Реферат: Планеты-гиганты
<span Times New Roman",«serif»;mso-font-width:120%">
<span Times New Roman",«serif»;mso-font-width:120%">Управление образования Курганинского района
<span Times New Roman",«serif»;mso-font-width:120%">средняя общеобразовательнаяшкола №2
<span Times New Roman",«serif»;mso-font-width:120%">
<span Times New Roman",«serif»;mso-font-width:120%">
<span Times New Roman",«serif»;mso-font-width:120%">
<span Times New Roman",«serif»;mso-font-width:120%">РЕФЕРАТ
<span Times New Roman",«serif»;mso-font-width:120%;mso-ansi-language:EN-US">:<span Times New Roman",«serif»;mso-font-width:120%"> <span Times New Roman",«serif»;mso-font-width: 120%">Планеты-гиганты<span Times New Roman",«serif»;mso-font-width:120%">
<span Times New Roman",«serif»;mso-font-width:120%;mso-ansi-language: EN-US">
<span Times New Roman",«serif»;mso-font-width:120%;mso-ansi-language: EN-US">Учащаяся: Закора Татьяна Анатольевна
<span Times New Roman",«serif»; mso-font-width:120%"><span Times New Roman",«serif»;mso-font-width:120%;mso-ansi-language: EN-US">
<img src="/cache/referats/5015/image002.jpg" v:shapes="_x0000_s1051">
<span Times New Roman",«serif»;mso-font-width:120%;mso-ansi-language:EN-US">Курганинск
<span Times New Roman",«serif»;mso-font-width:120%;mso-ansi-language: EN-US">
<span Times New Roman",«serif»;mso-font-width:120%">
<span Times New Roman",«serif»;mso-font-width:120%">
<span Times New Roman",«serif»;mso-font-width:120%">
<span Times New Roman",«serif»;mso-font-width:120%">ПЛАН
<span Times New Roman",«serif»;mso-font-width:120%;mso-ansi-language:EN-US">:<span Times New Roman",«serif»;mso-font-width:120%;mso-ansi-language: EN-US">
<span Times New Roman",«serif»;mso-font-width:120%;font-weight:normal">1.<span Times New Roman"">
<span Times New Roman",«serif»;mso-font-width: 120%;font-weight:normal">Введение.............................. .<span Times New Roman",«serif»;mso-font-width: 120%;font-weight:normal">
<span Times New Roman",«serif»;mso-font-width: 120%;font-weight:normal">2. Планеты-гиганты....................... .
<span Times New Roman",«serif»;mso-font-width: 120%;font-weight:normal">
2.<span Times New Roman"">
Спутники планет-гигантов и Плутон........4. Состав и строение спутниковпланет-гигантов
5. Заключение............................ .
6. Список используемой литературы..........
7. Приложение............................ .
<span Times New Roman",«serif»;mso-font-width: 120%">
<span Times New Roman",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-font-width:120%;mso-ansi-language: RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language:AR-SA;layout-grid-mode:line"><span Times New Roman",«serif»;mso-font-width:120%;mso-ansi-language: EN-US">
<span Times New Roman",«serif»;mso-font-width:120%;mso-ansi-language: EN-US">
<span Times New Roman",«serif»;mso-font-width:120%">ВВЕДЕНИЕ
Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун представляют юпитерову группу планет, илигруппу планет-гигантов, хотя их большие диаметры не единственная черта,отличающая эти планеты от планет земной группы. Планеты-гиганты имеют небольшуюплотность, краткий период суточного вращения и, следовательно, значительноесжатие у полюсов; их видимые поверхности хорошо отражают, или, иначе говоря,рассеивают солнечные лучи.
Уже довольно давно установили, что атмосферы планет-гигантов состоят изметана, аммиака, водорода, гелия. Полосы поглощения метана и аммиака в спектрахбольших планет видны в огромном количестве. Причем с переходом от Юпитера кНептуну метановые полосы постепенно усиливаются, а полосы аммиака слабеют.Основная часть атмосфер планет-гигантов заполнена густыми облаками, надкоторыми простирается довольно прозрачный газовый слой, где «плавают» мелкиечастицы, вероятно, кристаллики замерзших аммиака и метана.
Вполне естественно, что среди планет-гигантов лучше всего изучены двеближайшие к нам— Юпитер и Сатурн.
Поскольку Уран и Нептун сейчас не привлекают к себе особенного вниманияученых, остановимся более подробно на Юпитере и Сатурне. К тому же значительнаячасть вопросов, которые можно решить в связи с описанием Юпитера и Сатурна,относится также и к Нептуну.
ПЛАНЕТЫ-ГИГАНТЫЮпитер является одной из наиболее удивительных планет Солнечной системы,и мы уделяем ему значительно больше внимания, чем Сатурну. Необычайным в этойпланете является не ее полосатое тело с довольно быстрым перемещением темныхполос и изменением их ширины и не огромное красное пятно, диаметр которогооколо 60 тыс. км., изменяющее время от времени свой цвет и яркость, и, наконец,не его «господствующее» по размеру и массе положение в планетной семье.Необычайное заключается в том, что Юпитер, как показали радиоастрономическиенаблюдения, является источником не только теплового, а и так называемогонетеплового радиоизлучения. Вообще для планет, которым присущи спокойныепроцессы, нетепловое радиоизлучение является совсем неожиданным.
То, что Венера, Марс, Юпитер и Сатурн являются источниками тепловогорадиоизлучения, теперь твердо установлено и не вызывает у ученых никакогосомнения. Это радиоизлучение целиком совпадает с тепловым излучением планет иявляется «остатком», а точнее—низкочастотным«хвостом» теплового спектра нагретого тела. Поскольку механизм теплового радиоизлученияхорошо известен, такие наблюдения позволяют измерять температуру планет.Тепловое радиоизлучение регистрируется с помощью радиотелескоповсантиметрового диапазона. Уже первые наблюдения Юпитера на волне3 смдали температуру радиоизлучения такую же, как и радиометрические наблюдения винфракрасных лучах. В среднем эта температура составляет около— 150°С. Но случается, что отклонения от этойсредней температуры достигают50—70, аиногда140°С, как, например, в апреле— мае1958г. К сожалению, пока не удалось выяснить, связаны ли эти отклонения радиоизлучения,наблюдаемые на одной и той же волне, с вращением планеты. И дело тут, очевидно,не в том, что угловой диаметр Юпитера в два раза меньше наилучшей разрешающейспособности крупнейших радиотелескопов и что, следовательно, невозможно наблюдатьотдельные части поверхности. Существующие наблюдения еще очень немногочисленныдля того, чтобы ответить на эти вопросы.
Что касается затруднений, связанных с низкой разрешающей способностьюрадиотелескопов, то в отношении Юпитера можно попробовать их обойти. Нужнотолько надежно установить на основании наблюдений период аномальногорадиоизлучения, а потом сравнить его с периодом вращения отдельных зон Юпитера.Вспомним, что период9 час.50 мин., — это период вращения его экваториальнойзоны. Период для зон умеренных широт на 5—6мин. больший (вообще на поверхности Юпитера насчитывается до11 течений с разными периодами).
Таким образом, дальнейшие наблюдения могут привести нас к окончательномурезультату. Вопрос о связи аномального радиоизлучения Юпитера с периодом еговращения имеет немаловажное значение. Если, например, выяснится, что источникэтого излучения не связан с поверхностью Юпитера, то возникнет необходимость вболее старательных поисках его связи с солнечной активностью.
Не так давно сотрудники Калифорнийского технологического институтаРакхакришнан и Робертс наблюдали радиоизлучения Юпитера на дециметровых волнах(31 см). Они использовали интерферометр с двумяпараболическими зеркалами. Это позволилоим разделить угловые размеры источника, который представляет собой кольцо вплоскости экватора Юпитера, диаметром около трех диаметров планеты. ТемператураЮпитера, которую определили на дециметровых волнах, оказалась слишком высокойдля того, чтобы можно было считать природу источника этого радиоизлучениятепловой. Очевидно, тут мы имеем дело с излучением, происходящим от заряженныхчастиц, захваченных магнитным полем Юпитера, а также сконцентрированных вблизипланеты благодаря значительному гравитационному полю.
Итак, радиоастрономические наблюдения стали мощным способом исследованияфизических условий в атмосфере Юпитера.
Мы кратко рассказали о двух видах радиоизлучения Юпитера. Это, во-первых,главным образом тепловое радиоизлучение атмосферы, которое наблюдается насантиметровых волнах. Во-вторых, радиоизлучение на дециметровых волнах,имеющее, по всей вероятности, нетепловую природу.
Остановимся кратко на третьем виде радиоизлучения Юпитера, которое, какупоминалось выше, является необычным для планет. Этот вид радиоизлучения имееттакже нетепловую природу и регистрируется на радиоволнах длиной в несколькодесятков метров.
Ученым известны интенсивные шумовые бури и всплески «возмущенного»Солнца. Другой хорошо известный источник такого радиоизлучения— это так называемая Крабовидная туманность.Согласно представлению о физических условиях в атмосферах и на поверхностяхпланет, которое существовало до1955 г.,никто не надеялся, что хотя бы одна из планет в состоянии «дышать» по образцуразных по природе объектов— Солнца илиКрабовидной туманности. Поэтому не удивительно, что когда в1955 г. наблюдатели за Крабовидной туманностьюзарегистрировали дискретный источник радиоизлучения переменной интенсивности,они не сразу решились отнести его на счет Юпитера. Но никакого другого объектав этом направлении не было обнаружено, поэтому всю «вину» за возникновениедовольно значительного радиоизлучения в конце концов возложили на Юпитер.
Характерной особенностью излучения Юпитера является то, чторадиовсплески длятся недолго(0,5—1,5 сек.).Поэтому в поисках механизма радиоволн в этом случае приходится исходить изпредположения либо о дискретном характере источника (подобного разрядам), либоо довольно узкой направленности излучения, если источник действует непрерывно.Одну из возможных причин происхождения радиовсплесков Юпитера объяснялагипотеза, согласно которой в атмосфере планеты возникают электрическиеразряды, напоминающие молнию. Но позднее выяснилось, что для образования стольинтенсивных радиовсплесков Юпитера мощность разрядов должна быть почти вмиллиард раз большей, чем на Земле. Это значит, что, если радиоизлучение Юпитеравозникает благодаря электрическим разрядам, то последние должны носитьсовершенно иной характер, чем возникающие во время грозы на Земле. Из другихгипотез заслуживает внимания предположение, что Юпитер окружен ионосферой. Вэтом случае источником возбуждения ионизованного газа с частотами1—25 мгцмогут быть ударные волны. Для того чтобы такая модель согласовалась спериодическими кратковременными радиовсплесками, следует сделать предположениео том, что радиоизлучение выходит в мировое пространство в границах конуса,вершина которого совпадает с положением источника, а угол у вершины составляетоколо40°. Не исключено также, что ударныеволны вызываются процессами, происходящими на поверхности планеты, иликонкретнее, что тут мы имеем дело с проявлением вулканической деятельности. Всвязи с этим необходимо пересмотреть модель внутреннего строенияпланет-гигантов. Что же касается окончательного выяснения механизмапроисхождения низкочастотного радиоизлучения Юпитера, то ответ на этот вопросследует отнести к будущему. Теперь же можно сказать лишь то, что источникиэтого излучения на основании наблюдений в течение восьми лет не изменили своегоположения на Юпитере. Следовательно, можно думать, что они связаны с поверхностьюпланеты.
Таким образом, радионаблюдения Юпитера за последнее время стали одним изнаиболее эффективных методов изучения этой планеты. И хотя, как это часто случаетсяв начале нового этапа исследований, толкование результатов радионаблюденийЮпитера связано с большими трудностями, мнение в целом о нем как о холодной и«спокойной» планете довольно резко изменилось.
Наблюдения показывают, что на видимой поверхности Юпитера есть многопятен, различных по форме, размеру, яркости и даже цвету. Расположение и видэтих пятен изменяются довольно быстро, и не только благодаря быстромусуточному вращению планеты. Можно назвать несколько причин, вызывающих этиизменения. Во-первых, это интенсивная атмосферная циркуляция, подобная той,которая происходит в атмосфере Земли благодаря наличию разных линейныхскоростей вращения отдельных воздушных слоев; во-вторых, неодинаковоенагревание солнечными лучами участков планеты, расположенных на разных широтах.Большую роль может играть также внутреннее тепло, источником которогоявляется радиоактивный распад элементов.
Если фотографировать Юпитер на протяжении длительного времени (скажем, втечение нескольких лет) в моменты наиболее благоприятных атмосферных условий,то можно заметить изменения, происходящие на Юпитере, а точнее— в его атмосфере. Наблюдениям над этимиизменениями (с целью их объяснения) сейчас уделяют большое внимание астрономыразных стран. Греческий астроном Фокас, сравнивая карты Юпитера, созданные вразные периоды (иногда с интервалом в десятки лет), пришел к заключению:изменения в атмосфере Юпитера связаны с процессами, происходящими на Солнце.
Нет сомнений, что темные пятна Юпитера принадлежат плотному слоюсплошных облаков, окружающих планету. Над этим слоем находится довольноразреженная газовая оболочка.
Атмосферное давление, создаваемое газовой частью атмосферы Юпитера науровне облаков, вероятно, не превышает20—30мм. рт. ст. По крайней мере, газоваяоболочка во время наблюдения Юпитера через синий светофильтр едва заметноуменьшает контрасты между темными пятнами и яркой окрестностью. Следовательно,в целом газовый слой атмосферы Юпитера довольно прозрачный. Об этомсвидетельствуют также фотометрические измерения распределения яркости вдольдиаметра Юпитера. Выяснилось, что уменьшение яркости к краю изображенияпланеты почти одинаковое как в синих, так и в красных лучах. Следует заметить,что между слоями облаков и газа на Юпитере резкой границы, безусловно, нет, апоэтому приведенное выше значение давления на уровне облаков надо считать приближенным.
Химический состав атмосферы Юпитера, как и других планет, начали изучатьеще в началеXX ст. Спектр Юпитера имеетбольшое количество интенсивных полос, расположенных как в видимом, так и винфракрасном участке. В1932 г. почтикаждая из этих полос была отождествлена с метаном или аммиаком.
Американские астрономы Данхем, Адель и Слайфер провели специальныелабораторные исследования и установили, что количество аммиака в атмосфереЮпитера эквивалентно слою толщиной8 м при давлении1 атм., в то время какколичество метана— 45 м при давлении 45 атм.
Основной составной частью атмосферы Юпитера является, вероятно, водород.За последнее время это предположение подтверждено наблюдениями.
Сатурн, бесспорно,—самая красивая планета Солнечнойсистемы. Почти всегда в поле зрения телескопа наблюдатель видит эту планету,окруженную кольцом, которое при более внимательном наблюдении представляетсобой систему трех колец. Правда, эти кольца отделены друг от друга,слабоконтрастными промежутками, поэтому не всегда все три кольца удаетсярассмотреть. Если наблюдать Сатурн при наилучших атмосферных условиях (принезначительном турбулентном дрожании изображения и т.п.) и с увеличением в700—800 раз, то даже на каждом из трех колецедва заметны тонкие концентрические полосы, напоминающие промежутки междукольцами. Самое светлое и самое широкое— среднеекольцо, а самое слабое по яркости—внутреннее. Внешний диаметр системы колец почти в2,4, а внутренний в1,7 разабольше диаметра планеты.
За последнее время наиболее серьезным исследованием колец Сатурна внашей стране занимается московский астроном М. С. Бобров. Используя данные наблюденийизменения яркости колец в зависимости от их размещения по отношению к Земле иСолнцу или от так называемого угла фазы, он определил размеры частиц, изкоторых состоят кольца.
Оказалось, что частицы, входящие в состав колец, в поперечнике достигаютнескольких сантиметров и даже метров. По расчетам М. С. Боброва, толщина колецСатурна не превышает10—20 км.
Как и на Юпитере, на Сатурне видны темные полосы, расположенныепараллельно экватору. Так же как и для Юпитера, для Сатурна характерна разнаяскорость вращения для зон с различными широтами. Правда, полосы на дискеСатурна более стойкие и количество деталей меньше, чем у Юпитера.
<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family:«Times New Roman»; mso-font-width:120%;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language: AR-SA;layout-grid-mode:line">СПУТНИКИ ПЛАНЕТ-ГИГАНТОВ И ПЛУТОН
Итак, мы познакомились в общих чертах с семейством планет, близких кнашему светилу. Среди другого семейства, расположенного за астероидным поясом,ни одна из четырех больших планет не обладает твердой поверхностью в обычнопонимаемом значении этого слова, о чем мы уже упоминали выше. Что же касаетсяПлутона, то мы видели, что его никак нельзя относить к большим планетам ни поразмерам, ни по ряду других характеристик. Скорее он напоминает крупныйастероид (или же систему из двух астероидов), поэтому некоторые исследователивообще не склонны считать его планетой. Но и само семейство больших планетвключает в себя много твердых тел. Это их спутники, охватывающие широкийдиапазон размеров— от сопоставимых спланетами земной группы до небольших астероидов.
К сожалению, сведения о большинстве этих тел, основанные на наземныхнаблюдениях, весьма ограничены. Касается это в первую очередь самых внешнихспутников Юпитера, Сатурна и Нептуна, обладающих наибольшими наклонениями иэксцентриситетами орбит. Примерно четверть из них обращается вокруг своихпланет не в прямом, а в обратном направлении. Уже сам этот факт определенноуказывает на то, что эти спутники, вероятно, представляют собой захваченныеастероиды, имеющие неправильную форму, и что основные черты их поверхностей непретерпели заметных изменений после захвата (за исключением возможно более интенсивнойбомбардировки при нахождении в окрестности крупного гравитирующего тела). В тоже время природа других, особенно близких к планете больших спутников, скореевсего, является иной, тесно связанной с периодом формирования самой планеты.
Можно предположить, что при очень низких температурах конденсации вовнешних областях Солнечной системы и при сравнительно малых размерах этих телзначительная часть слагающего вещества представляет собой водяной, метановый иаммонийный лед, который во многих случаях должен обнаруживаться на поверхности.Наиболее вероятным кажется наличие водяного льда вследствие его большогосодержания в Солнечной системе, а также более высокой стабильности по сравнениюс аммонийным и метановым льдом.
Что же наблюдается на самом деле? Водяной лед действительно былобнаружен на трех из четырех галилеевых спутников Юпитера и на шести спутникахСатурна. Основой для этого вывода послужили спектры отражения галилеевыхспутников в сопоставлении со спектром льда из Н2О, которые показали,что характерные признаки ледяного поглощения особенно четко присутствуют вспектрах Европы и Ганимеда, в значительно меньшей степени они проявляются уКаллисто, а у Ио вообще отсутствуют. Это привело к представлениям о существенныхразличиях поверхностей этих тел и разных путях их тепловой эволюции.
Аналогичная ситуация наблюдается у спутников Сатурна, Покрытые водянымльдом поверхности (а некоторые—возможно и целиком ледяной состав) имеют все спутники внутри орбиты Титана— Янус, Мимас, Энцелад, Тефия, Диона, Рея. Надругих спутниках Сатурна, а также спутниках Урана и Нептуна, каких-либосвидетельств присутствия водяного или образующегося при еще более низкихтемпературах конденсации аммиачного или метанового льда не найдено. У нихнизкая отражательная способность, что сближает характеристики их поверхностей.Это спутники Сатурна Гиперион и Феба, спутники Урана Титания и Оберон, спутникНептуна Тритон. В то же время для спутника Сатурна Япета характерно то, что унего одна сторона (в направлении движения по орбите) светлая, с высокойотражательной способностью, а противоположная сторона темная. Приемлемогообъяснения такой асимметрии пока не найдено.
К сожалению, ничего не известно о поверхности самого большого спутникаСатурна— Титана, по размерампревышающего Меркурий. Объясняется это тем, что изучению отражательных свойствего поверхности мешает атмосфера. Предполагали, что поверхность Титана можетсостоять из водяного или метанового льда. Выдвигалась гипотеза, согласнокоторой она может быть покрыта густой органической массой. В основе последнейлежали результаты лабораторных исследований, показавшие, что вметаново-водородных атмосферах под воздействием ультрафиолетового излученияобразуются сложные углеводороды— такие,как этан, этилен и ацетилен. Как здесь не вспомнить существовавшие еще в 50-хгодах нашего столетия близкие к этим представления о поверхности Венеры: ведьи на ней предполагалось обилие углеводородов, моря нефти и даже пышнаярастительность. К сожалению, реальность уже не раз опровергала экзотическиеожидания; очевидно, не будет исключением и Титан с его недавно открытойхолодной азотной атмосферой.
В отличие от спутников планет-гигантов, у Плутона отождествлены спектральные признаки метанового конденсата.По результатам узкополосной фотометрии отношение интенсивности отражения в двухспектральных областях, в одной из которых расположены полосы поглощенияводяного и аммиачного льда, а в другой— сильнаяполоса поглощения метанового льда, оказалось равным1,6. Если взять чистый метановый лед и снять те же спектры влаборатории, то отношение оказывается лишь немного больше, в то время как дляспутников гигантов с признаками водяного льда на поверхности это отношениесущественно меньше единицы. Это является довольно сильным аргументом в пользуналичия метана. Обнаружение метанового льда на Плутоне меняет существовавшиедо недавнего времени представления о его поверхности, образованной скальнымипородами, в сторону более реальных предположений о покрывающем ее протяженномледяном слое.
<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family:«Times New Roman»; mso-font-width:120%;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language: AR-SA;layout-grid-mode:line">СОСТАВ И СТРОЕНИЕ СПУТНИКОВ ПЛАНЕТ-ГИГАНТОВ
В предыдущей главе мы уделили много внимания спутникам планет-гигантов,рассказам о свойствах их поверхностей. Одновременно затрагивались проблемывнутреннего строения и эволюции их недр, ключом к решению которых служатнаблюдаемые поверхностные структуры. Особый интерес представляют галилеевыспутники Юпитера, на поверхностях которых, как мы видели, обнаружен целый рядуникальных особенностей, а средняя плотность падает с ростом расстояния от Юпитераот3,53 г/см3 для Ио до1,79 г/см3 для Каллисто. Изменение плотности естественно отражаетразличия в составе слагающих эти спутники пород. Расчетные модели ихвнутренней структуры еще до полетов космических аппаратов «Вояджер» привели кпредставлениям о том, что Ио и Европа почти целиком состоят из вещества горныхпород, в то время как у Ганимеда и Каллисто из них сложены только центральныечасти (ядра), а внешние оболочки образованы водяным или водно-аммонийным льдом.Нужно сказать, что эти предположения в своих основных чертах оправдались, но,конечно, сейчас мы узнали об этих небесных телах несравненно больше.
В первую очередь это касается спутника Ио, о котором думали, что онпотерял воду в отдаленную эпоху вследствие максимального разогрева за счетрадиогенного тепла в его недрах, сложенных силикатными породами.Действительно, для тела таких размеров, как Ио, любой реально допустимый запасдолгоживущих радиоизотопов должен был исчерпаться в сравнительно раннийпериод тепловой эволюции; на других галилеевых спутниках роль внутреннихисточников тепла также неэффективна. Тем удивительнее было обнаружение на Иоисключительно сильной вулканической активности в современную эпоху. На еевероятный источник указали известный американский планетолог С. Пил и его сотрудники,опубликовавшие свою работу буквально за несколько месяцев до пролета первого«Вояджера»! Сейчас это предположение, подкрепленное экспериментальнымифактами, кажется наиболее правдоподобным. Причиной вулканической деятельностина Ио следует, очевидно, считать приливный разогрев его недр. Дело в том, чтопод влиянием притяжения Европы и Ганимеда возникают возмущения эксцентриситетасинхронной орбиты Ио вокруг Юпитера, что вызывает изменения амплитудыпостоянных крупномасштабных приливов. Расчеты показали, что энерговыделениевследствие приливной деформации этого спутника достаточно, чтобы расплавитьбольшую часть его недр. Полагают, что в настоящее время у Ио сохранилась лишьочень тонкая твердая кора толщиной в20—30км, которая пульсирует вместе с приливами и отливами. Регулярно генерируемоетепло служит источником интенсивных извержений, непрерывной вулканическойдеятельности. Очевидно, если бы на месте Ио оказался другой объект, сложенный восновном льдом, то из-за быстрой потери легколетучих элементов от него быочень скоро ничего не осталось. Возможно, что таким путем исчезали ледяныетела, испытавшие аналогичные эффекты вблизи Юпитера или другихпланет-гигантов.
Модель приливных возмущений, предложенная для Ио, предсказывает наличиенебольшого разогрева также для соседней с ним Европы. Количественно этот эффектдолжен быть примерно на порядок меньше, однако и в этом случае он достаточендля того, чтобы поддерживать внутреннюю активность ее недр. Отражением этойпродолжающейся тепловой эволюции, очевидно, служит грандиозная сетка трещин наудивительно гладкой поверхности льда, обусловленная тектоническими процессами.Европа приблизительно на20% по массе состоитиз водяного льда, сосредоточенного в толстой (≈100 км) коре и водно-ледяной мантии (шуге) протяженностью внесколько сот километров.
Ганимед и Каллисто, судя по близким значениям их плотности(1,9 г/см3 и1,8 г/см3), уже почти на50% состоят из водяного льда. Вместе с тем различия поверхностей этихдвух тел говорят о том, что их эволюция шла различными путями, зависившими наранней стадии от обилия радиоактивных источников разогрева. На Ганимеде, прибольшем содержании силикатов, они были более эффективны, что обусловило болееполную дифференциацию вещества и образование менее тонкого ледяного покрова уповерхности. У Ганимеда предполагается, таким образом, несколько большее помассе, чем у Каллисто, силикатное ядро, водно-ледяная мантия (возможно сослабыми внутренними конвективными движениями) и ледяная кора. В то же времяКаллисто, видимо, обладает наиболее толстой ледяной корой и содержитнаибольшее количество воды среди всех галилеевых спутников, причем в еговодно-ледяной мантии, вероятно, сохранились значительные включения скальныхпород.
О внутреннем строении других спутников гигантов известно еще меньше.Более или менее обоснованные предположения опираются на спектрофотометрическиехарактеристики их поверхностей, хотя эти сведения, к сожалению, довольноограничены. Теоретические модели внутреннего строения строились Д. Льюисом,исходя из допущений о равновесной или неравновесной конденсации веществапротопланетной туманности. Было показано, что при температурах конденсацииниже 160°К образуются тела, состоящие из вещества углистых хондритов и водяногольда примерно в равном соотношении, если процесс аккумуляции протекаетнастолько медленно, чтобы поддерживалось химическое равновесие с окружающимгазом. В случае же быстрой конденсации условия равновесия не обеспечиваются иобразуются отдельные слои, химически не взаимодействующие друг с другом. Такоетело будет иметь ядро, обладающее наибольшей плотностью и окруженное мантией,состоящей из водяного льда и аммонийных гидросульфидов, а также кору изаммонийного льда. В обоих вариантах аккумуляции плотность образующихся телоказывается приблизительно одинаковой, не сильно отличающейся от плотностиводяного льда. Для больших тел, таких, как Титан, предполагаемая плотность выше(1,5—1,9 г/см3) за счет несколькобольшей фракции силикатов в слагающем их веществе.
От состава должен непосредственно зависеть и ход тепловой эволюциитвердых тел во внешних областях Солнечной системы, что предопределяетсяразличной температурой плавления слагающих их льдов. Расчеты показали, чтотела, состоящие из вещества углистых хондритов и водяного льда, будут проходитьстадию расплавления и медленной дифференциации только при условии, если ихрадиус превышает1000 км. Если же всостав слагающего вещества входят аммонийные соединения, расплавление будетиметь место и для тел меньших размеров. Поэтому, если радиус таких спутниковне менее700 км, они будутдифференцироваться с выделением силикатного ядра, мантии, состоящей из водяногои растворов водно-аммонийного льда, и ледяной коры толщиной в несколько сот километров.Здесь можно усмотреть определенную аналогию с Ганимедом и Каллисто, исключаяпримесь аммонийных соединений. В целом такая структура, видимо, болеехарактерна для сопоставимого с ними по размерам Титана. Можно предполагать,что у таких крупных тел происходит более полное расплавление вследствиевыделения гравитационной энергии дифференциации.
К таким телам непосредственно примыкает и Плутон, на котором, вероятно,происходили менее активные процессы. В рамках моделей равновесной конденсациииз протопланетной туманности при температуре около40 К это тело, очевидно, аккумулировалось преимущественно изметанового льда, и слагающее его вещество не претерпело в дальнейшем заметнойдифференциации. Другая возможность—формирование из гидратов метана (CH4-8H2O)притемпературах конденсации≈70К, споследующим их разложением в процессе внутренней эволюции, дегазацией СН4и образованием метанового льда на поверхности. Отождествление его в спектре отраженияПлутона благоприятствует обеим этим моделям, не позволяя, однако, сделатьмежду ними выбор. При этом для любой из них средняя плотность планетыоказывается не выше1,2 г/см3,а альбедо не менее0,4, чтосоответственно уменьшает вероятный диаметр Плутона до размеров Луны, а массуограничивает несколькими тысячными долями от массы Земли.
<span Times New Roman",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-font-width:120%;mso-ansi-language: RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language:AR-SA;layout-grid-mode:line">ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Планеты-гигантыактивно изучаются и в наше время. Но
до сих пор многие явления, происходящие напланетах-
гигантах,остаются неизведанными и привлекают внимание
ученых всегомира. И следует полагать, что мы когда-нибудь
все-таки будем иметь полное представление оэтих красивых,
необычных планетах.
Вот например.Учёные еще не пришли к единому мнению о
происхождении нерегулярных спутников.(Считается, что регулярные
внутренние спутники сформировались из околопланетного
газопылевого диска в результате слипаниямногих мелких частиц .)
Ясно только, что важную роль в формированиивнешних спутников
играл захват Юпитером астероидов. Компьютерныерасчеты
показывают, что, возможно,группа Пасифе возникла в результате
систематического захвата планетой мелкихчастиц и астероидов на
обратные орбиты во внешней области околоюпитерианскогодиска.
Открытые вопросы
*Магнитная ось Нептуна проходит далеко не черезцентр и под большим
углом к оси вращения. Какие процессы формируют такоемагнитное поле?
* В чемпричина недостатка гелия и водорода на Нептуне?
* Почему на Нептуне так сильны ветры, тогда как оннаходится очень далеко
от Солнца, ав то же время внутренний источник тепла в недрах планеты
недостаточносилен для таких целей?
И это, конечно, не все вопросы, волнующие современнуюнауку.
Списокиспользуемой литературы
1. М.Я. Маров.Планеты солнечной системы
2. И.К. Ковалев. Мир планет
3. Ф.Л. Уилл.Семья Солнца
4. Жарков В.Н. “Внутреннее строение Земли ипланет”, М.: Наука,1974 год.
5. Энциклопедия длядетей. Т. 8. Астрономия /Глав. ред. М.Д. Аксенова –М.: Аванта+, 1997 год, 688с: ил.
6. «Система Сатурна», М., Мир,1990г.
7. Ф.Я. Цикл«Семья Солнца: планеты и спутники Солнечной системы», М., Мир, 1984г.
8. «Земля и Вселенная» N4, 1982г.
9. «Справочниклюбителя и астронома», Е.П.Куликовский, М., Наука, 1977г.
10. «Планеты открытые заново», С.Н.Коновалов, М., Наука, 1981г.
11. Ф. Умпл “Семья Солнца”М., 1984 г.
12. М.Я. Маров “Планеты Солнечнойсистемы”2-е изд. М., 1986.
Приложение
<img src="/cache/referats/5015/image004.jpg" v:shapes="_x0000_s1028">
<img src="/cache/referats/5015/image005.gif" v:shapes="_x0000_s1026">
Большое пятно на Нептуне Нептун
<img src="/cache/referats/5015/image007.jpg" v:shapes="_x0000_s1029">
спутник Нептуна Протеус
<img src="/cache/referats/5015/image009.jpg" v:shapes="_x0000_s1030">
спутник Нептуна Тритон
<img src="/cache/referats/5015/image010.gif" v:shapes="_x0000_s1033">
<img src="/cache/referats/5015/image012.jpg" v:shapes="_x0000_s1031">
Сатурн спутникСатурна Рея
<