Реферати українською » Авиация и космонавтика » Юпітер, Cатурн, Уран і Нептун


Реферат Юпітер, Cатурн, Уран і Нептун

Страница 1 из 2 | Следующая страница

           Міністерство вищої і середньо - спеціальної освіти

                                  КафедраМенеджмента  

                                                 >Реферат на задану тему:

 ЮПІТЕР,САТУРН, УРАН ІНЕПТУН

         

         Виполнил:

         Прийняв:

                      

                   

 

 

                                                        р. Ташкент 2006 р.       


ЮПІТЕР,САТУРН, УРАН ІНЕПТУН

Ці чотири планети, часто званіпланетами-гигантами, за своїми розмірами, масі, щільності, внутрішньому будовою і складу суттєво різняться від планет земної групи.Отличительними властивостями планет-велетнів є:

1. Великі маси: від 15 земних мас у Урана до 318 у Юпітера.

2. Низькі середні щільності: від 0,70 >г/см3 у Сатурна до 1,71>г/см3 у Нептуна.

3. Бистре обертання навколо осі (періоди обертання від 9 годину. 50 хв. у Юпітера до 15 годину. 48 хв. у Нептуна). Юпітер і Сатурн обертаються не як тверді тіла: період обертання вони зростає від екватора до полюсів. Можливо, що таке саме має місце біля Урана і Нептуна.

4.Планети-гиганти немає твердої поверхні.Наблюдаемие в телескоп поверхні цих планет утворені щільними хмарами.

5. Атмосфери планет-велетнів (як і всі їх речовина) мають переважноводородно-гелиевий склад. Крім чистого молекулярного водню (М2) в спектрах цих планет спостерігаються смуги поглинання сполук водню: метану (СП4) і аміаку (>NН3). Останнім часом в спектрі Юпітера виявлено такожетан (З2М6), ацетилен (З2М2),фосфен (РН3) і навіть водяну пару (М2Про), щоправда, в незначних кількостях. Усе це теж сполуки водню.

Осі обертання планет-велетнів розташовані дуже різноманітно. Вісь Юпітера майже перпендикулярна до площині його орбіти, Вісь Сатурна нахилена до неї на кут 62° (близька до кутках нахилу осей Землі та Марса), а вісь Урана лежить майже площині орбіти: вона нахилена до цьому відношенні на кут у вісім°, але отже обертання планети, як і в Венери, є зворотним напрямку обертання решти планет.

Своєрідне становище осі Урана призводить до того, що з період звернення його навколо Сонця (84 року) Сонце на небі планети переміщається від північного небесного полюси до південного, та був кожні екватор до північного полюси.

У телескоп на диску Юпітера (рис. 30) видно темні смуги, паралельні екватору планети, розділені світлими проміжками — зонами. Полярні області завжди темні — їх називають полярними шапками, хоча вона нічого загального немає з полярними шапками Марса, оскільки є хмарні освіти.

У шпальтах і зонах спостерігаються ті чи інші деталі: темні й світлі плями, виступи чи заглиблення у шпальтах, «містки» між двома смугами тощо. буд. Вони добре відомі на рис. 30.

Смуги на диску Сатурна (рис. 31) видно значно нижча, вони більш блідою, деталі у яких спостерігаються рідко. І все-таки вони з'являються: — прикладом може бути яскраве біла пляма, що спостерігалося на диску Сатурна в 1933 р.

У сильні телескопи бліді смуги видно і дисках Урана і Нептуна (рис. 32).

У 30-ті рр. в спектрах всіх чотирьох планет-велетнів знайшли потужні смуги поглинання, інтенсивність яких посилювалася принаймні переходу від Юпітера доНептуну (рис. 12). Вони повинні були ототожнені промайнувся метану (СП4). Найбільш інтенсивні смуги метану розташовані на півметровій довжинах хвиль 6190, 7020 і 7250 А. Пізніше було багато смуг метану в інфрачервоної області спектра. Більшість цих смуг зокрема у спектрах всіх чотирьох планет, але в міру переходу від Юпітера доНептуну ширина смуг зростає, й у спектрах Урана і Нептуна багато смуги у червоній і ближньої інфрачервоної частинах спектра зливаються, створюючи суцільну область поглинання, отож у цій галузі планета майже відбиває сонячного випромінювання.

Зовсім інакше поводиться аміак (>NH3). Достеменно його смуги поглинання виявлені тільки в спектрі Юпітера. У видимої частини спектра є лише однієї смуга на 6450 На інфрачервоної сфери їхньої близько 10. Але вже у спектрі Сатурна наявність смуги 6450 А дуже сумнівне (одні астрономи спостерігали цій хвилі була сліди поглинання, інші - ні). Інші смуги аміаку зовсім відсутні. Не спостерігаються вони й у спектрах Урана і Нептуна. Причина цього у цьому, що зі зниженням температури аміак вони вбирають, переходячи у рідке й твердого стан.

Вже 60-ті рр. в спектрі Юпітера, та був та інших планет-велетнів знайшли смуги поглинання молекулярного водню, основного компонента атмосфер цих планет. Здебільшого спостерігаються дві званіквадрупольние смуги близько 6435 і 8270 А.

Хоча лінії гелію у спектрах планет-велетнів з Землі не спостерігаються, ніхто не викликало сумніви, що гелій поруч із воднем одна із основних компонентів атмосфер планет-велетнів. Річ у тім, що, як з спостережень покриття Юпітером зірки про Овна, середній молекулярний вагу атмосфери цієї планети близький до трьох, тобто. атмосфера ще може бути суто водневої *). Метан і аміак зі своїми молекулярними вагами 16 і 17 припадає лише невеликі добавки до основним компонентами атмосфери не можуть істотно проводити її середній молекулярний вагу. Оскільки молекулярний вагу водню дорівнює двом, а гелію чотирьом, їх частки мали бути зацікавленими можна порівняти. З огляду на деяке переважання водню в Сонячну систему загалом і на Сонце зокрема, при побудові моделей будівлі Юпітера і Сатурна приймали, що водень становить близько 70%, а гелій — 30% загального складу атмосфери. Перед метану доводиться трохи більше 0,2%, частку аміаку (у атмосфері Юпітера) — трохи більше 0,1%.

Лише грудні 1973 р. з американського космічного апарату «>Пионер-10» удалося за допомогою двоканального ультрафіолетовогофотометра зареєструвати світіння гелію у атмосфері Юпітера у яскравій резонансної лінії 584 А, і водночас світіння атомарної водню в резонансної лініїЛайман-альфа хвилі 1216 А. Ці спектральні лінії випромінюються верхніми верствами атмосфери планети і називаються резонансними, що їх випромінювання супроводжується переходом атома в основне стан. Резонансні лінії — найяскравіші в спектрі, але з Землі вони не спостерігаються, оскільки перебувають у ультрафіолетової області спектра. Випромінення у цій галузі до Землі не доходить: воно поглинається озоном і киснем земної атмосфери.

За спостереженнями з «>Пионера-10» і «>Пионера-11» вдалося оцінити об'ємне ставлення гелію до водню в 0,18. Це була близькою до відношенню 1:5,принимавшемуся виходячи з наземних спостережень більшості українських учених. З огляду на, що гелій — вдвічі тяжча газ, ніж водень, одержимо звідси, що у масі водень становить 74%, а гелій 26% атмосфери планети. У складі надр планети також основну роль грають водень і гелій (див. § 19).

Приблизно такий самий склад атмосфер інших планет-велетнів, та про ній ми знаємо набагато менше, ніж у випадку Юпітера. Лінію гелію у тому спектрах спостерігати поки що не і ставлення змісту гелію до водню їм невідомо. Найімовірніше, воно різна до різних планет. Про Сатурні зможемо багато чого довідатися коли у вересні 1979 р. щодо нього наблизиться «>Пионер-11». Уран і Нептун ще багато років жив будуть об'єктами вивчення одними наземними методами. Втім, й інші методи можуть дати чимало цікавого.

У 1956 р. було знайдено радіовипромінювання Юпітера хвилі 3 див.Измеренная тодірадиояркостная температура планети дорівнювала 145°До, тоді як виміру перетворилася на інфрачервоному діапазоні давали 130°До. Причина цього невеликого розбіжності зводилася до того, що радіохвилі приходять до нас з більшою глибини і повідомляють температуру не верхньої межі хмар, як інфрачервоне випромінювання, а деякого шару під хмарами.

Невдовзі спостереження більш довгих (дециметрових) хвилях показали, крім теплового радіовипромінювання Юпітер випускаєнетепловое випромінювання, має електромагнітну природу.Радиояркостная температура такого випромінювання зростає зі довжиною хвиль, досягаючи хвилі 10 див 650°До, хвилі 20 див 2900°До, хвилі 70 див — 26 000°До тощо. Джерелом цього радіовипромінювання є швидкі (релятивістські) електрони,разгоняемие, та бувтормозящиеся у сильному магнітному полі планети. На користь цього висновку свідчить те, що розміри випромінюючої області у кілька разів перевищують діаметр самого Юпітера.

Так, за 10—12 років до підльоту до Юпітера «>Пионера-10» в цій планети було встановлено наявність сильного магнітного поля і потужних радіаційних поясів.

Рис. 33. Строение магнитосфери Юпитера.
Будова магнітосфери Юпітера.

Польоти «>Пионера-10» і «>Пионера-11» дозволили уточнити параметри і структуру магнітосфери Юпітера (рис. 33). Головний ударна хвиля,отделяющаямежпланетное магнітне полі від магнітосфери планети, розташована з відривом 8 млн. кілометрів від Юпітера. Температура заряджених частинок на фронті цієї хвилі стрибком зростає 10 тис. до 1 млн. градусів. Магнітне полі планети виявилося складним; і полягає ніби з двох полів:дипольного, яке простирається до $1,5 млн. кілометрів від Юпітера, інедипольного, що посідає решту магнітосфери. Напруженість поля у поверхні планети 10—15ерстед, т. е. приблизно 20 разів більше, ніж Землі. Полярністьдипольного поля протилежна земному (північний магнітний полюс перебуває у північній півкулі), магнітна вісь нахилена до осі обертання на 11°. Через швидкого обертання Юпітера і меншою інтенсивності сонячного вітру з відривом Юпітера (він за 30 я разів слабкіша за, ніж у районі орбіти Землі) магнітне полі Юпітера майже симетрично щодо магнітної осі планети (земне магнітне полі «зім'ято» із боку Сонця тиском сонячного вітру). Крім теплового і дециметрового випромінювань, Юпітер є джереломрадиовсплесков на декаметрових хвилях (від 4 до 85 м). Тривалість цих сплесків різна: від часткою секунди до хвилин і навіть годин. Втім, хвилини і годинники — це тривалість не окремих сплесків, а цілих серій сплесків, своєрідних шумових бур чи гроз.

Як можливі причини цих сплесків у різний час було висунуто низку механізмів. У тому числі і гіпотеза - про справжніх грозових (т. е. електричних) розрядах у атмосфері планети, і про свистячихатмосфериках, тобто. розрядах, які у космос вздовж силових ліній магнітного поля планети, про випромінюванні електронів у магнітному полі Юпітера.

Найбільш обгрунтованою теоретично є гіпотеза радянськогорадиоастронома У. У. Железнякова у тому, що сплески на декаметрових хвилях народжуються плазменними коливаннями в іоносфері Юпітера. Причин таких коливань можна знайти багато: нестабільністьионосферной плазми з допомогою неоднорідності і коливань магнітного поля і найскладнішого виду розподілу заряджених частинок до швидкостям, потоки частинок з радіаційних поясів, спалахи на Сонце і, нарешті, модулювання магнітного поля Юпітера його супутником Іо.

Під час середньому відстані 5,9 радіуса планети від неї центру, цей супутник, має власну іоносферу, як захоплює заряджені частки з радіаційного пояса Юпітера, а може їх виготовляти і навіть прискорювати. Рух Іо у магнітному полі Юпітера генерує потенціал електричного поля, який струменіє через супутник, в 400 кіловольт. Цей потенціал призводить до розгону заряджених частинок і породжує випромінювання декаметрових радіохвиль. Виміри «>Пионера-11» цілком підтверджували цього факту.

>Инфракрасний спектрометр «>Пионера-11» не зареєстрував помітного відмінності температур денного і нічного півкуль планети, що говорить на користь сильного динамічного перемішування у його атмосфері. Була отриманаяркостная температура145°К, звідки слід, що Юпітер випускає ще більше тепла, ніж одержує вигоду від Сонця. Решта енергії йде у надрах планети, причому її джерелом може бути гравітаційне стиснення на 0,1см/год.

Втім, можливо, що енергія надр Юпітера зберігалася ще з його освіти з первинної туманності. Ця енергія яких і визначає всю метеорологію планети. Дані інфрачервоного радіометра показують, що темні смуги Юпітера тепліше світлих зон. Їх освіту пов'язують із спадними і висхідними рухами у атмосфері планети.

Про складну систему циркуляції у атмосфері Юпітера говорять і прямі фотографії «>Пионеров». У атмосфери і у надрах планети пануютьконвективние руху. Саме вони призводять до вирівнюванню температур денного і нічного півкуль. На низьких широтах потужнікориолисови сили перетворюють вертикальніконвективние руху на горизонтальні, а руху на напрямі північ — південь — взападно-восточние, спрямовані вздовж паралелей. І це призводить до характерною смугастій структурі Юпітера. У високих широтах, де лінійна швидкість обертання негаразд велика, як у екваторі (в якому було вона дорівнює 12 >км/сек}, руху вздовж паралелей не з'являються і у полярних районах планети ми спостерігаємо смугастій структури, такою характерною для тропічних та помірних широт. Зате майже вся область полярною шапки поцяткована дрібними осередками циркуляції.

З проблемою циркуляції атмосфери тісно пов'язаний питання природі Червоного плями на Юпітері, що існує вже з більш 100 років (а можливо, і довше). Раніше, коли вважали, під хмарами Юпітера є тверде поверхню. Червоне пляма пояснювали вихровим освітою типу стовпа Тейлора: чимось на кшталт стоячій хвилі над будь-яким освітою лежить на поверхні (горою чи, навпаки, балкою). Однак це гіпотеза суперечила змінності періоду обертання Червоного плями. Нині імовірним вважається припущення, що Червоне пляма —циклоническое обурення у атмосфері планети, щось на кшталт потужного урагану. Нагадаємо, що його розміри — 14 тис. км за широтою і 30—40 тис. км по довготі. Можливо, що тривалість життя таких утворень пропорційно їхньої площі. Інші подібні освіти менших розмірів неодноразово спостерігалися з Землі та добре відомі на знімках «>Пионеров» (рис. 34).

Рис. 34. Фотография Юпитера с <Пионера-II>.
 Фотографія Юпітера з <>Пионера-II>.

Поки що зірвалася пояснити колір смуг річок і зон Юпітера та інших планет-велетнів. Світлі зони мають жовтаву, а темні смугикрасновато-белую забарвлення. Усі гази, знайдені у атмосфері Юпітера (водень, гелій, метан, аміак, водяну пару та інших.), безбарвні. І який речовина надає забарвлення його деталей? Чому Червоне пляма — червоне? Як фарбуючих речовин різними вченими пропонувалися сульфід ігидросульфид амонію, вільні радикали,; різні органічні з'єднання та складні неорганічні полімери. Проте конвекція повинна захоплювати

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація