09.11.2021г.  ГРУППА 201.  АСТРОНОМИЯ.  ТЕМА «Планеты земной группы «

          По своим физическим характеристикам планеты делятся на две группы – планеты земной группы и планеты – гиганты. Мы дадим обзор главных особенностей обеих групп планет, на основе чего вы сумеете дать описание каждой планеты.

 

Общая характеристика планет земной группы

          Планеты, относящиеся к земной группе, - Меркурий, Венера, Земля, Марс – имеют небольшие размеры и массы, средняя плотность этих планет в несколько раз превосходит плотность воды; они медленно вращаются вокруг своих осей; у них мало спутников (у Меркурия и Венеры их вообще нет, у Марса – два крохотных, у Земля - один).

          Сходство планет земной группы не исключает и значительного различия. Например, Венера, в отличие от других планет, вращается в направлении, обратном ее движению вокруг Солнца, причем в 243 раза медленее Земли (сравните продолжительность года и суток на Венере). Период обращения Меркурия (т.е. год этой планеты) только на 1/3 больше периода его вращения вокруг оси (по отношению к звездам). Углы наклона осей к плоскостям их орбит у Земли и у Марса примерно одинаковы, но совсем иные у Меркурия и Венеры. А вы знаете, что это одна из причин, определяющая характер смены времен года. Такие же, как у Земли, времена года есть, следовательно, на Марсе (правда, каждое время года почти в два раза продолжительнее, чем на Земле).

     Не исключено, что по ряду физических характеристик к планетам земной группы относится и далекий Плутон – самая маленькая из 9 планет. Средний диаметр Плутона около 2260 км. Лишь вдвое меньше диаметр Харона – спутника Плутона. Поэтому не исключено, что система Плутон – Харон, как и система Земля – Луна, представляет собой “двойную планету”.

 Атмосферы

     Черты сходства и различия обнаруживаются также при изучении атмосфер планет земной группы. В отличие от Меркурия, который, как и Луна, практический лишен атмосферы, Венера и Марс обладают ею. Современные данные об атмосферах Венеры и Марса получены в результате полетов наших (“Венера”,”Марс”) и американских (“Пионер-Венера”,”Маринер”,”Викинг”) АМС. Сравнивая атмосферы Венеры и Марса с земной, мы видим, что, в отличие от азотно-кислородной земной атмосферы, Венера и Марс имеют атмосферы, в основном состоящие из углекислого газа. Давление у поверхности Венеры более чем в 90 раз больше, а у Марса почти в 150 раз меньше, чем у поверхности Земли.

         Температура у поверхности Венеры очень высокая (около 500°С) и остается почти одинаковой. С чем это связано? На первый взгляд, кажется, с тем, что Венера ближе к Солнцу, чем Земля. Но, как показывают наблюдения, отражательная способность Венеры больше, чем у Земли, а потому Солнце примерно одинаково нагревает обе планеты. Высокая температура поверхности Венеры обусловлена парниковым эффектом. Он заключается в следующем: атмосфера Венеры пропускает лучи Солнца, которые нагревают поверхность. Нагретая поверхность становится источником инфракрасного излучения, которое не может покинуть планету, так как его задерживают содержащиеся в атмосфере Венеры углекислый газ и водяной пар, а также облачный покров планеты. В результате этого равновесие между притоком энергии и ее расходом в мирное пространство устанавливается при более высокой температуре, чем та, которая была бы у планеты, свободно пропускающей инфракрасное излучение.

       Мы привыкли к земным облакам, состоящим из мелких капель воды или ледяных кристалликов. Состав облаков Венеры иной: они содержат капельки серной и, возможно, соляной кислоты. Облачный слой сильно ослабляет солнечный свет, но, как показали измерения, выполненные на АМС “Венера-11” и “Венера-12”, освещенность у поверхности Венеры примерно такая же, как у поверхности Земли в облачный день. Исследования, выполненные в 1982 г. АМС “Венера - 13” и “Венера-14”, показали, что небо Венеры и ее ландшафт имеют оранжевый цвет. Объясняется это особенностью рассеивания света в атмосфере этой планеты.

         Газ в атмосферах планет земной группы находится в непрерывном движении. Нередко во время пылевых бурь, которые длятся на несколько месяцев, огромное количество пыли поднимается в атмосферу Марса. Ураганные ветры зафиксированы в атмосфере Венеры на высотах, где расположен облачный слой (от 50 до 70 км над поверхностью планеты), но вблизи поверхности этой планеты скорость ветра достигает всего лишь несколько метров в секунду.

      Таким образом, несмотря на некоторое сходство, в целом атмосферы ближайших к Земле планет резко отличаются от атмосферы Земли. Это пример открытия, которое невозможно было предсказать. Здравый смысл подсказывал, что планеты со сходными физическими характеристиками (например, Землю и Венеру иногда называют “планетами-близнецами”) и примерно одинаково удаленные от Солнца должны иметь очень похожие атмосферы. На самом деле причина наблюдаемого различия связана с особенностями эволюции атмосфер каждой из планет земной группы.

           Исследование атмосфер планет земной группы не только позволяет лучше понять свойства и историю происхождения земной атмосферы, но и имеет значение для решения экологической проблемы. Например, туманы – смоги, образующиеся в земной атмосфере в результате загрязнения воздуха, по своему составу очень напоминают венерианские облака. Эти облака, как и пылевые бури на Марсе, напоминают нам о том, что необходимо ограничивать выброс пыли и разного рода промышленных отходов в атмосферу нашей планеты, если мы хотим на длительное время сохранить на Земле условия, пригодные для существования и развития жизни. Пылевые бури, во время которых на протяжении нескольких месяцев в атмосфере Марса удерживаются и распространяются над громадными территориями тучи пыли, заставляют задуматься над некоторыми возможными экологическими последствиями ядерной войны.

 Поверхности

          Планеты земной группы, подобно Земле и Луне, имеют твердые поверхности. Наземные оптические наблюдения позволяют получить о них немного сведений, так как Меркурий трудно рассмотреть в телескоп даже во время элонгаций, поверхность Венеры скрыта от нас облаками. На Марсе даже во время великих противостояний (когда расстояние между Землей и Марсом минимальное – около 55 млн. км), происходящих один раз в 15 – 17 лет, в крупные телескопы удается рассмотреть детали размерами около 300 км. И все-таки в последние десятилетия удалось много узнать о поверхности Меркурия и Марса, а также получить представление о еще недавно совершенно загадочной поверхности Венеры. Это стало возможным благодаря успешным полетам автоматических межпланетных станций типа “Венера”, “Марс”, “Викинг”, “Маринер”, “Магеллан”, пролетавших вблизи планет или совершивших посадки на поверхность Венеры и Марса, и благодаря наземным радиолокационным наблюдениям.

 

      Поверхность Меркурия, изобилующая кратерами, очень напоминает лунную. “Морей” там меньше, чем на Луне, причем они небольшие. Диаметр меркурианского Моря Зноя 1300 км, как и Моря Дождей на Луне. На десятки и сотни километров тянутся крутые уступы, вероятно, порожденные былой тектонической активностью Меркурия, когда смещались и надвигались поверхностные слои планеты. Как и на Луне, большинство кратеров образовались в результате падений метеоритов. Там, где кратеров немного, мы видим сравнительно молодые участки поверхности. Старые, разрушенные кратеры заметно отличаются от более молодых кратеров, хорошо сохранившихся.

 

Каменистая пустыня и множество отдельных камней видны на первых фототелевизионных панорамах, переданных с поверхности Венеры автоматическими станциями серии “Венера”. Радиолокационные наземные наблюдения обнаружили на этой планете множество неглубоких кратеров, диаметры которых от 30 до 700 км. В целом эта планета оказалась наиболее гладкой из всех планет земной группы, хотя и на ней есть большие горные массивы и протяжные возвышенности, вдвое превышающие по размерам земной Тибет. Грандиозен потухший вулкан Максвелл, его высота 12 км (в полтора раза больше Джомолунгмы), поперечник подошвы 1000 км, диаметр кратера на вершине 100 км. Очень велики, но меньше, чем Максвелл, вулканические конусы Гаусс и Герц. Подобно рифтовым ущельям, тянущимся по дну земных океанов, на Венере также обнаружены рифтовые зоны, свидетельствующие о том, что и на этой планете когда-то происходили (а может быть, происходят и сейчас!) активные процессы (например, вулканическая деятельность).

          В 1983 – 1984 гг. со станций “Венера - 15” и “Венера - 16” проводились радиолокационные исследования, позволившие создать карту и атлас поверхности планеты (размеры деталей поверхности 1 – 2 км). Новый шаг в исследовании поверхности Венеры связан с применением более совершенной радиолокационной системы, установленной на борту американской АМС “Магеллан”. Этот космический аппарат достиг окрестности Венеры в августе 1990 г. и вышел на вытянутую эллиптическую орбиту. Регулярная съемка проводится с сентября 1990 г. На Землю передаются отчетливые изображения, на некоторых из них хорошо различимы детали размером до 120 м. К маю 1993 г. съемкой было охвачено почти 98% поверхности планеты. Планируется завершить эксперимент, включающий не только фотографирование Венеры, но и проведение других исследований (гравитационного поля, атмосферы и др.) в 1995 г.

        Изобилует кратерами и поверхность Марса. Особенно много их в южном полушарии планеты. Темные области, занимающие значительную часть поверхности планеты, получили название морей (Эллада, Аргир и др.). Диаметры некоторых морей превышает 2000 км. Возвышенности, напоминающие земные континенты, представляющие собой светлые поля оранжево-красного цвета, названы материками (Фарсида, Элисиум). Как и на Венере, здесь есть огромные вулканические конусы. Высота наибольшего из них (Олимпа) превышает 25 км, диаметр кратера 90 км. Диаметр основания этой гигантской конусообразной горы более 500 км.

         О том, что миллионы лет назад на Марсе происходили мощные вулканические извержения и смещались поверхностные пласты, свидетельствуют остатки лавовых потоков, огромные разломы поверхности (один из них – Маринер – тянется на 4000 км), многочисленные ущелья и каньоны. Возможно, что именно некоторые из этих образований (например, цепочки кратеров или протяженные ущелья) исследователи Марса еще 100 лет назад приняли за “каналы”, существование которых впоследствии долгое время пытались объяснить деятельностью разумных обитателей Марса.

Перестал быть загадкой и красный цвет Марса. Он объясняется тем, что грунт этой планеты содержит много глин, богатых железом.

 С близкого расстояния неоднократно фотографировались спутники Марса и передавались панорамы поверхности “Красной планеты”.

 Вы знаете, что почти 2/3 поверхности Земли занимают океаны. На поверхности Венеры и Меркурия воды нет. Открытые водоемы отсутствуют и на поверхности Марса. Но, как предполагают ученые, вода на Марсе должна быть, по крайней мере, в виде слоя льда, образующего полярные шапки, или как обширный слой вечной мерзлоты. Возможно, вы станете свидетелями открытия на Марсе запасов льда или даже находящейся подо льдом воды. О том, что вода когда-то была и на поверхности Марса, свидетельствуют обнаруженные там высохшие руслоподобные извилистые ложбины.

ЗАДАНИЕ.      ВЫПОЛНИТЕ ТЕСТ

Тест "Планеты земной группы"

1. Наша Земля всегда находится в движении. Мы не замечаем этих процессов, потому что перемещаемся с одинаковой скоростью вместе с планетой. Но если бы эти движения отсутствовали, то тогда на Земле не возникли бы оптимальные условия для существования живых организмов. Чтобы справиться с заданием, надо назвать основные движения Земли и выбрать из предложенных вариантов одно их них:

- Вращение вокруг собственной оси.

- Движение относительно группы галактик.

- Легкое покачивание земной оси.

2. В земной группе состоят несколько планет, расположенных во внутренней области Солнечной системы. В этом они отличаются от планет-гигантов, находящихся во внешней части от Солнца. Все планеты земной группы имеют одинаковое строение: ядро, мантия, кора. Спутники присутствуют только у двух из них. Сколько небесных тел к планетам земной группы относятся?

- 6

- 5

 4

3. Планеты земной группы имеют вторичные атмосферы, которые возникают в процессе вулканической и солнечной активности. В этом одно из их отличий от газовых гигантов, атмосфера которых первична и состоит в основном из водорода. Укажите планеты, относящиеся к земной группе:

- Венера, Земля, Меркурий, Марс

- Сатурн, Земля, Марс, Венера

- Юпитер, Уран, Нептун, Земля

4. Как называется промежуток времени, через который повторяются лунные затмения?

- Сарос

- Лунный год

- Год затмения

5. Что не является основной оболочкой Земли:

- Атмосфера

- Гидросфера

- Радиационная сфера

6. Эта планета земной группы имеет самую плотную атмосферу. В середине 19-го века астрономы попытались выяснить состав этой атмосферы, надеясь найти там кислород и водяной пар. Их ожидания не оправдались – планета с красивым именем окутана углекислым газом. Вращение вокруг своей оси она совершает с наименьшей скоростью, по сравнению с другими небесными телами группы. О какой планете идет речь?

- Венера

- Меркурий

- Марс

- Оксидом железа

7. Какая планета земной группы вращается в направлении, противоположном вращению Земли?

- Марс

- Венера

- Меркурий

 8. Лунное затмение могут наблюдать все жители того полушария Земли, которое обращено в данный момент к Луне. В процессе затмения спутник Земли приобретает темно-красный цвет, потому как частично остается освещенным лучами Солнца. В давние времена вид «кровавой» Луны вселял великий страх в души людей. Как расположены небесные тела во время лунного затмения?

- Земля находится между Солнцем и Луной

- Луна располагается между Солнцем и Землей

- Луна развернута темной стороной к Земле

9. Содержание углекислого газа в атмосфере этой планеты земной группы чрезмерно высокое. Она поглощает огромное количество солнечной радиации, но из-за плотной атмосферы отдать выделяемое тепло не может. По этой причине планета считается самой горячей в Солнечной системе. Как ее название?

- Марс

- Венера

- Меркурий

10. Выберите из списка подходящую для Меркурия характеристику.

- Самая тяжелая планета

- Самая маленькая планета

- Газовый гигант

11. Солнце светит практически белым светом, но когда он достигает поверхности Земли, то приобретает желтоватый оттенок. Это происходит из-за того, что атмосфера Земли поглощает коротковолновую часть спектра солнечного света. Излучение Солнца формирует жизнь на Земле, и определяет климатические особенности. За какое время солнечный свет доходит до Земли?

- 8 минут

- 1 час

- 30 секунд

12. Земля совершает движение вокруг Солнца по эллиптической орбите, по этой причине расстояние между ними меняется на протяжении года. Когда Земля располагается ближе всего к Солнцу?

- Весной

 Зимой

- Летом

13. Существует ли магнитное поле у Меркурия?

- Да

- Нет

- Невозможно определить

14. Венера считается «сестрой» Земли по сходству некоторых характеристик – массе и размерам. Как достаточно яркий объект в небе, эта планета приобрела важное влияние на культуру человечества. По имени какой древнеримской богини она получила свое название:

- Семейного счастья и домашнего очага

- Любви и красоты

- Утренней зари 

 15. Луна обращается вокруг Земли по эллиптической орбите с неравномерной скоростью. Раз в месяц она приближается к нашей планете, проходя точку перигелия. И с такой же периодичностью отходит в самую дальнюю позицию на своей орбите – афелий. Какой физический закон описывает данную траекторию движения небесного тела?

 Закон Кеплера

- Закон всемирного тяготения

- Закон Хаббла

16. Выберите из предложенных вариантов третью по удаленности от Солнца планету:

- Марс

- Земля

- Меркурий

17. Одну из планет земной группы проще увидеть в южных широтах, а не в северных. Причина в том, что планета не удаляется от Солнца более чем на 28 градусов. Наблюдать ее можно в первые два часа после захода Солнца или за пару часов до рассвета. По размерам эта планета чуть больше Луны, но плотность ее такая же, как у Земли. Как называется эта планета?

- Уран

- Меркурий

- Нептун

18. Название этим спутникам Марса дали по именам сыновей мифического бога войны, и в переводе на русский язык они означают «страх» и «ужас». Как называются спутники Марса?

- Фобос и Деймос

- Энцелад и Мимас

- Титан и Япет

19. Когда эта планета проходит по диску Солнца, то возникает оптический эффект – светящийся ореол по контуру данного небесного тела. Михаил Васильевич Ломоносов впервые заметил и правильно охарактеризовал это явление в 1761 году. С тех пор оно так и называется – «явление Ломоносова». Ореол образуется по причине преломления солнечных лучей в верхних слоях этой планеты земной группы. О какой планете идет речь?

- Марс

- Венера

- Меркурий

20. В какой очередности расположены планеты земной группы по направлению от Солнца?

- Меркурий, Венера, Земля, Марс

- Меркурий, Земля, Венера, Марс

- Марс, Венера, Меркурий, Земля