета означает, что ее атмосфера плотная и элементы с
высокой скоростью убегания, такие как элементы водорода и гелия, остаются в ее
атмосфере, в то время как большинство газов в атмосфере небольших
небесных тел представляют собой массивные газы, такие как CO2 и прочие массивные химические
компоненты [4].В этом исследовании была изучена атмосфера планет и
лун в Солнечной системе и проведено сравнение
составов атмосфер планет и лун.
Атмосфера тел в Солнечной системе
В твердом веществе атомы и молекулы с трудом удерживаются вместе, а
в газах дело обстоит иначе, потому что связи между молекулами
очень слабые и они могут свободно перемещаться.Поскольку гравитационная сила
удерживает молекулы вокруг планет, поэтому
меньшая планета означает, что ее гравитационная сила слабее, а в результате
плотность газов низкая. Например, Луна, Меркурий и
другие небольшие объекты в Солнечной системе не могут сами удерживать газы вокруг
из-за их низкой гравитации. С другой стороны, если планета
холодная, она может содержать газы. Вот почему у Марса есть крошечная
атмосфера, а у Меркурия ее нет.Плотность атмосферы Марса
составляет примерно 1/100 земной атмосферы, но, конечно, с другими
газами. Существующий кислородный газ в атмосфере планеты странный
, потому что этот газ настолько активен и исчезает за очень короткое время. Атмосфера Земли
удерживает кислород из-за растений на поверхности нашей
планеты [5].
С другой стороны, гигантские газообразные планеты могут содержать Водород и
Азот, и они остались огромными [6], в то время как луны этих
планет малы и не могут иметь атмосферу, за исключением
Титана.Титан — большой спутник Сатурна, он большой и холодный, и у него есть
атмосферы, в которой азот составляет большую часть его состава [7].
Помимо силы гравитации, другой причиной удержания газов являются
физические условия. Скорость малых атомов или молекул при определенной
температуре очень высока, и гравитационная сила не может удержать их
, таких как Венера. В атмосфере
Венеры есть Кислород и Азот.Хотя у него есть атмосфера, сравнимая с
размерами Земли, но он находится близко к Солнцу, поэтому он очень горячий, и все химические
карбонатные составы распадаются. Поэтому атмосфера Венеры на
заполнена СО2 и более плотная, чем атмосфера Земли. Это
ответ на вопрос, почему Венера горячее Меркурия [8].
Распределение газов в атмосфере планет
На рис. 1 показано количество газообразного водорода в атмосфере
каждой из планет, указанных в таблицах.Вероятным источником имеющегося водорода
в атмосфере планет является солнечный ветер. Можно заметить
, что атмосфера Сатурна содержит максимальное количество
водорода, чем другие планеты, на 88% от общего количества
его атмосферы, в то время как атмосфера Юпитера покрывала 86,4% его
атмосферы водородом. . 82,5% атмосферы Урана составляет водород
и 80% атмосферы Нептуна, в то время как в атмосфере Меркурия
только 22%, а атмосфера Земли имеет самое низкое значение среди
планет, что составляет 6 x 10-5 % ее атмосферы.
RAUF et al., Astrobiol Automache 2015, 3: 3
DOI: 10.4172 / 2332-2519.1000136
Научно-исследовательская статья Открытый доступ
ASTRABIOL Automach
ISSN: 2332-2519 Jao, журнал открытого доступа Том 3 • Выпуск 3 • 1000136
Журнал астробиологии и аутрич
j
R
U
R
U
R
N
A
L
O
F
A
S
T
R
O
B
I
O
L
O
G
Y
&
O
U
T
R
E
A
C
H
ISSN: 2332-2519
Атмосферы земных планет
Атмосферы земных планет Первичные атмосферы :Первичная атмосфера каждого земного мира состояла в основном из легких газов, аккрецированных при первоначальном образовании.Эти газы похожи на первичную смесь газов на Солнце и Юпитер. То есть 94,2% Н, 5,7% Он и все остальное менее 0,1%.
Однако эта первичная атмосфера была потеряна на планетах земной группы. Почему? а сочетание температуры поверхности, массы атомов и скорости убегания планета. Что определяет, удерживается ли тот или иной атом гравитационным полем планеты? поле? если атом движется меньше скорости убегания планеты, он остается. Если он движется быстрее, чем скорость убегания, он уходит в открытый космос.
Из кинетической теории газов известно, что средняя скорость сгустка атомов задается температурой поверхности планеты. Вспомните наше микроскопическое описание макроскопических величин, таких как как давление и температура. Более высокие температуры превращаются в более высокие скорости атомов.
Теперь рассмотрим смесь элементов в атмосфере. Некоторые атомы/молекулы малы по массе (H, He) некоторые тяжелые (CO 2 , H 2 O и т. д.). Легкие элементы движутся быстрее, чем тяжелые элементы и могут достигать космической скорости.
Второй переменной является температура поверхности планеты. Внутренние миры ближе к Солнцу, поэтому теплее. Противоположное верно для внешних планет, дальше от Солнца, поэтому холоднее.
Объединение переменных космической скорости (масса, радиус планеты) и температура поверхности (расстояние от Солнца плюс влияние атмосферы нагрев) дает следующую диаграмму. Для ключевых элементов линии нарисуйте, чтобы показать, где элемент убегает от планеты. Если планета находится ниже этой линии, этот элемент исчезнет.
Итак, заметьте, что для внешних юпитерианских миров все первичные, исходные атмосфера держится. Но для внутренних миров большая часть оригинального H и Он был потерян. Затем эти внутренние миры образуют вторичная атмосфера, состоящая из дегазации тектонических Мероприятия.Вторичные атмосферы :
Для более теплых земных миров легкие, газообразные элементы (H, Он) теряются. Остальные элементы сгруппированы в скальные материалы (железо, оливин, пироксен) и ледяные материалы (H 2 O, CO 2 , CH 4 , NH 3 , SO 2 ).Ледяные материалы встречаются чаще во внешней Солнечной системе они доставляются во внутреннюю Солнечную систему в виде комет (см. далее лекцию).
Каменистые и ледяные материалы смешиваются в ранней коре и мантии. Если планета быстро остывает, тектоническая активность практически отсутствует. ледяные материалы заперты в мантии (см., например, Галилеевы луны). Если планета имеет большую массу (что означает много захваченное тепло от пласта), то есть большое количество тектонических активность -> вулканы.
Ледяные материалы превращаются в газы в теплой мантии и возвращаются обратно. на поверхность планеты в виде дегазации для производства вторичная атмосфера. Атмосферы Венеры, Земли и Марс (и в некотором смысле Титан) — это вторичные атмосферы.
Состав газовыделения сходен для Венеры, Земли и Марса. и состоит из 58% H 2 O, 23% CO 2 , 13% SO 2 , 5% N 2 и следы инертных газов (Ne, Ar, Кр). Последняя эволюция этого выделения газа обусловлена, прежде всего, температура поверхности и химический состав планеты.Внимательно изучите эту таблицу, т.к. все три планеты имели сходные вторичные атмосферы, которые развивались в очень разных условиях. способы.
Обратите внимание, что H 2 O является ключевым катализатором эволюции вторичная атмосфера. На Земле температура была в самый раз для образования жидкой воды = океанов. СО 2 высвобождаемый при дегазации, растворялся в жидкой воде с образованием карбонатные породы. Таким образом, Земля имела редуцирующих атмосфера.На Венере не было жидкой воды (слишком горячей) и, следовательно, не было место для растворения CO 2 .Если атмосфера уменьшение содержания CO 2 , чем элементы более низкого ранга становятся важно после того, как CO 2 исчезнет. Для Земли это означало что атмосфера стала в основном основана на N 2 с более поздними дополнениями O2 от форм жизни. На Венере CO 2 не восстановилась и оставался основным компонентом их атмосферы.
На Марсе был период жидкой воды очень скоро после формирование. Но температура этой воды была недостаточной, чтобы оставаться в виде жидкости, поэтому он замерз, оставив CO 2 в качестве основной компонент атмосферы.
Также обратите внимание, что благородные газы являются хорошими следами количества эволюции, которой подвергается атмосфера. Благородные газы не реагируют с другие элементы (они инертны). Атмосфера тонкая и претерпевает резкие изменения массы, имеет высокий процент благородных газы. В этом случае на Марсе была заморожена большая часть атмосферы. в виде льда H 2 O и CO 2 , оставляя высокую количество благородных газов. Плотные атмосферы, такие как Венера, имеют небольшие процентное содержание инертных газов, так как большая часть дегазирующего материала остается на поверхности планеты.
Кислород Земли :
Обратите внимание, что большая часть O 2 , выпущенная дегазация заперта в жидкости H 2 O. Поскольку O 2 высокореактивный, его необходимо постоянно пополнять. Некоторые выпущены фотодезинтеграцией с парами H 2 O в верхних слоях атмосферы.
Но большая часть O 2 в сегодняшней атмосфере происходит из процесс фотосинтеза, связанный с формами жизни. Это произошло примерно через 1 миллиард лет после образования Земли.Первоначальный вторичный Атмосфера Земли не содержала больших количеств O 2 и была богата N 2 и CO 2 . Растения нужны для пополнить O 2 , без растений весь кислород был бы превратиться в скалы за несколько 100 лет.
Изменения в теплице :
Парниковый эффект определяется количеством (по массе) парниковые газы в атмосфере. Эти газы прежде всего H 2 O, CO 2 , CH 4 , NH 3 .За вторичные атмосферы на Венере, Земле и Марсе, только CO 2 имеет большой вклад в парниковый эффект (хотя обратите внимание, что количество CH 4 увеличивается на Земле из-за отходы животноводства и сельского хозяйства).
Парниковый эффект в настоящее время повышает температуру Венеры, Земли и Марс на следующие величины:
Обратите внимание, что парникового эффекта Земли достаточно, чтобы держать нас из вечного ледникового периода (небольшой парниковый эффект пойдет вам на пользу).В то время как на Венере серьезный парниковый эффект делает ее самое жаркое место Солнечной системы.
Также обратите внимание, что Марс, вероятно, имел более сильный парниковый эффект в далекое прошлое. Но большие количества CO 2 были преобразованы до камней в ранних марсианских океанах. Атмосфера истончилась слишком быстро прекратил парниковый эффект и жидкость H 2 O превратилась льду (холодная смерть).
Урок, который следует здесь усвоить, состоит в том, что Марс и Венера прямо противоположны друг другу. в их эволюции и результате парникового эффекта.То динамика атмосферы планеты нестабильна , и сложна так что изменения в атмосфере Земли, даже небольшие, представляют собой очень серьезные имеет значение для тех из нас, кому нужно место для жизни.
Атмосфера Титана :
Одна из самых плотных атмосфер в Солнечной системе (вторая после Венера) — Титан. Текущая атмосфера Титана состоит из 90% N 2 и 7% CH 4 . (метан). Поскольку Титан образовался во внешней части Солнечной системы, где он намного холоднее и содержит больше ледяных материалов, таких как NH 3 (аммиак) и CH 4 .NH 3 есть легко разделяется на N 2 и H 2 при солнечном свете. N 2 удерживается гравитацией Титана (см. выше), но H 2 ускользает. Таким образом, над время, Титан построил N 2 атмосфера, подобная земной, из исходной вторичной атмосферы который был богат NH 3 .
Обратите внимание, что взаимодействие солнечного света и CH 4 вызывает химические реакции, которые создают углеводороды, такие как этан, ацетилен, пропан; все из которых имеют был обнаружен в атмосфере Титана.Углеводороды могут соединяться с образованием длинных молекулярных цепей, называемых полимерами. Капли полимеров может оставаться во взвешенном состоянии в атмосфере, образуя аэрозоль (тяжелый смог) в то время как другие будут тонуть, образуя толстый слой смолы на поверхность.
Вторичная атмосфера Титана питается криовулканами, выбрасывающими метан и аммиак из мантии Луны.
Состав вторичной атмосферы :
Таким образом, состав атмосферы на планете земной группы будет определяется следующим:
- Расстояние от Солнца (поверхностная температура планеты)
- Масса и радиус планеты = сила тяжести на поверхности = скорость убегания
- химических реакций = различные молекулы создаются и разрушаются в различные среды, более высокие температуры означают более быстрые реакции
- геологическая активность = количество дегазации, больше активности = больше дегазация = более плотная атмосфера
- живые организмы = изменяют состав за счет своих отходов продукты
Атмосферы и планетарные температуры — Американское химическое общество
Поступающая солнечная энергия, 341 Вт·м -2 , это то, что мы рассчитали на основе излучения черного тела Солнца . Отраженное излучение, 102 Вт·м 90 604 -2 90 605 , показанное в крайнем левом углу, составляет 90 391 альбедо Земли 90 392 , 0.30. Из оставшейся неотраженной лучистой энергии в ближнем ультрафиолетовом, видимом и коротковолновом инфракрасном диапазоне около 30% (78 Вт·м -2 из 239 Вт·м -2 ) поглощается газами в атмосфере. (в основном O 3 , O 2 , H 2 O и CO 2 ) и согревает атмосферу . Оставшаяся лучистая энергия, 161 Вт·м 90 604 -2 90 605 , достигает поверхности и нагревает ее.
В середине диаграммы «термики» представляют собой воздух, нагретый при контакте с теплой поверхностью.Воздух расширяется и поднимается в атмосферу, где он отдает энергию более прохладным местам на больших высотах. Точно так же энергия, поглощаемая водой при ее испарении или выделении в виде газа в результате транспирации растений, переносится в атмосферу в виде газа, где она высвобождает энергию в окружающую среду, когда конденсируется с образованием облаков.
Основные участники энергетического баланса показаны в правой части диаграммы, где представлены излучение и поглощение энергии в виде инфракрасного излучения.Поверхностная радиационная эмиссия, 396 Вт·м –2 , представляет собой поток энергии, рассчитанный по уравнению Стефана-Больцмана для черного тела при температуре 288 К, наблюдаемой средней температуре поверхности Земли. Небольшая часть этой энергии теряется непосредственно в космосе, но большая часть поглощается газами и облаками в атмосфере и повторно излучается во всех направлениях, в том числе вниз к поверхности, 333 Вт·м 90 604 –2 90 605 нагревая поверхность в крайнем правом углу схемы.Результатом является больший нагрев поверхности, чем только приходящая солнечная радиация.
Округленные значения в верхней части рисунка показывают суммарный приходящий поток солнечной радиации, 341 Вт·м –2 , равный суммарному выходящему потоку, сумме отраженного коротковолнового излучения, 102 Вт·м –2 . и длинноволновое излучение, 239 Вт·м –2 ,
(входящий) 341 Вт·м –2 = 102 Вт·м –2 + 239 Вт·м –2 (исходящий)
Поток уходящего инфракрасного излучения, 239 Вт·м –2 , от атмосферы, облаков и небольшого количества от поверхности, по существу, равен рассчитанному по уравнению Стефана-Больцмана для черного тела при температуре 255 К , прогнозируемая температура Земли при отсутствии эффекта потепления атмосферы.
Обратите внимание, однако, что более точные значения входящего и исходящего потоков энергии не совсем сбалансированы.
(входящий) 341,3 Вт·м –2 > 101,9 Вт·м –2 + 238,5 Вт·м –2 = 340,4 Вт·м –2 (исходящий)
Земля нагревается , и это может произойти только в том случае, если приходящая энергия превысит исходящую энергию. Этот анализ показывает, что нагревающаяся планета сохраняет эквивалент 0.9 Вт·м –2 (самая нижняя часть рисунка). Чтобы узнать больше о влиянии атмосферного потепления на молекулярном уровне, см. Как работает атмосферное потепление , а чтобы узнать о последствиях добавления в атмосферу большего количества парниковых газов, см. Парниковые газы .
атмосфер | Определение, слои и факты
атмосфера , газовая и аэрозольная оболочка, простирающаяся от океана, суши и покрытой льдом поверхности планеты в космос.Плотность атмосферы уменьшается наружу, потому что гравитационное притяжение планеты, которое притягивает газы и аэрозоли (микроскопические взвешенные частицы пыли, сажи, дыма или химических веществ) внутрь, наиболее близко к поверхности. Атмосферы некоторых планетарных тел, таких как Меркурий, практически отсутствуют, так как первичная атмосфера избежала относительно низкого гравитационного притяжения планеты и была выпущена в космос. Другие планеты, такие как Венера, Земля, Марс и гигантские внешние планеты Солнечной системы, сохранили атмосферу.Кроме того, атмосфера Земли смогла содержать воду в каждой из трех фаз (твердая, жидкая и газообразная), что было необходимо для развития жизни на планете.
Эволюция нынешней атмосферы Земли до конца не изучена. Считается, что нынешняя атмосфера образовалась в результате постепенного выделения газов как из недр планеты, так и в результате метаболической деятельности форм жизни, в отличие от первичной атмосферы, которая образовалась путем дегазации (вентиляции) во время первоначального формирования планеты. .Текущие вулканические газообразные выбросы включают водяной пар (H 2 O), двуокись углерода (CO 2 ), двуокись серы (SO 2 ), сероводород (H 2 S), окись углерода (CO), хлор. (Cl), фтор (F) и двухатомный азот (N 2 ; состоящий из двух атомов в одной молекуле), а также следы других веществ. Приблизительно 85 процентов вулканических выбросов находятся в форме водяного пара. Напротив, углекислый газ составляет около 10 процентов сточных вод.
Британская викторина
Атмосфера: правда или вымысел?
Является ли Земля единственной планетой с атмосферой? От углекислого газа до космических путешествий: очистите воздух в этой викторине об атмосфере Земли.
Во время ранней эволюции атмосферы на Земле вода должна была существовать в виде жидкости, поскольку океаны существовали по крайней мере три миллиарда лет.Учитывая, что мощность солнечной энергии четыре миллиарда лет назад составляла лишь около 60 процентов от сегодняшней, повышенные уровни углекислого газа и, возможно, аммиака (NH 3 ) должны были присутствовать, чтобы замедлить потерю инфракрасного излучения в космос. Первоначальные формы жизни, развившиеся в этой среде, должны были быть анаэробными (т. е. выживать в отсутствие кислорода). Кроме того, они должны были быть в состоянии противостоять биологически губительному ультрафиолетовому излучению солнечного света, которое не поглощалось слоем озона, как сейчас.
Когда организмы развили способность к фотосинтезу, кислород стал производиться в больших количествах. Накопление кислорода в атмосфере также способствовало развитию озонового слоя, поскольку молекулы O 2 диссоциировали на одноатомный кислород (O; состоящий из отдельных атомов кислорода) и рекомбинировались с другими молекулами O 2 с образованием трехатомных молекул озона ( О 3 ). Способность к фотосинтезу возникла у примитивных форм растений между двумя и тремя миллиардами лет назад.До появления фотосинтезирующих организмов кислород производился в ограниченных количествах как побочный продукт разложения водяного пара под действием ультрафиолетового излучения.
Узнайте, сколько азота, кислорода, водяного пара, углекислого газа и других элементов составляют воздух Земли.
Земная атмосфера представляет собой смесь азота, кислорода, водяного пара, углекислого газа и нескольких других второстепенных компонентов.
Британская энциклопедия, Inc. Посмотреть все видео к этой статьеТекущий молекулярный состав атмосферы Земли — двухатомный азот (N 2 ), 78.08 процентов; двухатомный кислород (O 2 ), 20,95%; аргон (А) 0,93%; вода (H 2 0), приблизительно от 0 до 4 процентов; и диоксид углерода (CO 2 ), 0,04%. Инертные газы, такие как неон (Ne), гелий (He) и криптон (Kr), а также другие компоненты, такие как оксиды азота, соединения серы и соединения озона, встречаются в меньших количествах.
В этой статье представлен обзор физических сил, управляющих атмосферными процессами Земли, структуры земной атмосферы и приборов, используемых для измерения земной атмосферы.Для полного описания процессов, создавших текущую атмосферу на Земле, см. эволюция атмосферы. Для получения информации о долгосрочных условиях атмосферы, которые наблюдаются на поверхности Земли, см. климат. Для описания самых высоких областей атмосферы, где условия во многом определяются наличием заряженных частиц, см. ионосфера и магнитосфера.
Сравнение планетарных газов | Центр научного образования
В этом упражнении учащиеся узнают об атмосферных различиях между тремя «сестринскими» планетами (Венера, Земля и Марс), разрабатывая и используя модели атмосферного состава трех планет.Студенты поймут масштабы и важность парникового эффекта на Земле.
Цели обучения
- Учащиеся поймут, что у двух ближайших соседей Земли, Венеры и Марса, атмосфера сильно отличается от атмосферы Земли.
- Учащиеся смогут объяснить «Принцип Златовласки» и понять, что умеренная температура Земли обусловлена прежде всего ее уникальной атмосферой.
Время
- Введение и инструкции учителя: 30 минут
- Сборка моделей для учащихся: 30 минут
- Обсуждение/оценка: 30 минут
Образовательные стандарты
Научные стандарты следующего поколения
- Основная дисциплинарная идея MS ESS1.B: Земля и Солнечная система 90 519
- Основная дисциплинарная идея HS ESS1.B: Земля и Солнечная система
- Научная и инженерная практика 2. Разработка и использование моделей
Материалы
- Цветные мармеладки, ватные шарики или разноцветные бобы (или аналогичные материалы) для обозначения различных газов в атмосфере каждой планеты
- Многоразовые пластиковые пакеты
Подготовка
- Учитель раздает по три маленьких многоразовых пакета каждой паре или группе учащихся.
- Учитель раздает каждой команде учащихся 300 мармеладок (по 100 на каждую планету). Используйте Таблицу 1 (ниже), чтобы определить, сколько мармеладок каждого цвета приходится на каждую из трех планет. Например, атмосфера Земли состоит на 78% из азота; поэтому 78 из 100 мармеладок одного цвета. Если вы не можете предоставить 300 мармеладок, вы можете использовать меньшее количество и скорректировать пропорции. В зависимости от математических навыков ваших учеников, вам может понадобиться помочь им с корректировкой процентов, чтобы представить правильное количество бобов.
Направления
Примечание. Младшим классам может понравиться построение модели, но у них могут возникнуть трудности с переводом абстрактной модели в представление о реальных атмосферах.
- Введение
- Обсудите парниковые газы и парниковый эффект. Обратитесь к справочному разделу и к таблицам 1 и 2 в разделе «Таблицы» ниже.
- Спросите учащихся: «Как вы думаете, почему живые организмы процветают на Земле, а не на Венере или Марсе?»
- Обсудите «принцип Златовласки» и то, что на Земле содержится ровно столько парниковых газов, сколько необходимо для поддержания на Земле оптимальной температуры для живых организмов.
- Скажите учащимся (в группах или парах), что в этом упражнении они будут строить модели атмосфер Земли и других планет. Подчеркните, что модели являются важнейшими инструментами для ученых-планетологов, пытающихся понять явления, слишком далекие, чтобы их можно было непосредственно испытать.
- В зависимости от имеющегося материала попросите учащихся изобразить атмосферные газы с помощью разноцветных бобов, ватных шариков или мармеладок. В этом упражнении мы будем использовать мармеладки.
Пример:
- Азот (N 2 ) с красными драже
- Кислород (O 2 ) с зелеными драже
- Аргон (Ar) с фиолетовыми мармеладками
- Углекислый газ (CO 2 ) с желтыми драже
- Метан (CH 4 ) с белыми драже
- Предложите учащимся создать модель атмосферы для каждой планеты, поместив соответствующее количество мармеладок каждого цвета в каждый из трех маленьких многоразовых пластиковых пакетов.Доля каждого отдельного газа в атмосферах Венеры, Земли и Марса представлена в Таблице 1 ниже. Дополнительные сведения см. в разделе «Подготовка». Студенты должны будут перевести проценты в количество мармеладок, и во многих случаях они столкнутся с трудностями при разрезании мармеладок на достаточно мелкие кусочки, чтобы представить небольшие концентрации в атмосфере.
- Предложите учащимся объяснить классу, что они нашли.
Таблица 1
В таблице ниже перечислены атмосферные факторы, ответственные за планетарные различия.Относительное расстояние от Солнца влияет на планетарную температуру, но парниковые газы и плотность атмосферы также оказывают большое влияние на температуру поверхности. Венера имеет чрезвычайно плотную атмосферу (с поверхностным давлением более чем в 90 раз выше земного). И наоборот, Марс имеет чрезвычайно тонкую атмосферу (с поверхностным давлением менее 1/100 земного).
| Венера | Земля | Марс | |
| Двуокись углерода (СО 2 ) | 96.5% | 0,03% | 95% |
| Азот (N 2 ) | 3,5% | 78% | 2,7% |
| Кислород (O 2 ) | След | 21% | 0,13% |
| Аргон (Ar) | 0,007% | 0,9% | 1,6% |
| Метан (СН 4 ) | 0 | 0,002% | 0 |
Таблица 2
Химический состав атмосфер важен, особенно при определении пригодности для жизни.Ниже перечислены основные парниковые газы (ПГ) и их процентное содержание.
| Венера | Земля | Марс | |
| Приземное давление относительно Земли | 92 бара | 1 бар | 0,006 бар |
| Основные парниковые газы (ПГ) | СО 2 | H 2 O и CO 2 | СО 2 |
| Температура при отсутствии ПГ | -47°С (-52°F) | -19°С (-2°F) | -63°С (-82°F) |
| Фактическая температура | 464°С (867°F) | 15°С (59°F) | -63°С (-82°F) |
| Изменение температуры из-за ПГ | +511°С (919°F) | +34°С (61°F) | +0.2°С (0,4°F) |
Примечание: Земная атмосфера всегда содержит некоторое количество водяного пара; во влажный день водяной пар может составлять более 2% атмосферного газа в определенном месте. Однако среднее количество водяного пара в атмосфере Земли составляет около 1%. Чтобы упростить задачу, ученые часто ссылаются на сухую атмосферу Земли, имея в виду все газы, за исключением переменного количества водяного пара. В этой «сухой атмосфере» азот и кислород составляют почти 99% газов в атмосфере Земли.Остальные следовые газы составляют менее 1% сухой атмосферы Земли. Сумма для каждой планеты в таблице 1 не дает в сумме 100 %, потому что не все следовые газы были перечислены.
Оценка
- Предложите учащимся показать свои работы в классе и дайте им время понаблюдать и обсудить работу друг друга, пока вы ходите.
- Предложите учащимся письменно ответить на следующие вопросы:
- Опишите атмосферные условия, с которыми вы можете столкнуться, когда астронавт ступит на Венеру и Марс.
- Назовите не менее двух признаков сходства атмосфер Венеры и Марса и одного отличия от атмосферы Земли.
- Что нового вы узнали на этом уроке? Что вы уже знали? Что было самым трудным в деятельности?
Фон
Парниковые газы
На Земле два элемента, азот (N 2 ) и кислород (O 2 ), составляют почти 99% объема чистого сухого воздуха.Большая часть оставшегося 1% приходится на инертный газообразный элемент аргон (Ar). Аргон и крошечный процент оставшихся газов называются следовыми газами. Определенные следы атмосферных газов помогают нагревать нашу планету, потому что они кажутся прозрачными для входящего видимого (коротковолнового) света/излучения, но действуют как барьер для исходящего инфракрасного (длинноволнового) излучения. Эти специальные следовые газы часто называют парниковыми газами, которые представляют собой улавливающие тепло газы, излучающие тепло обратно на поверхность Земли, к другой молекуле парникового газа или в космос.
Основными парниковыми газами являются двуокись углерода (CO 2 ), водяной пар (H 2 O), метан (CH 4 ) и закись азота (N 2 O). Все эти молекулы парниковых газов состоят из трех или более атомов. Атомы удерживаются вместе достаточно слабо, чтобы вибрировать, когда поглощают тепло. В конце концов, вибрирующие молекулы испускают излучение, которое, вероятно, будет поглощено другой молекулой парникового газа. Этот процесс удерживает тепло у поверхности Земли и способствует возникновению парникового эффекта.
Парниковый эффект
Растения, животные и люди могут жить и процветать на Земле, потому что условия в нашей атмосфере в самый раз. Атмосфера Земли действует как одеяло, удерживая температуру от слишком высокой или слишком низкой для живых организмов. Без парникового эффекта средняя температура Земли была бы примерно -19° C (-2° F), что значительно ниже точки замерзания, вместо нынешних комфортных 15° C (59° F).
Мы можем оценить влияние парниковых газов, сравнив Землю с ее ближайшими планетарными соседями, Венерой и Марсом.Эти планеты либо имеют слишком сильный парниковый эффект, либо слишком низкий, чтобы поддерживать жизнь в том виде, в каком мы ее знаем. Различия между тремя планетами были названы «принципом Златовласки». «Принцип Златовласки» относится к тому факту, что на Венере слишком жарко, на Марсе слишком холодно, а на Земле — в самый раз.
Марс и Венера имеют практически одинаковые типы и процентное содержание газов в атмосфере. Однако у них очень разные плотности атмосферы.
- Венера имеет чрезвычайно плотную атмосферу и намного больше парниковых газов, чем Земля.Концентрация CO 2 ответственна за «неуправляемый» парниковый эффект и очень высокую среднегодовую температуру поверхности 464°C (867°F).
- Марс имеет очень тонкую атмосферу и, следовательно, очень небольшое количество парниковых газов по сравнению с Землей; Таким образом, несмотря на то, что атмосфера Марса в основном состоит из CO 2 , его так мало, что он не сильно нагревает Марс, а среднегодовая температура поверхности довольно низка и составляет около -63 ° C (-82 ° F).
- Марс находится намного дальше от Солнца, чем Венера.
Расширения и варианты
- Дополнительное задание: Возьмите один набор мешков и распределите содержимое по площадям, измеренным для представления атмосферного давления каждой планеты. Например, мармеладки, представляющие Землю, могут быть распределены на квадратном метре. Возможно, вам придется выйти на улицу, чтобы найти область, достаточно большую, чтобы представить разреженную атмосферу Марса. Чтобы сконцентрировать бобы, представляющие плотную атмосферу Венеры, вы можете использовать кухонный комбайн или ступку с пестиком.
- Для продвинутых учащихся: Чтобы усложнить математику, повторите задание с менее чем 100 мармеладками на планету. Например, раздайте 10, 20 или 50 мармеладок вместо 100 на каждую планету.
- Учащиеся, у которых есть трудности с математическими понятиями, должны работать в паре с учащимися, хорошо разбирающимися в математике, чтобы не разочароваться в дробях.
- Учащимся с языковыми трудностями следует оказать помощь непосредственно в начале построения модели, чтобы убедиться, что они понимают инструкции.
Связанные ресурсы
Кредиты
Это задание было разработано в рамках проекта ОБУЧЕНИЕ в ЮКАР.
