Новоженов В.А. Концепции современного естествознания

Подождите немного. Документ загружается.

152

восходит на западе, а заходит на востоке. Венерианский год

продолжается 224,7 земных суток.

Масса Венеры 4687

г, что составляет 81% земной

массы. Средний радиус планеты — 6050 км, средняя плотность

— 5,245 г/см

, ускорение силы тяжести — 8,8 м/с

; вес

предметов на Венере только на 10% меньше их веса на Земле.

Полагают, что кора планеты маломощная (15-20 км), а основная

часть ее представлена силикатной оболочкой, сменяемой на

глубине 3224 км железным ядром. Радиолокационное

зондирование позволило установить наличие расчлененного

рельефа — с горными цепями высотой до 8 км, с кратерами

диаметром в десятки километров (максимально до 160 км) и

глубиной до 0,5 км. Обширные выровненные пространства

покрыты каменистыми россыпями остроугольных обломков.

Вблизи экватора обнаружена гигантская линейная впадина

длиной до 1500 км и шириной 150 км при глубине до 2 км.

Скорее всего, ее происхождение — рифтогенное.

Венера, как и Луна, не имеет дипольного магнитного поля.

Это связывают с ее высокой температурой. На поверхности

планеты замеренная температура оказалась равной 4б8±7° С, а

на глубине, видимо, составляет 700-800° С. В то же время

породы поверхности обладают намагниченностью.

Для Венеры характерна очень мощная атмосфера гигантской

плотности. На поверхности величина атмосферного давления не

менее 90-100 атм, что соответствует давлению земных морей на

глубине 1000 м. Космические а ппараты «Венера» и «Маринер»

позволили определить структуру и химический состав атмо-

сферы, которая содержит в основном диоксид углерода (97%), а

также азот (2%), водяные пары (0,05%), кислород (0,01%), серную

кислоту, хлористый и фтористый водород. Считают, что

атмосфера Венеры примерно соответствует земной на ранних

этапах ее становления (3,8-3,3 млрд. лет назад).

Облачный слой атмосферы простирается с высоты 35 км до

70 км. Нижний ярус облаков состоит на 75-80% из серной

кислоты, кроме того, присутствуют плавиковая и соляная

кислоты. Атмосфера такого состава должна обладать большой

химической активностью.

Находясь на 50 млн. км ближе Земли к Солнцу, Венера

получает в два раза больше тепла, чем наша планета, 15,06

Дж/см

мин. Эту энергию аккумулирует углекислая атмосфера,

153

обусловливающая огромный парниковый эффект и высокие

температуры венерианской поверхности — горячей и, по-

видимому, сухой.

Отмечается сложная динамика атмосферы и движений

облаков. Вероятно, существуют мощные полярные вихри и

сильные ветры на высоте около 40 км. У поверхности планеты

ветры слабые, порядка 3 м/с, что, скорее всего, связано с

отсутствием значительных перепадов приповерхностной

температуры. Практическим безветрием, видимо, объясняется

отсутствие пыли в местах посадок спускаемых аппаратов

станций «Венера».

Плотная атмосфера долгое время не позволяла судить о

породах венерианской поверхности. Определение их состава

производилось гамма-спектрографами спускаемых аппаратов,

которые анализировали содержание в грунтах естественной

радиоактивности изотопов урана и тория, а также калия. Тип

пород по этим показателям оказался близким к земным

базальтам, плотность которых составляет 2,7 г/см , и частично к

гранитам. В связи с фактическим отсутствием кислых горных

пород за пределами Земли последнее суждение сомнительно.

Итак, по современным данным, температура поверхности

Венеры достигает 400-500 градусов тепла, давление газа –

около 100 атмосфер – в 100 раз больше, чем на Земле.

Атмосфера на 97% состоит из углекислого газа с небольшой

примесью окиси углерода и содержит следы

хлористоводородной и фтористоводородной (плавиковой)

кислот. Кислорода в атмосфере не более 1%.

Советские автоматические межпланетные станции,

совершившие посадку на дневную сторону планеты, позволили

произвести замер освещенности на ее поверхности. Оказалось,

что несмотря на густой облачный покров, препятствующий

проникновению солнечных лучей, освещенность Венеры

сравнительно высока. Поверхность планеты сложена рыхлым

грунтом, по своему химическому составу близким к граниту.

Очевидно, Венера полностью лишена каких-либо признаков

жизни.

Земля – третья планета от Солнца. Она удалена от него на

расстояние 150 миллионов километров. Это расстояние в

астрономии пр инято употреблять в качестве единицы (а.е.)

длины для измерения расстояния между телами Солнечной

154

системы. Точное значение этой единицы составляет

149597892±1,5 километра. Вследствие небольшой

эллиптичности орбиты расстояние от Земли до Солнца

изменяется в пределах около 5 миллионов километров: в

перигелии оно на 2,5 миллиона километров меньше, в афелии –

на столько же больше.

Полный оборот по орбите Земля завершает за 365,25 суток,

двигаясь вокруг Солнца со скоростью 30 километров в секунду.

Находясь на Земле, мы сами принимаем участие в этом

движении, совершенно не ощущая его.

Годовое движение Земли вокруг Солнца и суточное –

вокруг оси – главные движения нашей планеты. Всего Земля

совершает не менее 14 движений в космическом пространстве.

Среди них такие значительные, как поступательное движение,

совершаемое вместе с Солнцем и другими планетами со

скоростью 20 километров в секунду по направлению к созвездию

Геркулеса, и участие в общем обращении Солнца и звезд вокруг

центра нашей звездной системы – Галактики.

Ось суточного вращения Земли наклонена к плоскости

орбиты на 66°5' и направлена северным концом в точку на

небесной сфере, расположенную рядом со звездой Альфа в

созвездии Малой Медведицы. Эта звезда, называемая

Полярной, является центром вращения небесной сферы.

Своим притяжением Земля удерживает вокруг себя

атмосферу, состоящую в основном из азота и кислорода. В

качестве примесей в ее состав входят аргон и углекислый газ.

Существенной особенностью нашей планеты является обилие

воды: площадь морей и океанов составляет пр имерно три пятых

земной поверхности. Вода и водяные пары в атмосфере играют

огромную роль в протекании различных геофизических и

биологических процессов на Земле.

Земной шар окружает магнитное поле – своего рода

ловушка для электрически заряженных частиц, приходящих из

космоса. Далеко за пределами атмосферы Земля опоясана

облаками частиц высоких энергий, образующих пояса радиации.

Эти пояса защищают нашу планету от жестких космических

лучей, губительных для всего живого. Более подр обно Землю и

ее характеристики мы рассмотрим несколько ниже.

Следующая планета – Марс, орбита которого удалена от

Солнца на 227 миллионов километров. Он получает от Со лнца

155

значительно меньше света и тепла, чем Земля. Но, отличаясь

большей суровостью, условия на Марсе все же не выходят

слишком далеко за пределы тех, которые можно считать

допустимыми для существования живых организмов.

Марс расположен на 75 млн. км дальше Земли от Солнца,

поэтому марсианские сутки длятся 687 земных, а солнечной

энергии к нему поступает в 2,3 раза меньше по сравнению с

Землей. Период обращения вокруг оси почти как у Земли — 24 ч

34 мин 22,6 сек. Наклон оси к плоскости орбиты также близок к

земному — 24°. Это обеспечивает смену сезонов года и

существование «климатических» поясов — жаркого

экваториального, двух умеренных и двух полярных. В связи с

малым количеством поступающей солнечной энергии контрасты

тепловых поясов и сезонов года слабее земных.

Плотность атмосферы Марса меньше, чем у Земли, в 130

раз — всего 0,01 атм. В ее состав входят диоксид углерода

(95%), азот (2,5%), аргон (2%), кислород (0,3%), пары воды

(0,1%). Суточные колебания температуры превышают 100° С: на

экваторе днем — около 10-20°, а на полюсах — порядка -100°.

Большие различия температуры наблюдаются между дневной и

ночной сторонами планеты: от 10-30 до -120°С. На высоте около

40 км Марс окружен озоновым слоем. Имеющаяся на Марсе

атмосфера весьма разрежена и прозрачна. В газовой оболочке

содержится много углекислого газа и очень мало кислорода и

водяных паров. Астрономы часто наблюдают в атмосфере

планеты голубоватые и желтые облака. Первые, возможно,

состоят из водяных паров, вторые – из мелкой пыли,

вздымающейся во время бурь.

Масса Марса 0,64-10 г, радиус — 3394 км, средняя

плотность — 3,94 г/см

, ускорение силы тяжести — 3,71 м/с

Межпланетные советские станции обнаружили на Марсе

собственное дипольное магнитное поле слабой интенсивности

(на экваторе оно в 500 раз слабее земного).

Поверхность Марса изрыта многочисленными кратерами

вулканического и метеоритного происхождения. Перепады

высот поверхности в среднем составляют 12-14 км, но огромная

кальдера вулкана «Нике Олимпикс» (Снега Олимпа) воз-

вышается над окружающей поверхностью на 24 км. Диаметр его

основания равен 500 км, а кратера — 65 км. Некоторые вулканы

являются действующими. Поверхность Марса – почти безводная

156

обширная пустыня красноватого цвета. На поверхности планеты

можно заметить множество деталей, что позволило составить

довольно подробные карты, даже глобусы Марса. Американские

станции «Маринер-6», «Маринер-7» и «Маринер-9», а также

советская автоматическая межпланетная ст анция «Марс-3»

дали большой материал для характеристики поверхности

планеты. Были сфотографированы обширные ее участки,

многие из которых оказались покрытыми цирками и кратерами,

как на Луне.

На снимках Марса найдены следы как ударно-метеоритной,

так и вулканической активности, следы многих процессов

выветривания поверхности, перемещения и отложения наносов.

На некоторых участках обнаружены горные хребты,

вулканические конусы и купола. В иных местах видны глубокие

каньоны с изрезанными оврагами. Встречаются также

хаотические нагромождения каменных обломков. И хотя в

настоящее время на Марсе вряд ли имеется вода в свободном

виде, на его поверхности обнаружено множество образований,

похожих на русла высохших рек. Возможно, эти русла

проложены не водой, а бурными грязевыми потоками,

образованными водами, скрытыми в глубине марсианской коры.

Можно полагать, что основная часть запасов воды на Марсе

сосредоточена в слоях вечной мерзлоты или громадных

ледяных глыб, располагающихся на некоторой гл убине.

Характерная особенность поверхности Марса — наличие

огромных тектонических трещин (например, каньон Маринер

длиной 4000 км и шириной 2000 км при глубине до 6 км),

напоминающих земные грабены. Раньше, при наблюдении

поверхности Марса с помощью телескопов, они принимались за

каналы (с которыми связано особенно много загадок и споров),

открытыми в 1877 г. В телескопы они выглядят как сложная сеть

длинных прямых линий, образование которых связывалось с

деятельностью текучих вод, а в наиболее смелых гипотезах их

считали искусственными сооружениями. Однако теперь

определенно можно сказать, что эти «каналы» не что иное, как

оптическая иллюзия, возникающая при плохом изображении..

Зафиксированы также мног очисленные и п ротяженные формы,

напоминающие речные долины, местами дендровидного

характера.

157

На поверхности Марса различаются районы, имеющие

светлую окраску («материковые» районы, сложенные, очевидно,

гранитами), желтый цвет («морские» районы, сложенные,

очевидно, базальтами), белоснежный облик (ледниковые по-

лярные шапки). Исследование горных пород с помощью

рентгенофлуоресцентных анализаторов (на американских

аппаратах «Викинг») позволило определить такое соотношение

химических элементов: кремнезем — 13-15%, окислы железа —

12-16%, кальций — 3-8%, алюминий — 2-7%, магний — 5%, сера

— 3%, калий, титан, фосфор, хром, никель, ванадий. В целом

грунт Марса по составу сходен с вулканическими земными

породами, но существенно обогащен соединениями железа.

Плотность поверхностного грунта примерно равна земной (1,67-

1,8 г/см

). Органических образований на поверхности не

обнаружено.

В приповерхностных слоях планеты (на глубине 50 см и

более) грунты скованы вечной мерзлотой мощностью до 1 км, а

в недрах температура достигает 800-1500° С. На сравнительно

небольшой глубине температура грунта, следовательно, должна

находиться в интервале 15-25° С, а вода может быть в жидком

состоянии. В этих условиях могут существовать простейшие

живые организмы, следы жизнедеятельности которых не

найдены.

Красноватый цвет поверхности Марса обусловлен, скорее

всего, гематитизацией и лимонитизацией (окислением железа)

горных пород. Но для этого нужны вода и кислород, которые,

очевидно, поступают из-под грунтов при прогревании

поверхности в дневное время или теплыми газовыми

эксгаляциями, которые растапливают мерзлоту. Белый цвет

полярных шапок, вероятно, объясняется выпадением

замерзшей углекислоты и, может быть, водяного льда.

По-прежнему открытым остается вопрос о жизни на Марсе.

Условия планеты не исключают возможность существования на

ней микроорганизмов, простейших растений и других

биологических образований. Выяснение этого и других вопросов

стоит на повестке дня современных космических исследований

У Марса есть два спутника — Фобос и Деймос. Первый —

более крупный, 27-21-19 км; его орбита проходит всего в 5000

км от планеты. Деймос имеет размеры 15-12-11 км; его орбита

расположена выше, в 20 000 км от поверхности Марса. Судя по

158

фотографиям корабля «Маринер-9», оба спутника являются ос-

колками астероидов.

Совершенно иные свойства у следующих планет –

Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна.

Юпитер, Сатурн, Ур ан и Нептун сильно отличаются от

планет земной группы. Большое расстояние этих планет от

Солнца позволило им сохранить значительное количество

первичного водорода и гелия, потерянных планетами земной

группы под воздействием «солнечного ветра» и из-за

недостаточности гравитационных сил. Хотя плотность

вещества внешних планет сравнительно невелика (0,7-1,8

г/см

), объемы и массы их огромны. Самым крупньм является

Юпитер, по объему в 1300, а по массе более чем в 318 раз

превосходящий Землю. За ним след ует Сатурн, масса которого

в 95 раз превышает массу Земли. В этих двух планетах

сосредоточено 92,5% массы всех планет Солнечной системы

(71,2% у Юпитера и 21,3% у Сатурна). Замыкают группу

удивительных внешних планет два гиганта-близнеца — Уран и

Нептун. Поперечник второго всего на 3827 км больше диаметра

Урана, а по объему любая из них превосходит Землю в десятки

раз.

Среди планет-гигантов первое место принадлежит

Юпитеру. Диаметр его в 11 раз больше земного; от Солнца он

находится в 5 раз дальше, чем Земля.

Юпитер, с его характерными, давно известными пятнами и

полосами на поверхности, которые параллельны экватору и

имеют изменчивые очертания, является самой доступной для

исследования планетой. Масса Юпитера (1,9

г) лишь на два

порядка меньше солнечной. Среднее гелиоцентрическое

расстояние — 778,34 млн. км, период обращения вокруг Солнца

— 11,86 земных лет, осевая скорость вращения — 9 ч 58 мин,

причем ось почти перпендикулярна к плоскости орбиты. Радиус

Юпитера по верхней кромке атмосферы — 71 359 км. Средняя

плотность, исходя из его водородно-гелиевого состава, 1,35

г/см

, но наличие твердого тела не исключается. Ускорение силы

тяжести равно 25,8 м/с

Юпитер обладает мощной атмосферой и сильным

магнитным полем (в 10 раз сильнее земного), что определяет

окружение планеты мощными р адиационными поясами из

протонов и электронов, захваченных магнитным полем Юпитера

159

из «солнечного ветра». Состав атмосферы исследован

космическими аппаратами по ее верхней кромке. Она содержит

77% молекулярного водорода, около 23% гелия и разнообразные

примеси типа метана, аммиака, окиси углерода, паров воды,

молекул фосфина, гидрида германия, цианистого водорода, а

также других соединений. Присутствие этих веществ, воз можно,

является следствием ассимиляции разнородного материала из

Космоса. Расслоенная водородно-гелиевая масса достигает

толщины 4000 км и, вследствие неравномерного распределения

примесей, образует полосы и пятна.

Огромная масса Юпитера предполагает наличие мощного

жидкого или полужидкого ядра астеносферного типа, которое

может быть источником вулканизма. Последним, по всей

вероятности, объясняется существование Большого Красного

Пятна, наблюдения за поведением которого ведутся с XVII в.

Температура верхних слоев атмосферы по измерениям равна -

130°С, в нижних она может достигать 1000°С. Пр и на личии

полужидкого или твердого тела-ядра на планете должен быть

сильный парниковый эффект.

По мнению ряда ученых. Юпитер выполняет в нашей Солнечной

системе роль своеобразного «пылесоса» — его мощное

магнитно-гравитационное поле перехватывает блуждающие во

мраке Вселенной кометы, астероиды и другие тела. Наглядным

примером этого явился захват и падение на Юпитер кометы

«Шумейкер — Леви-9» в 1994 г. Сила притяжения оказалась

настолько большой, что комета раскололась на отдельные

обломки — огромные глыбы льда и горных пород, которые со

скоростью свыше 200 тыс. км/ч врезались в атмосферу Юпи-

тера. Каждый взрыв достигал мощности в миллионы мегатонн, а

наблюдатели с Земли видели пятна взрывов и расходящиеся

волны возбужденной атмосферы. Эти события середины 1994 г.

были заранее предсказаны и потому достаточно хорошо

изучены

Юпитер имеет 16 спутников. Четыре самых крупных:

Ганимед, Каллисто, Ио, Европа — носят название Галилеевых.

Их поперечники больше, чем у Луны и Меркурия, и равны,

соответственно, 5262, 4800, 3630 и 3140 км; периоды обращения

вокруг планеты составляют от 2 до 12 суток; располагаются они

на расстоянии от 1881 до 422 км от поверхности Юпитера.

Исследовавшие окружение планеты космические аппараты

160

установили, что спутники сложены твердым каменным

материалом, видимо, силикатного типа. На них обнаружены

действующие вулканы, следы льдов и, возможно, жидкостей,

среди которых предполагают даже присутствие воды.Например,

на спутнике Ганимед с расстояния в 7 тыс. км видны испещрен-

ные старыми кратерами ледовые пространства, а также более

молодые долинообразные пон ижения и цепи ледников со

следами вулканической деятельности. Удивительно

обнаружение на Ганимеде собственной магнитосферы — это как

бы одна магнитосфера внутри другой, юпитерианской. Такое

явление может свидетельствовать о наличии у спутника

железного ядра. Сила притяжения на Ганимеде, который по

величине равен 3/4 Марса и больше Луны, примерно в 6,5 раза

меньше земной. На спутнике Европа виден ледяной панцирь,

покрывающий всю поверхность, и его разрывы и расколы,

возникшие под действием гравитационных сил Юпитера. На

отдельных снимках, а их американская космическая

лаборатория «Галилео» сделала с расстояния 692 км,

просматриваются плавающие льдины — айсберги. Поэтому под

ледовым панцирем предполагается наличие океана. В ряде

мест отмечены многокилометровые ледяные потоки—ледники и

признаки вулканической деятельности. Повторные снимки

подтвердили полученн ую картину и породили у исследователей

мысль о возможности существования здесь какой-то жизни.

Сатурн – в 10 дальше Земли от Со лнца. Эта

«окольцованная» планета, представляет не меньший интерес,

чем Юпитер. Его масса 5,68-Ю

г, радиус 60 400 км с

атмосферой и 20 765 без нее. Средняя плотность, рассчитанная

по видимому радиусу, очень низкая — 0,7 г/см

, без атмосферы

она порядка 5,85 г/см

. Толщина атмосферного слоя

оценивается в 37-40 тыс. км. Гелиоцентрическое расстояние

Сатурна — 1427 млн. км, период обращения на орбите — 29,5

земных суток, скорость обращения вокруг оси — 10ч 14 мин,

наклон оси к плоскости — 26°. Существенной особенностью

Сатурна является наличие кольца, расположенного выше

облачного слоя атмосферы. Наружный его диаметр — 274 тыс.

км, что почти вдвое больше диаметра планеты; толщина кольца

около 2 км. Наблюдениями с космических станций было

установлено, что кольцо состоит из ряда мелких колец,

находящихся на разном удалении друг от друга. Вещество колец

161

представлено твердыми обломками, скорее всего, силикатных

пород и ледяных глыб, размером от пылинки до нескольких

метров. Природа колец неясна. Общая масса их вещества

определяется в 0,01 массы Луны.

Магнитное поле Сатурна по напряженности почти вдвое

меньше земного. Ось диполя почти точно совпадает с осью

вращения планеты. Полярность поля Сатурна противоположна

полярности земного поля.

У Сатурна 17 спутников. Самый далекий из них — Феба

(диаметр 110 км) находится в 13 млн. км от планеты и

оборачивается вокруг нее за 550 дней. Самый близкий — Мимас

(диаметр 195 км) располагается в 185,4 тыс. км и делает полный

оборот за 2266 ч. Этот спутник вращается внутри колец

Сатурна, влияя на их движение, причем сам перемещается в

обратном направлении — навстре чу вращению планеты. Его

поверхность разбита гигантским кратером, диаметром свыше

100 км. На самом большом спутнике Сатурна — Титане (диа-

метр 5150 км) обнаружена достаточно плотная атмосфера, а

поверхность его покрыта льдом. Такие же поверхности имеют

другие крупные спутники: Рея (диаметр 765 км), Тефил (525 км)

и Диона (560 км). Лед может быть водяного состава, а также

метанового и аммиачного; последние газы вероятнее.

Повторные наблюдения в 1996 г. установили, что в атмосфере

Титана преобладает азот, но есть метан и другие газы.

Атмосферное давление здесь в 1,5 раза больше земного, а

средняя температура поверхности порядка -180°С. Загадкой

является присутствие углеводородов на спутниках Сатурна, а

возможно, и на самой планете.

Уран удален от Солнца на 2869 млн. км. Это в 19 раз дальше

Земли от Солнца, Период его обращения — 84 земных года,

осевое вращение осуществляется за 10 ч 49 мин; средняя

плотность с атмосферой — 1,35 г/см

, расчетная плотность

твердого тела — 5,55 г/см

(предположительно оно имеет

радиус 15 600 км). Мощность атмосферы оценивается в 8500 км.

Масса планеты — 84,9

г,

Ось вращения Урана расположена почти в плоскости орбиты

— отклонена от вертикали на 98°, т. е. планета как бы лежит на

своей орбите. Уран обладает магнитным по лем, полярность

которого противоположна земной, а напряженность меньше

земной.