ЗЕМЛЯ - ИСТОЧНИК ЖИЗНИ (ЧАСТЬ 1)

Диаметр: 12 756 км;

Площадь пов-ти: 510 072 000  км²;

Объем: 10,83×10¹¹ км³ ;
Масса: 5,97×10²⁴ кг ;
Плотность: 5515  кг/ м³;
Период вращения: 23 ч, 56 мин, 4,1 с;
Период обращения: 365,26 суток;
Расстояние от Солнца: 149,6  млн. км;
Орбитальная скорость: 29,78  км/ с;
Экваториальная скорость: 0,46  км/ с;
Длина по экватору: 40 010  км;
Наклон орбиты: 7,25°;
Ускор. свободного падения: 9,78 м/с²;
Спутники: Луна;

     На первый взгляд Земля ни чем  особо отличается от других планет Солнечной системы. Это такая же шарообразная планета со своей массой, размерами, атмосферой, ландшафтом и климатом. Так же как и остальные планеты она вращается по орбите вокруг Солнца и вокруг собственной оси. У Земли в центре имеется твердое ядро, которое окружено длинным слоем мантии, а ее оболочка - это поверхностный слой (кора), состоящий из твердых пород. Однако на ней есть одна очень важная особенность, которая позволяет отличить нашу планету от других и не только в Солнечной системы, но и всех небесных тел в космосе, изученных человеком - на Земле есть жизнь. Та жизнь, которая в конечном итоге породила высший разум - человека.
     Наша планета - это наш дом, в котором мы родились, выросли, встретили первую любовь, были счастливыми и в конечном итоге - это то место где нам суждено и умереть. Есть ли жизнь на другой планете? Этим вопросом задаются ученые и астрономы на протяжение уже ни одной тысячи лет. К сожалению ответить стопроцентно "Да" пока не может ни кто. Но и давать  отрицательный ответ мы не имеем права. Иголку в стоге сена очень трудно найти, но это же не означает, что ее там нету. Во Вселенной миллиарды галактик, а в галактиках десятки и сотни миллионов звезд, вокруг которых вращаются  десятки, а то и больше планет. Значит в космосе может быть сто миллионов миллиардов планет и обязательно должна быть среди них та единственная (а может и не единственная), которая будет обладать благоприятными условиями для зарождения жизни. Человеку же остается только отыскать эту планету в бесконечном космическом стоге. И не обязательно, что на этой планете будет такая же температура, такой же климат и атмосфера, как и на Земле. Как известно жизнь имеет свойство приспосабливаться к окружающей среде.И если она зародилась у нас, то значит может приспособится к другим условиям на других планетах.

    Земля — третья от Солнца планета Солнечной системы, крупнейшая по диаметру, массе и плотности среди планет земной группы. За счет гравитационных сил планета движется вокруг Солнца по эллиптической орбите на расстоянии около 150 млн км со средней скоростью 29,78 км/сек. Двигаясь по орбите, Земля совершает полный оборот за 365,26 средних солнечных суток (один звёздный год). Скорость движения Земли по орбите непостоянна: в июле она начинает ускоряться а в январе — снова  замедляется. Земле требуется в среднем 23 часа 56 минут и 4.091 секунд (звёздные сутки), чтобы совершить один оборот вокруг оси, соединяющей северный и южный полюса. Скорость вращения планеты составляет примерно 15 градусов в час или 0,46 км/с. Из космоса наша планета видна как сине-голубое небесное тело с округлой формой. Прозрачные слои атмосферы позволяют разглядеть сказочную красоту мирового океана и зеленые просторы участков суши - континентов.

 Фотография Земли, сделанная с космического корабля "Аполлон-17 "

Вид на Землю из космоса. Снимок сделан с высоты 2000 км над поверхностью
планеты

Когда образовалась наша планета

     Согласно современным научным представлениям Земля, как и другие планеты Солнечной системы, сформировались 4,54 млрд лет назад из разряженной туманности газа и пыли, оставшегося после формирования Солнца. Выделение газов из коры и вулканическая активность привели к образованию первичной атмосферы. Конденсация водяного пара, усиленная льдом, занесённым кометами, привела к образованию океанов. Примерно через 1 млрд лет, когда атмосфера и обстановка на планете стала более менее похожа на настоящую, на Земле возникла жизнь. Развитие фотосинтеза позволило живым организмам напрямую накапливать солнечную энергию. В результате в атмосфере стал накапливаться кислород, а в верхних слоях — формироваться озоновый слой. Слияние мелких клеток с более крупными привело к развитию сложных клеток — эукариотов. Настоящие многоклеточные организмы, стали всё больше приспосабливаться к окружающим условиям. Благодаря поглощению губительного ультрафиолетового излучения озоновым слоем, жизнь смогла начать освоение поверхности Земли. Начиная с момента в 535 млн. лет назад было установлено пять массовых вымираний животных. Последнее из которых произошло 65 миллионов лет назад, когда вероятно, падение метеорита привело к полному исчезновению динозавров  и других крупных рептилий. В течение последних 65 миллионов лет, развилось огромное количество разнообразных видов млекопитающих, и несколько миллионов лет назад обезьяноподобные животные получили способность прямохождения.

Динозавры - самые крупные обитатели нашей планеты. Существовали 

в течении более 160 млн. лет приблизительно 225 млн. лет назад.Динозавры 

вероятнее всего вымерли из-за кометы или астероида, упавшего на Землю 

примерно 65 млн. лет назад.Если бы динозавры существовали в настоящее 

время, то доминирующими животными были бы именно они, а не человек

      К планетам земной группы относятся Меркурий, Венера, Земля и Марс. Так вот Земля является крупнейшей из этих четырех планет как по массе так и по размеру. Кроме того наша планета имеет наибольшую плотность, самую сильную поверхностную гравитацию и сильнейшее магнитное поле среди этих четырёх планет. Земля имеет почти шарообразную форму, правильнее сказать форму сплюснутого эллипсоида, таким образом экваториальный диаметр на 43 км больше чем диаметр между полюсами планеты. Первым, кто это доказал был португальский мореплаватель Фернан Магеллан, который в 1522 году совершил кругосветное путешествие через Тихий океан.

Строение Земли

      Земля, как и все планеты земной группы, имеет слоистое внутреннее строение. Она состоит из твёрдых силикатных оболочек (коры, крайне вязкой мантии), и металлического ядра. Внешняя часть ядра жидкая (значительно менее вязкая, чем мантия), а внутренняя — твёрдая. Внутрення тепловая энергия планеты создается за счет распада радиоактивных изотопов, таких как калий-40, уран-238 и торий-232, в результате чего выделяется энергия примерно 130Дж/(см²*год). Период  полураспада таких веществ составляет более миллиарда лет. Таким образом температура в центре планеты может подниматься до 7000 °C, а давление достигать 360 ГПа (3,6 млн. атм).

Внутреннее строение Земли. Источником энергии является

ядро, в котором происходит распад радиоактивных изотопов.

В нем сосредоточено около 30 % земной массы.

     Земная кора — это верхняя часть твёрдой земли. Бывает двух типов — континентальная и океаническая. Толщина коры колеблется от 6 км под океаном, до 30—50 км на континентах. В строении континентальной коры выделяют три геологических слоя: осадочный чехол, гранитный и базальтовый. Океаническая кора сложена преимущественно породами основного состава, плюс осадочный чехол. Земная кора разделена на различные по величине литосферные плиты, двигающиеся относительно друг друга.

    Ниже, до глубины примерно 2900 км, расположена мантия. Она, как и земная кора, имеет сложное строение. Мантия составляет 67 % всей массы Земли и около 83 % всего объёма Земли. Она расположена в огромном диапазоне глубин, и с увеличением давления в веществе происходят фазовые переходы, при которых минералы приобретают всё более плотную структуру. Наиболее значительное превращение происходит на глубине 660 километров. Термодинамика этого фазового перехода такова, что мантийное вещество ниже этой границы не может проникнуть через неё, и наоборот. Выше границы 660 километров находится верхняя мантия, а ниже, соответственно, нижняя. Эти две части мантии имеют различный состав и физические свойства. Хотя сведения о составе нижней мантии ограничены, и число прямых данных весьма невелико, можно уверенно утверждать, что её состав со времён формирования Земли изменился значительно меньше, чем верхней мантии, породившей земную кору. Перенос теплоты в мантии происходит за счет медленной конвекции при этом скорости движения вещества  составляют порядка нескольких сантиметров в год. Эта конвекция приводит в движение литосферные плиты. Именно поэтому многие миллионы лет назад расположение континентов было другое нежели сейчас.

     Под литосферой, которая включает в себя как земную кору, так и часть верхней мантии, на глубинах от 70 до 250 км существует слой повышенной текучести - так называемая астеносфера Земли.

     В самом центре планеты расположено достаточно плотно ядро, которое состоит из твердой внутренней части, радиусом около 1220 км, и внешней жидкой - с радиусом 2250 км между которыми иногда выделяется довольно тонкая переходная зона (5км).  Внутренне ядро очень плотное и состоит из железо-никелевого сплава с примесью других сидерофильных элементов. Температура в центре ядра Земли в среднем составляет 5000 °C плотность около 12500 кг/м³, давление до 360 ГПа (в 3,6 млн. раз выше атмосферного давления). Масса ядра — 1,932×10²⁴ кг.

Внутренний разрез Земли. В ее недрах заключена огромная энергия, 

проявляющаяся в виде высокой температуры. В среднем, при каждом

погружении к ядру  планеты на 1 км, температура увеличивается на 1 °C.

Рельеф и местность

    Рельеф Земли очень разнообразен. Около 70,8 % поверхности планеты покрыто водой. Подводная поверхность гористая, включает систему срединно-океанических хребтов, а также подводные вулканы, океанические желоба, подводные каньоны, океанические плато и абиссальные равнины. Оставшиеся 29,2 %, непокрытые водой, включают горы, пустыни, равнины, плоскогорья и др.

Равнины

• низменности - до 200 м
• возвышенности - 200-500 м
• плоскогорья - более 500 м

Горы

• низкие - 500-1000 м
• средние - 1000 - 2000 м
• высокие - 2000 - 5000 м
• высочайшие - более 5000 м

Эверест - самая высокая вершина земного шара. Ее высота составляет 8848 м.

над уровнем моря. Расположена в Гималаях, на границе Непала  и Китая. На

вершине дуют сильнейшие ветра со скоростью до 200 км/ч. Температура 

воздуха ночью понижается до —60°, а атмосфера настолько разряженная, 

что непригодна для дыхания человека

ВЕНЕРА - ОБМАНЧИВАЯ БОГИНЯ

Диаметр: 12 102 км;

Площадь пов-ти: 460 000 000  км²;

Объем: 9,38×10¹¹ км³ ;
Масса: 4,87×10²⁴ кг ;
Плотность: 5250  кг/ м³;
Период вращения: 243 суток;
Период обращения: 224,7 суток;
Расстояние от Солнца: 108  млн. км;
Мин. расстояние от Земли: 40  млн. км;
Орбитальная скорость: 35,02  км/ с;
Экваториальная скорость: 6,52  км/ ч;
Длина по экватору: 38 000  км;
Наклон орбиты: 3,4°;
Ускор. свободного падения: 8,87 м/с²;
Спутники: нет;

      Самая прекрасная и самая близкая из планет - Венера - тысячелетия приковывает взгляды человека к себе. Эта планета -  одно из красивейших светил неба. Не случайно именно ей древние римляне присвоили имя богини красоты и любви. Венеру и Землю считали сестрами, сиамскими близнецами, разделенными после рождения. У обеих этих планет есть много общего: они почти не отличаются по размерам и массе, количеству вещества в них. Существует даже мифологическое убеждение, что впервые жизнь зародилась именно на Венере и многие миллионы, а возможно и миллиарды лет существовала на ней. Пока не наступили кардинальные изменения климата, после чего источник жизни перенесся на нашу Землю. Хотя планета и называется в честь римской богини красоты Венеры, все же на ней нет ничего прекрасного. Стоит только приблизится к планете, как начинаешь понимать насколько она обманчива. Наблюдателю открывается мрачная картина. Поверхность Венеры  усеяна тысячами вулканов, по земле  растекается очень горячая жидкая лава, а в небе  сверкают молнии в тысячи раз мощнее, чем на Земле. Человек, очутившийся на Венере будет мгновенно раздавлен небом (атмосфера на планете в 90 раз тяжелее чем на Земле), его тело сгорит в воздухе под температурой до 450 °C, наступит кислородное голодание, так как атмосфера планеты на 96 % состоит из углекислого газа. Любое живое существо, с нашей планеты, не смогло прожить бы на Венере даже одной секунды.

     Венера — вторая внутренняя планета, вращающаяся вокруг Солнца и отдаленная от нее на 0,723 а.е (108 млн. км). Расстояние от Венеры до Земли меняется в пределах от 40 до 259 млн км. Период обращения вокруг Солнца равен 224,7 земных суток при средней орбитальной скорости — 35 км/с. По размерам Венера довольно близка к Земле. Радиус планеты равен 6051,8 км (95 % земного), масса — 4,87×10²⁴кг (81,5 % земной). Венера классифицируется как землеподобная планета и так же как и Меркурий не имеет своих спутников. 

     Как предполагают, в глубокой древности Венера была более спокойной и на ее поверхности было большое количество воды, по объему сопоставимы с земным океаном. Однако со временем она полностью испарилась, оставив после себя пустынный пейзаж с множеством плитоподобных скал. Одна из гипотез полагает, что водяной пар из-за слабости магнитного поля поднялся так высоко над поверхностью, что был унесён солнечным ветром в межпланетное пространство, а затем достиг поверхности Земли. Можно предположить, что именно из-за этого еще до появления живых организмов, на Земле в течении многих тысяч лет безостановочно шли дожди, образовывая океаны и моря. Это можно назвать межпланетным перемещением жизни.

Возможно именно такой была Венера многие миллионы лет назад, 

по виду сильно напоминающей Землю. Не исключено, что первый

источник жизни появился именно на этой планете.

 Венера в ультрафиолетовом излучении. 



Атмосфера

     Рассказывая про венерианскую атмосферу, можно многое узнать интересного. Атмосфера Венеры состоит в основном из углекислого газа (96 %) и азота (почти 4 %). Водяной пар и кислород содержатся в незначительных количествах (0,02 % и 0,1 %). Давление у поверхности достигает 93 атм (9,5 МПа). Такое же давление будет испытывать тело, находящееся в океане на глубине 960 м. Атмосфера на Венере простирается вверх на высоту примерно 250 км. Ее верхние слои представляются в виде густых облаков из серной кислоты с высокими отражательными характеристиками, что не даёт возможности увидеть поверхность в видимом свете (но её атмосфера прозрачна для радиоволн, с помощью которых впоследствии и был исследован рельеф планеты).  В результате исследований было установлено наличие озонового слоя в атмосфере Венеры. В отличие от земного он располагается на высоте около 100 км и содержит в несколько раз меньше озона чем земной. Предполагается, что озоновый слой на Венере образуется под действием солнечного излучения из углекислого газа.

Самые верхние слои атмосферы Венеры состоят почти целиком из водорода. 

Водородная атмосфера Венеры простирается до высоты 5500 км. 

Температура облачных слоев колеблется от -70°C до -40°C.

      Климат на Венере очень жаркий. На поверхности планеты температура может достигать до 475 °C.  Причем суточные ее колебания незначительны, т.е днем и ночью температура почти одинакова. Из-за высокой плотности атмосферы солнечное тепло очень медленно рассеивается и с высокой концентрацией углекислого газа создается парниковый эффект. Температура сохраняется  за счет конвекции при сильной уплотненности воздуха, в отличии от Меркурия, у которого почти нет атмосферы, где солнечные лучи поступают на поверхность с помощью лучистого переноса и сразу же уходят в космическое пространство. Если сейчас прекратится поступление солнечного тепла на Венеру, то пройдут многие годы, пока планета остынет до температуры, скажем, равной на Земле. Именно этот факт  привел многих астрономов и ученых к заключительному и печальному выводу, что на Венере не может быть воды. А если нет воды - то значит зарождение жизни тоже невозможно.

      В верхних границах атмосферы бушуют гигантские ураганы, которые вращаются вокруг планеты со скоростью 100-140 метров в секунду. Что касается самой поверхности Венеры, то там обстановка более спокойная - ветер весьма слабый, не более 1 м/с. Очень интересный момент в сравнении атмосфер Земли и Венеры касается молний: их не должно быть на Венере, так как там облака - это смог, который не производит молний. И действительно, нет четких видимых вспышек ни на дневной ни на ночной стороне планеты. Однако космическими аппаратами были зарегистрировал низкочастотные электромагнитные волны длительностью доли секунды, как полагают они могут образовываться от электрических разрядов. Таким образом доказательства электрических бурь на Венере, противоречат друг другу. Чаще всего молнии сверкают на дневной стороне планеты и только в нижних слоях атмосферы.

Молнии на Венере - довольно частое явление. Они возникают на высоте 

50-60 км от поверхности. По своей силе они во много раз превосходят земных

молний. Продолжительность таких вспышек на небе - доли секунды 

      На поверхности Венеры обнаружены кратеры, разломы и другие признаки протекавших на ней интенсивных тектонических процессов. Отчетливо просматриваются и следы ударной бомбардировки. Поверхность покрыта камнями и плитами различных размеров; поверхностные породы близки по составу к земным осадочным породам. Космический аппарат "Магеллан", заснявший 98 % поверхности Венеры составил наиболее подробную карту планеты. Из снимков было установлено, что на Венере имеются обширные возвышенности. Крупнейшие из них — Земля Иштар и Земля Афродиты, сравнимые по размерам с земными материками. На поверхности планеты также выявлены многочисленные кратеры, которые по виду немного похожи на лунные и меркуриальные. Диаметр их колеблется в среднем от 30 до 50 км. На планете было обнаружено около тысячи древних вулканов, извергавших лаву. Поскольку поверхностный слой (кора) очень тонок, толщина которого не более 20 км, и ослаблен высокой температурой, то это дает много возможностей лаве вырваться наружу. Как и на Земле на Венере присутствуют свои впадины и возвышенности. Самая высокая гора - это гора Максвелла, которая возвышается на 11 км над средним уровнем поверхности. Значительная часть поверхности планеты геологически молода (порядка 500 млн лет), 90 %которой покрыто застывшей базальтовой лавой. В северном полушарии планеты выявлен огромный круглый бассейн протяжённостью около 1500 км с севера на юг и 100 км с запада на восток. Обнаружена большая равнина длиной около 800 км, ещё более гладкая, чем поверхность лунных морей.

Почти вся поверхность Венеры покрыта, вырвавшейся из вулканов, лавой, 

образуя, так называемые "лавовые океаны". Считается, что раньше вместо нее

текла  вода

 Участок поверхности Венеры. Компьютерное изображение
по данным аппарата "Магеллан"

Строение и состав Венеры

    Вторая от Солнца планета, так же как и Земля имеет три основных оболочки. Первая — кора — толщиной примерно 16 км. В ее состав входят окислы кремния, алюминия, магния, железа, кальция и других элементов. Далее — мантия, силикатная оболочка, простирающаяся на глубину порядка 3300 км до границы с железным ядром, масса которого составляет около четверти всей массы планеты. Поскольку собственное магнитное поле планеты отсутствует, то следует считать, что в железном ядре нет перемещения заряженных частиц — электрического тока, вызывающего магнитное поле, следовательно, движения вещества в ядре не происходит, то есть оно находится в твёрдом состоянии. Плотность в центре планеты достигает 1400 кг/м³.

 Внутренне строение Венеры. В центре находится железное ядро, 

с радиусом 2800 км.    

    Венера является внутренней планетой Солнечной системы по отношению к Земле. Поэтому в определенные периоды времени можно наблюдать прохождение Венеры по диску Солнца, когда с Земли в телескоп эта планета предстаёт в виде маленького чёрного диска на фоне огромного светила. Однако это астрономическое явление — одно из самых редких возможных для наблюдения с поверхности Земли. Примерно в течение двух с половиной столетий случается четыре прохождения — два декабрьских и два июньских. Ближайшее произойдёт 6 июня 2012 года. Это явление впервые заметил английский астроном Иеремия Хоррокс 4 декабря 1639 года. На фоне мирового светила Венера выглядела как маленькое, абсолютное темное пятно.

 Прохождение Венеры на диске Солнца. Такое астрономическое

явление можно наблюдать только раз в 60 лет, когда планета

находится  между Землей и Солнцем

Покорение и исследование

    В истории исследования Венеры нужно отдать должное таким космическим аппаратам, как корабли  серии "Венера", американский аппарат "Маринер", "Пионер-Венера-1", "Магеллан". В 1975 советский зонд "Венера-9" и "Венера-10" передали на Землю первые фотографии поверхности Венеры, а в 1982 "Венера-13" и "Венера-14" передали с поверхности Венеры цветные изображения. Впрочем, условия на поверхности Венеры таковы, что ни один из космических аппаратов не проработал на планете более двух часов. В 2016 году Роскосмос планирует запуск более живучего зонда "Венера-Д", который должен проработать на поверхности планеты не менее месяца.

“Венера-3” — первый космический аппарат, достигший Венеры

МЕРКУРИЙ-БЛИЖАЙШИЙ К СОЛНЦУ

Диаметр: 4880 км;

Площадь пов-ти: 37 900 000  км²;

Объем: 6,08×10¹⁰ км³ ;

Масса: 3,28×10²³ кг ;
Плотность: 5500  кг/ м³;
Период вращения: 58,7 суток;
Период обращения: 88 суток;
Расстояние от Солнца: 57,91  млн. км;
Мин. расстояние от Земли: 82  млн. км;
Орбитальная скорость: 47,87  км/ с;
Экваториальная скорость: 10,9  км/ ч;
Длина по экватору: 15 329  км;
Наклон орбиты: 7°;
Ускор. свободного падения: 3,7 м/с²;
Спутники: нет;

    Впервые о Меркурии упоминалось древнейшими племенами, обитавшими в долинах Нила, Тигра и Евфрата. Его олицетворяли как вечерняя и утренняя звезда. Меркурий регулярно бывает виден, то в вечернее время - в первые два часа после захода Солнца, то в утренние - за два часа до рассвета. У древних народов Меркурию соответствовали различные божества, как вечернее и утренние  светило. У египтян - Сет и Гор, у индийцев - Будда и Рогинея, а греки некогда именовали его Аполлон и Гермес (в римской мифологии богу Гермесу соответствовал Меркурий).

       Меркурий - самая близкая от Солнца планета и отдалена от звезды на расстоянии 58 млн. км. Является самой маленькой планетой в Солнечной системе (до 2006 года такой статус принадлежал Плутону). По размерам Меркурий почти в три раза меньше Земли. Его радиус по экватору составляет 2440 км.

      Меркурий движется вокруг Солнца по довольно сильно вытянутой эллиптической орбите. Попытки определить период вращения Меркурия вокруг оси предпринимались не раз. В 1882 г. итальянский астроном Джованни Скиапарелли предположил, что Меркурий обращен к Солнцу одной стороной, так же как Луна к Земле, поэтому его период вращения равен 88 суткам - периоду обращения вокруг Солнца.    В 1965 г. применение радиолокации позволило получить точное значение этого периода - 58,7 суток, т.е. ровно 2/3 от периода обращения вокруг Солнца. Такое соотношение периодов вращения и обращения планеты, приводит к тому, что солнечные сутки на Меркурии составляют 176 земных суток. Иначе говоря, меркурианский день и ночь длятся по 88  земных суток. Ось вращения Меркурия почти перпендикулярна к плоскости его орбиты, поэтому смена времен года там обусловлена не наклоном оси (как на Земле, Марсе и Сатурне), а изменением расстояния от Солнца.

Атмосфера на Меркурии

    На Меркурии практически отсутствует атмосфера. Она настолько разряженная. что  ее давление в 5×10¹¹раз меньше атмосферного давления Земли. В таких условиях атомы чаще сталкиваются с поверхностью планеты, чем друг с другом. Атмосферу составляют атомы, захваченные из солнечного ветра или выбитые солнечным ветром с поверхности, — кислород (42%), натрий (29%), водород (22%), гелий (6%), калий (0,5%), и оставшиеся 0,5% - вода, азот, ксенон, криптон, неон, кальций, магний. Среднее время жизни отдельного атома в атмосфере — около 200 суток.

Меркурий по своим размерам и строению сильно похож на Луну. У планеты

так же отсутствует атмосфера. А по строению Меркурий, как и наш спутник, 

напоминает каменный шар с  довольно высокой плотностью.

    Климат у Меркурия весьма разнообразен. Близость к Солнцу и довольно медленное вращение планеты, а также крайне слабая атмосфера приводят к тому, что на Меркурии наблюдаются самые резкие перепады температур в Солнечной системе. Этому способствует также рыхлая поверхность Меркурия, которая плохо проводит тепло (а при полностью отсутствующей или крайне слабой атмосфере тепло может передаваться вглубь только за счёт теплопроводности). Поверхность планеты быстро нагревается и остывает, но уже на глубине в 1 м суточные колебания перестают ощущаться, а температура становится стабильной, равной приблизительно +75 °C. Дневная температура на поверхности планеты может достигать до 400 °C, в то время, как ночью она опускается до  -180 °C. Такой скачок температур объясняется тем, что из-за отсутствия атмосферы тепло не задерживается на планете (как, например на Земле), а попадая на поверхность Меркурия отражается и уходит обратно в космос. Ни один живой организм не смог бы приспособится к такому чудовищному климату, кроме того Меркурий подвержен очень сильному радиоактивному воздействию.

     Размеры Меркурия невелики, он немного больше Луны, но средняя плотность его почти такая же, как у Земли. К центру планеты плотность повышается до 9800 кг/м³. Это значит, что у Меркурия имеется ядро радиусом 1800 км (3/4 радиуса планеты). На долю ядра приходится 80% общей массы всей планеты. в его центре генерируются кольцевые электрические токи, возбуждающие слабое магнитное поле вокруг планеты На счет агрегатного состояния ядра Меркурия в астрономии ведется много споров. До недавнего времени считалось, что оно сильно сжато и состоит из металлов,  однако в 2007 году появилось предположение, что ядро Меркурия - находится в жидком состоянии. Ядро окружено силикатной мантией толщиной 500—600 км, после которой начинается внутренняя кора планеты, простирающаяся примерно на 100—200 км до самой поверхности.

 Внутренне строение Меркурия:

1 - кора, толщина 100-200 км;

2 - мантия, толщина 600 км;

3 - ядро, радиус 1800 км

Поверхность Ближайшей планеты от Солнца

      Поверхность Меркурия также во многом напоминает лунную — она сильно кратерирована. Плотность кратеров различна на разных участках. Кратеры на Меркурии варьируются по размеру в пределах от маленьких впадин, имеющих форму чаши, до многокольцевых ударных кратеров, имеющих в поперечнике сотни километров. Самый большой кратер на Меркурии назван в честь великого голландского живописца Рембрандта, его поперечник составляет 716 км. Однако сходство неполное — на Меркурии видны образования, которые на Луне не встречаются. Важным различием гористых ландшафтов Меркурия и Луны является присутствие на Меркурии многочисленных зубчатых откосов, простирающихся на сотни километров, — эскарпов. Первые данные исследования элементного состава показали, что поверхность Меркурия бедна алюминием, кальцием, титаном и железом. В то же время достаточно часто встречается  магний, который занимает промежуточное положение между типичными базальтами и ультраосновными горными породами типа земных коматиитов. Обнаружено также сравнительное изобилие серы, что предполагает восстановительные условия формирования планеты. 

     Одна из самых заметных деталей поверхности Меркурия — равнина Жары. Эта деталь рельефа получила такое название потому, что расположена вблизи одной из «горячих долгот». Её поперечник составляет около 1550 км. Вероятно, тело, при ударе которого образовался кратер, имело поперечник не менее 100 км. Удар был настолько сильным, что сейсмические волны, пройдя всю планету и сфокусировавшись в противоположной точке поверхности, привели к образованию здесь своеобразного пересечённого «хаотического» ландшафта. Также о силе удара свидетельствует тот факт, что он вызвал выброс лавы, которая образовала высокие концентрические круги на расстоянии 2 км вокруг кратера.

Исследование планеты

    До настоящего времени только два космических аппарата были направлены для исследования Меркурия. Первым был «Маринер-10», который в 1974—1975 годах трижды пролетел мимо планеты, максимальное сближение составляло 320 км. В результате было получено несколько тысяч снимков, покрывающих примерно 45 % поверхности планеты. Когда  «Маринер-10» передал первые снимки Меркурия с близкого расстояния, астрономы всплеснули руками: перед ними была вторая Луна. Поверхность Меркурия оказалась усеянной сеткой из кратеров разных размеров, совсем как поверхность Луны. Их распределение по размерам тоже было аналогично лунному. Большая часть кратеров образовалась в результате падения метеоритов. Второй аппарат под названием «Мессенджер», был запущен НАСА 3 августа 2004 года, а в январе 2008 впервые совершил облёт вокруг Меркурия.

Маринер-10 — первый космический аппарат, достигший Меркурия

Участок поверхности Северного полушария 

Меркурия шириной около 500 км

 Снимок поверхности Меркурия, сделанный на борту корабля «Мессенджер»

в 2008 году с разрешением 250 м на пиксель. На снимке показан огромный 

ударный кратер "Бассейн Калорис", достигающий в диаметре 1300 км

СОЛНЕЧНАЯ АТМОСФЕРА

      Как и у любой планеты или звезды, у Солнца имеется своя атмосфера. Под ней подразумевают такие внешние слои, откуда хотя бы часть излучения может беспрепятственно, не поглощаясь вышележащими слоями, уйти в окружающее пространство. Наша звезда целиком состоит из газа. Ее атмосфера начинается на 200-300 км глубже видимого края солнечного диска. Эти самые глубокие слои  называют фотосферой. Поскольку их толщина составляет не более одной тысячной доли солнечного радиуса (от 100 до 400 км), фотосферу иногда называют поверхностью Солнца. Плотность газов в фотосфере в сотни раз меньше, чем у поверхности Земли.  Температура фотосферы уменьшается от 8000 К на глубине 300 км до 4000 К в самых верхних слоях. Средняя эффективная температура , которая воспринимается Землей, может быть подсчитана из уравнения Стефана-Больцмана и составляет 5778 К. При таких условиях почти все молекулы газа распадаются на отдельные атомы. Лишь в самых верхних слоях сохраняется относительно немного простейших молекул типа H_2, ОН, СН.
       Если рассматривать Солнце в телескоп с большим увеличением, то можно наблюдать тонкие слои фотосферы: вся она кажется усыпанной мелкими яркими зернышками - гранулами, разделенными сетью узких темных дорожек. Грануляция является результатом перемешивания более теплых потоков газа и опускающихся более холодных. Конвекция во внешних слоях Солнца играет огромную роль, определяя общую структуру атмосферы. В конечном счете именно конвекция, в результате сложного взаимодействия с солнечными магнитными полями является причиной всех многообразных проявлений солнечной активности. 
       Фотосфера образует видимую поверхность Солнца, от которой определяются размеры звезды, расстояния от поверхности Солнца до других небесных тел и т. д.

 Фотосфера-видимый диск Солнца. На рис. заметна небольшая темная область, 

которая называется солнечным пятном. Температура в таких областях намного

ниже, по сравнению с окружающей атмосферой и достигает всего 1500 К.

     Фотосфера постепенно переходит в более разряженные внешние солнечные  слои атмосферы - хромосферу и корону. Хромосфера названа так за свою красновато-фиолетовую окраску. Невооруженным глазом ее можно разглядеть только в течении нескольких секунд во время полного солнечного затмения (когда Луна полностью закрывает (затмевает) Солнце от наблюдателя на Земле, т.е центры Земли, Луны и Солнца находятся на одной линии). Хромосфера весьма неоднородна и состоит в основном из продолговатых вытянутых язычков (спикул). Температура этих хромосферных струй в два-три раза выше, чем в фотосфере и увеличивается с высотой от 4000 до 15 000 К., а плотность в сотни тысяч раз меньше. Общая протяжённость хромосферы 10-15 тыс. километров. Рост температуры объяснятся распространением волн и магнитных полей, проникающих в нее из конвективной зоны.

 Хромосфера Солнца, наблюдаемая во время полного

солнечного затмения

     Хромосферу принято разделять на две зоны:

      — нижняя хромосфера — простирается примерно до 1500 км, состоит из нейтрального   водорода, в её спектре содержится большое количество слабых спектральных линий;

    — верхняя хромосфера — сформирована из отдельных спикул, выбрасываемых из нижней хромосферы на высоту до 10 000 км и разделённых более разреженным газом.

     Часто во время затмений (а при помощи специальных спектральных приборов - и не дожидаясь затмений) над поверхностью Солнца можно наблюдать причудливой формы "фонтаны", "облака", "воронки", "кусты", "арки" и прочие ярко светящиеся образования из хромосферного вещества. Время от времени из хромосферы вздымаются струи, облака и арки раскаленного газа, называемые протуберанцами. Во время полного солнечного затмения они видны невооруженным глазом. Одни протуберанцы плавают спокойно, другие со скоростями в несколько сот километров в секунду поднимаются до высоты, достигающей солнечного радиуса. Протуберанцы имеют примерно ту же плотность и температуру, что и хромосфера. Но они находятся над ней и окружены более высокими, сильно разреженными верхними слоями солнечной атмосферы. Протуберанцы не падают в хромосферу потому, что их вещество поддерживается магнитными полями активных областей Солнца. Спектр протуберанцев, как и хромосферы, состоит из ярких линий, главным образом водорода, гелия и кальция. Линии излучения других химических элементов тоже присутствуют, но они намного слабее. Некоторые протуберанцы, пробыв долгое время без заметных изменений, внезапно как бы взрываются, и вещество их со скоростью в сотни километров в секунду выбрасывается в межпланетное пространство.

Протуберанец - гигантский фонтан раскаленного газа, который 

поднимается на высоту в десятки и сотни тысяч километров и 

удерживается над поверхностью Солнца магнитным полем.

Солнечный протуберанец в сравнении с нашей планетой

     Иногда нечто похожее на взрывы происходит в очень небольших по размеру областях атмосферы Солнца. Это так называемые хромосферные вспышки. Они длятся обычно несколько десятков минут. Во время вспышек в спектральных линиях водорода, гелия, ионизованного кальция и некоторых других элементов свечение отдельного участка хромосферы внезапно увеличивается в десятки раз. Особенно сильно возрастает ультрафиолетовое и рентгеновское излучение: порой его мощность в несколько раз превышает общую мощность излучения Солнца в этой коротковолновой области спектра до вспышки. Вспышки - самые мощные взрывоподобные процессы, наблюдаемые на Солнце. Они могут продолжаться всего несколько минут, но за это время выделяется энергия, которая иногда может достигать 10²⁵ Дж. Примерно такое же количество тела приходит от Солнца на всю поверхность Земли за целый год.
     Пятна, факелы, протуберанцы, хромосферные вспышки - всё это проявления солнечной активности. С повышением активности число этих образований на Солнце становится больше.

     К внешнему слою атмосферы Солнца относится солнечная Корона. Она простирается на многие миллионы километров, а ее граница продолжается до самого конца всей Солнечной системы. Естественно все планеты, в том числе и наша Земля, находятся под огромным солнечным куполом. Солнечная корона начинается сразу после хромосферы и состоит из достаточно разреженного газа. Температура короны — порядка миллиона кельвинов. Причем от хромосферы она повышается до двух миллионов на расстоянии порядка 70000 км от видимой поверхности Солнца, а затем начинает убывать, достигая у Земли ста тысяч градусов.

     Из-за огромной температуры частицы движутся так быстро,что при столкновениях от атомов отлетают электроны,которые начинают двигаться как свободные частицы. В результате этого лёгкие элементы полностью теряют все свои электроны,так что в короне практически нет атомов водорода или гелия,а есть только протоны и альфа-частицы. Тяжелые элементы теряют до 10-15 внешних электронов. По этой причине в солнечной короне наблюдаются необычные спектральные линии,которые долгое время не удавалось отождествить с известными химическими элементами.

     Как и хромосферу,  корону лучше всего наблюдать во время полной фазы солнечного затмения. Правда, за те несколько минут, что она длится, очень трудно зарисовать не только отдельные детали, но даже ее общий вид.

 Солнечна Корона, запечатленная во время полного

солнечного затмения 11 августа 1999 года

Вытянутая форма Короны во время полного

солнечного затмения 1 августа 2008 года

      Солнечная корона является самой внешней частью  атмосферы Солнца, самой разряженной, самой горячей. а также самой близкой к нашей планете. Распространение Короны осуществляется за счет солнечного ветра. Вблизи Земли его скорость составляет в среднем 400-500 км/с, а порой достигает почти 1000 км/с. Распространяясь далеко за пределы Юпитера и Сатурна, солнечный ветер образует гигантскую гелиосферу, граничащую с еще более разряженной межзвездной средой. Именно солнечная корона распространяет радиацию, от которой наша планета защищена надежным барьером в виде мощного магнитного поля (озоновый слой).

 Распространение ударных волн при столкновении  солнечного ветра

с межзвездной средой. Солнечный ветер - поток гелиево-водородной

плазмы истекающей из солнечной короны со скоростью 300-1000 км/с

ЗВЕЗДА ПО ИМЕНИ СОЛНЦЕ

Масса: 1,99×10³⁰ кг;

Диаметр: 1 392 000 км;

Объем: 1,41×10¹⁸ км³; 
Площадь пов-ти: 6,08×10¹² км²;

Средняя плотность: 1409 кг/м³;
Спектральный класс: G2V;
Температура поверхности: 5778 К;
Температура ядра: 13 500 000 К;

Светимость: 3,88×10²⁶ Вт;
Галактический год:  230-250 млн. лет;

Возраст: около 5 млрд. лет;

Расстояние от Земли: 149,6 млн. км.

     На протяжении всей истории человеческой цивилизации во многих культурах Солнце было объектом поклонения. Культ Солнца существовал в Древнем Египте, где солнечным божеством являлся Ра. У древних греков богом Солнца был Гелиос, который, по преданию, ежедневно проезжал по небу на своей колеснице. Греки считали, что Гелиос живет на востоке в прекрасном дворце, окруженном временами года — Летом, Зимой, Весной и Осенью. Когда утром Гелиос выезжает из своего дворца, звезды гаснут, ночь сменяется днем. Звезды вновь появляются на небе, когда Гелиос исчезает на западе, где он из колесницы пересаживается в прекрасную лодку и переплывает море к месту восхода. В древнерусском языческом пантеоне было два солнечных божества — Хорс (собственно олицетворённое солнце) и Даждьбог. Даже современному человеку, стоит только взглянуть на Солнце, как он начинает понимать, насколько он зависим от него. Ведь если бы не было мирового светила, то и не существовало бы тепла, необходимого для биологического развития и жизни. Наша Земля превратилась бы в замершую на веки ледяную планету, ситуация, подобная на Южном и Северном полушариях, была бы по всему миру. 

    Наше Солнце — это огромный светящийся газовый шар, внутри которого протекают сложные процессы и в результате непрерывно выделяется энергия. Внутренний объём Солнца можно разделить на несколько областей. Вещество в них отличается по своим свойствам, и энергия распространяется посредством разных физических механизмов.  В центральной части Солнца находится источник его энергии, или, говоря образным языком, та «печка», которая нагревает его и не даёт ему остыть. Эта область называется ядром. Под тяжестью внешних слоев вещество внутри Солнца сжато, причём чем глубже, тем сильнее. Плотность его увеличивается к центру вместе с ростом давления и температуры. В ядре, где температура достигает 15 млн. Кельвинов, происходит выделение энергии. Эта энергия выделяется в результате слияния атомов лёгких химических элементов в атомы более тяжёлых. В недрах Солнца из четырёх атомов водорода образуется один атом гелия. Именно эту страшную энергию люди научились освобождать при взрыве водородной бомбы. Есть надежда, что в недалёком будущем человек сможет научиться использовать её и в мирных целях. Ядро имеет радиус примерно 150-175 тыс км (25% от радиуса Солнца). В его объеме сосредоточена половина солнечной массы и выделяется практически вся энергия, которая поддерживает свечение Солнца. За каждую секунду в центре Солнца в лучистую энергию превращается около 4,26 млн. тонн вещества. Это настолько огромная энергия, что когда все топливо израсходуется (водород полностью превратится в гелий), ее хватит для поддержания жизни на  Земле еще на миллионы лет вперед.

    Строение Солнца. В центре Солнца находится солнечное ядро.

Фотосфера — это видимая поверхность Солнца,

которая и является основным источником излучения. Солнце

окружает солнечная корона, которая имеет очень высокую температуру, 

однако она крайне разрежена, поэтому видима невооружённым

глазом только в периоды полного солнечного затмения.

Примерное распределение температуры в солнечной
атмосфере вплоть до самого ядра



Энергия Солнца

     Почему Солнце светит и не остывает уже миллиарды лет? Какое «топливо» даёт ему энергию? Ответы на эти вопросы учёные искали веками, и только в начале XX в. было найдено правильное решение. Теперь известно, что Солнце, как и другие звёзды, светит благодаря протекающим в его недрах термоядерным реакциям.  Основное вешество, составляющее Солнце, — водород, на его долю приходится около 71% всей массы светила. Почти 27% принадлежит гелию, а остальные 2% — более тяжёлым элементам, таким, как углерод, азот, кислород и металлы. Главным «топливом» на Солнце служит именно водород. Из четырёх атомов водорода в результате цепочки превращений образуется один атом гелия. А из каждого грамма водорода, участвующего в реакции, выделяется 6,×10¹¹ Дж энергии! На Земле такого количества энергии хватило бы для того, чтобы нагреть от температуры 0° С до точки кипения 1000 м³ воды. В ядре происходит слияние ядра атомов легких элементов водорода в ядро атома более тяжелого водорода (такое ядро называется дейтерий). Масса нового ядра значительно меньше, чем суммарная масса тех ядер из которого оно образовалось. Остаток массы превращается в энергию, которую уносят частицы, освободившиеся в ходе реакции.  Эта энергия почти полностью переходит в тепло. Результатом таких цепочек-превращений является возникновение нового ядра, состоящего из двух протонов и двух нейтронов, - ядра гелия. Такая термоядерная реакция превращения водорода в гелий, называется протон-протонной, так как начинается с тесного сближения двух ядер атомов водорода-протонов.

     Реакция превращения водорода в гелий ответственна за то, что внутри Солнца сейчас гораздо больше гелия, чем на его поверхности. Естественно, возникает вопрос: что же будет с Солнцем, когда весь водород в его ядре выгорит и превратится в гелий, и как скоро это произойдет? Оказывается, примерно через 5 млрд лет содержание водорода в ядре Солнца настолько уменьшится, что его "горение" начнется в слое вокруг ядра. Это приведет к "раздуванию" солнечной атмосферы, увеличению размеров Солнца, падению температуры на поверхности и повышению ее в ядре. Постепенно Солнце превратится в красный гигант - сравнительно холодную звезду огромного размера с атмосферой, превосходящей границы орбиты Земли. Жизнь Солнца на этом не закончится, оно будет претерпевать еще много изменений, пока в конце концов не станет холодным и плотным газовым шаром, внутри которого уже не происходит никаких термоядерных реакций.

 Примерно так будет выглядеть Солнце с поверхности Земли через 

5 млрд. лет,когда водород в ядре полностью израсходуется.   Солнце

превратится в Красного Гиганта, ядро которого будет сильно сжато,

а внешние слои находится в достаточно разряженном состоянии.

Наша звезда настолько огромная. что в нее может вместится около 

1 300 000 объемов Земли. Длина окружности Солнца по экватору

составляет 4,37 млн. км ( для примера у Земли - 40 000 км)

Как образовалось Солнце

     Как и все звезды, наше Солнце возникло в результате длительного воздействия межзвездной материи (газа и пыли). Первоначально звезда представляла из себя шаровое скопления, состоящее преимущественно из водорода. Затем за счет гравитационных сил атомы водорода стали прижиматься друг к другу, плотность увеличивалась и в результате образовалось достаточно сжатое ядро. В момент загорания первой термоядерной реакции начинается официальное рождение звезды. 

     Звезда такой массы, как Солнце, должна существовать  в общей сложности примерно 10 млрд лет. Таким образом, сейчас Солнце находится примерно в середине своего жизненного цикла (на данный момент ее возврат составляет около 5 млрд. лет). Через 4—5 млрд лет оно превратится в звезду типа красный гигант. По мере того, как водородное топливо в ядре будет выгорать, его внешняя оболочка будет расширяться, а ядро — сжиматься и нагреваться. Примерно через 7,8 млрд лет, когда температура в ядре достигнет приблизительно 100 млн К, в нём начнётся термоядерная реакция синтеза углерода и кислорода из гелия. На этой фазе развития температурные неустойчивости внутри Солнца приведут к тому, что оно начнёт терять массу и сбрасывать оболочку. По-видимому, расширяющиеся внешние слои Солнца в это время достигнут современной орбиты Земли. При этом исследования показывают, что ещё до этого момента потеря Солнцем массы приведёт к тому, что Земля перейдёт на более далёкую от Солнца орбиту и, таким образом, избежит поглощения внешними слоями солнечной плазмы.

Несмотря на это, вся вода на Земле перейдёт в газообразное состояние, а большая часть её атмосферы рассеется в космическое пространство. Увеличение температуры Солнца в этот период таково, что в течение следующих 500—700 млн лет поверхность Земли будет слишком горяча для того, чтобы на ней могла существовать жизнь в её современном понимании.

      После того, как Солнце пройдёт фазу красного гиганта, термические пульсации приведут к тому, что его внешняя оболочка будет сорвана и из неё образуется планетарная туманность. В центре этой туманности останется сформированная из очень горячего ядра Солнца звезда типа белый карлик, которая в течение многих миллиардов лет будет постепенно остывать и угасать.

Почти весь цикл своей жизни, Солнце представляется 
как звезда желтого цвета, с привыкшей нам светимостью

       Солнце освещает и согревает нашу планету, без этого была бы невозможна жизнь на ней не только человека, но и микроорганизмов. Наша звезда - главный (хотя и не единственный) двигатель происходящих на Земле процессов. Но не только тепло и свет получает Земля от Солнца. различные виды солнечного излучения и потоки частиц оказывают постоянное воздействие на ее жизнь. Солнце посылает на Земля электромагнитные волны всех областей спектра - от многокилометровых радиоволн до гамма-лучей. Атмосферы планеты также достигают заряженные частицы разных энергий - как высоких (солнечные космические лучи , так и низких и средних (потоки солнечного ветра, выбросы от вспышек).Однако очень малая часть заряженных частиц из межпланетного пространства попадает в атмосферу Земли (остальные отклоняют или задерживают геомагнитное поле). Но их энергии достаточно для того, чтобы вызвать полярное сияние и возмущение магнитного поля нашей планеты.

     Солнце расположено от Земли на расстоянии в 149,6 млн. км. Именно эту величину в астрономии принято называть астрономической единицей (а. е).  Если вдруг наша звезда в данный момент погаснет, то мы не будем знать об этом целых 8,5 минут - именно столько времени необходимо солнечному свету, чтобы преодолеть путь от Солнца до Земли со скоростью 300 000 км/с. Наше расположение является наиболее благоприятным для поддержания необходимого климата для зарождения биологической жизни. Если бы  Земля была хотя бы чуть ближе к Солнцу, чем сейчас, то наша планета испепелилась бы от жары, и нарушился бы круговорот воды в природе, и все живое прекратило бы свое существование. В то время отдаленность планеты от Солнца характеризовалась бы невероятным падением температуры, замерзанием воды, возникновением нового ледникового периода. Что привело бы, в конце концов, к полному вымиранию всех организмов на планете.