Основные способы улучшения качества воды

Некоторые параметры планет солнечной системы представлены в таблице 5.1. Значения масс и радиусов планет приведены относительных единицах (в виде отношений параметров планеты к соответствующим параметрам Земли). Хорошо видно существенное

Таблица 5.1

различие между планетами-гигантами и планетами земной группы. Видно также, что по мере увеличения среднего радиуса орбиты плавно увеличивается (в соответствии с 3-м законом Кеплера) лишь один параметр планет – период обращения вокруг Солнца. Рассмотрим некоторые дополнительные сведения о планетах и других телах солнечной системы, в т.ч. сведения, полученные в последние десятилетия ХХ в с помощью космических кораблей и зондов.

Меркурий, расположенный почти в три раза ближе к Солнцу, чем Земля, является самой маленькой (средний радиус 2440 км) и самой легкой (масса 3,3∙10²³ кг) планетой. В 1974-75 гг. с помощью американского космического зонда «Маринер-10» удалось рассмотреть и сфотографировать поверхность одного полушария Меркурия. Помимо кратеров на поверхности обнаружены уступы высотой 2-3 км и протяженностью в сотни километров.

Венера - вторая по удаленности от Солнца планета, после Луны Венера является самым ярким объектом на ночном небе. Среднее расстояние между Венерой и Солнцем - 108,2 млн. км, средний радиус – 6050 км (почти как у Земли), масса - 4,9∙10²⁴ кг. Атмосфера Венеры была открыта еще в 1761 г. великим российским ученым М.В. Ломоносовым, наблюдавшим ее прохождение на фоне солнечного диска. Такое событие, когда Земля, Венера и Солнце выстраиваются вдоль прямой линии, случается с перерывом в сто с лишним лет, ближайшее такое событие можно будет наблюдать 6 июня 2012 г.

Орбита Венеры почти не отличается от окружности, а ось вращения, как и у Меркурия, почти перпендикулярна плоскости солнечного экватора. Поверхность Венеры, которую астрономам очень долго не удавалось рассмотреть, сегодня изучена весьма подробно. Достаточно сказать, что только Советский Союз в период с 1967 г. по 1983 г. отправил на Венеру 16 космических зондов. В 1970 г. межпланетный зонд «Венера-7 осуществил первую успешную посадку на Венеру, а в октябре 1975 г. состоялся первый телерепортаж с другой планеты, это сделал также советский зонд «Венера-9». Поверхность Венеры в основном равнинная, сложена базальтами, обнаружены следы вулканической деятельности, ударные кратеры. Преобладают каменисто-пустынные ландшафты. На поверхности Венеры имеются высокие горы (есть горы выше Гималаев), обширные плато, грандиозные каньоны, кратеры, разломы, большинству из них присвоены женские имена.

Марс - четвертая планета солнечной системы, среднее расстояние от Солнца составляет 227,9 млн. км, средний радиус 3390 км (53% земного.), масса 6,4∙10²³ кг. Среднее давление марсианской атмосферы у поверхности 0,006 атм. Поверхность Марса представляет собой пыле-песчаную пустыню с каменистыми россыпями, потухшими вулканами, ударными кратерами, ветвящимися каньонами типа высохших русел рек. Во время противостояний (примерно раз в два года), когда Земля и Марс оказываются по одну сторону от Солнца, расстояние между ними минимально. Орбита Марса является достаточно вытянутой, поэтому и минимальное расстояние между планетами существенно изменяется: от 55 до 102 млн. км. Во время т.н. великих противостояний, случающихся один раз в 15 – 17 лет, расстояние до Марса не превышает 60 млн. км, но, к сожалению, именно тогда на Марсе происходят самые мощные бури. Сильный ветер (его скорость может достигать 100 км/час) поднимает облака красно-оранжевой пыли, иногда пылевая завеса месяцами окутывает всю поверхность Марса. Анализ марсианского грунта, проведенный в 1976 г. американскими «Викингами», показал, что наполовину он состоит из окислов железа. Пыль на поверхности – это тоже гидроксид железа, именно он придает планете красноватый оттенок.

В период с 1972 по 1975 гг. с американских зондов «Маринер-9», «Викинг-1 и -2», а также советских «Марс-4» и «Марс-5» поверхность Марса была практически полностью отснята. Оказалось, что горы на Марсе существенно внушительнее земных, среди них имеются горы высотой порядка 20 км и более. Давно остывший вулкан Олимп является самой большой из известных гор на планетах солнечной системы, его высота 27,4 км (втрое выше Эвереста), а диаметр превышает 600 км. Центральная впадина на верхушке Олимпа достигает в поперечнике 70 км. В июле 1997 г. на поверхность Марса спустился американский зонд «Пасфайндер» («Следопыт»), доставивший на эту планету первый марсоход «Соджорнер» («Попутчик»). Этот робот представлял собой шестиколесную тележку с компьютером, телекамерой и прибором для определения химического состава грунта. Прямой телевизионный репортаж с Марса могли наблюдать миллионы жителей Земли, а ученые получили уникальные данные о планете.

Юпитер - пятая по счету и крупнейшая планета нашей Солнечной системы, среднее расстояние от Солнца составляет 778 млн. км, экваториальный радиус около 71400 км, полярный - около 67050 км, масса 1,9∙10²⁷ кг. Юпитер, как и другие планеты-гиганты, представляет собой газо-жидкое тело, твердой поверхности не имеет. В верхних слоях Юпитера (атмосфере) наблюдаются бурные движения, грозовая активность. Ширина кольца Юпитера составляет около 6000 км, а толщина около 1 км. Основной достопримечательностью Юпитера является хорошо различимое т.н. Большое Красное Пятно, имеющее овальную форму, современный продольный размер этого пятна составляет около 25000 км. Размеры пятна непостоянны (еще сто лет назад его длина была вдвое больше), переменчив и цвет пятна. Сегодня ученые склоняются к мнению, что это чисто атмосферное явление, что-то вроде верхушки гигантского циклона. В 1995 г. с американского зонда «Галилео» на Юпитер был сброшен атмосферный зонд. Спускаясь на парашюте все глубже и глубже в газовую пучину, этот зонд в течение часа передавал данные о химическом составе, давлении и температуре. На глубине около 150 км, где температура составляла +150^оС, а давление - 24 земных атмосферы, зонд был раздавлен.

Следующий за Юпитером Сатурн является второй по величине планетой солнечной системы. Среднее расстояние между Сатурном и Солнцем – 1,427 млрд. км, средний экваториальный радиус – около 60250 км, полярный – около 53750 км, масса 5,68∙10²⁶ кг. Средняя плотность Сатурна меньше плотности воды и меньше, чем у других планет-гигантов. Как и Юпитер, Сатурн имеет твердое ядро и газообразную остальную часть. Знаменитые кольца Сатурна первым увидел в 1610 г. Галилей в 1610 г., но он принял их за спутники. Через 46 лет известный нидерландский физик Х. Гюйгенс впервые известил мир о том, что Сатурн «кольцом окружен тонким, плоским, нигде не прикасающимся, к эклиптике наклоненным». Позже было установлено, что это кольцо не является сплошным, а состоит из множества отдельных колец, разделенных промежутками, которые называют щелями или делениями. Природу колец определили еще в XIX в. знаменитый английский физик Д.К. Максвелл и русский математик С. Ковалевская, доказавшие, что они должны состоять из множества мелких частиц. Американский межпланетный зонд «Вояджер – 2» установил, что в основном это кусочки льда с размерами от нескольких сантиметров до нескольких метров.

Уран - седьмая планета солнечной системы. Среднее расстояние между ним и Солнцем – 2,871 млрд. км, радиус 25270 км, масса 8,69∙10²⁵ кг. По строению и химическому составу также Уран подобен Юпитеру, но содержит значительно больше метана и аммиака. Имеет кольца, подобные по строению кольцу Юпитера. Признаки наличия этих колец были обнаружены с Земли в 1977 г., а в 1986 г. с зонда «Вояджер-2» были получены снимки более чем десяти колец, состоящих из крупных темных камней. Как и его соседи, Уран преимущественно состоит из газа и маленького каменного ядра. С легкой руки У. Гершеля, назвавшего открытые им спутники Урана именами короля и королевы фей из комедии Шекспира «Сон в летнюю ночь» (Оберон и Титания), все другие спутники Урана в дальнейшем получали имена героев шекспировских пьес.

Нептун, являющийся ныне последней планетой солнечной системы, удален от Солнца в среднем на 4,5 млрд. км, средний радиус этой планеты около 25000 км, масса 1,02∙10²⁶ кг. Состав - каменное ядро, покрытое льдом, водород, гелий, метан. С помощью аппаратуры, установленной на межпланетном зонде «Вояджер» было установлено, что в атмосфере Нептуна, состоящей на 90% из водорода и на 10% из гелия, бушуют сильнейшие ураганы, скорость ветра достигает значений скорости звука. Установлено также, что кольца Нептуна похожи на кольца Урана – они такие же тонкие и отделены друг от друга широкими промежутками, но одно из колец разорвано и состоит их нескольких «арок».

Изучение Плутона, хотя он и исключен из состава планет, представляет большой интерес, он является единственной планетой, которую еще не посещали космические станции. В январе 2006 г. в рамках одного из проектов НАСА стартовал космический аппарат «Новые горизонты», который по расчетам приблизится к Плутону в июле 2015 г. Корабль оснащен самым разнообразным оборудованием, поэтому со временем ученые получат более полную информацию о Плутоне, и не только о нем.

С помощью межпланетных станций и зондов удается получать подробную информацию не только о планетах, но и о более мелких объектах солнечной системы. В 1993 г. межпланетная станция «Галилео» прошла близко от астероидов Ида и Гаспра, аксимальный размер которых составлял соответственно 52 и 19 км. Было обнаружено, в частности, что у Иды есть астероид-спутник с размерами порядка 1 км, что поверхность астероидов покрыта ударными кратерами. Изучение структуры поверхности астероидов показало, что они имеют фрагментарное строение, т.е. собраны из отдельных «кусков». Орбиты некоторых астероидов, в первую очередь тех, которые наиболее удалены от Солнца, являются сильно вытянутыми и могут пересекать орбиту Земли, что чревато столкновениями.

Американский астроном Джерард Койпер в 50-х годах ХХ в. предсказал существование на периферии солнечной системы второго астероидного пояса. Первый астероид (с размерами порядка 100 км), в этом поясе был обнаружен в 1992 г., к концу ХХ в. в поясе Койпера насчитывалось уже около 200 астероидов.. По мнению некоторых ученых в этом поясе должно содержаться не менее 40000 астероидов с размерами более 100 км и неисчислимое множество более мелких тел. За поясом Койпера находится обширная зона, называемая облаком Оорта(Ян Оорт - голландский астроном, первым проведший теоретические исследования периферийной области солнечной системы). В этом облаке, внешняя граница которого удалена от Солнца примерно на 100 000 а.е. и считается границей солнечной системы, медленно движутся кометные ядра. Кометы представляют для исследователей особый интерес потому, что в отличие от других объектов солнечной системы они практически не претерпели изменений, т.е. в них содержатся первозданные газ, пыль и лед. Летом 2005 года была произведена искусственная бомбардировка кометы Темпль 1. Произведенный анализ выбросов из области удара снаряда показал, что данная комета состоит из необычайно мелких частиц (размерами от 1 до 100 микрон), которые слабо связаны между собой. Образно говоря, комета – это не кусок камня, а скопление порошка. При этом плотность вещества в центральной части кометы составила около 6 г/см³. Был проведен и анализ вещества, истекающего с поверхности – это вещество содержит воду, углекислый газ и много органических веществ – формальдегида и метанола.

Основные способы улучшения качества воды

Основными способами улучшения качества воды поверхностных водоисточников являются осветление, обесцвечивание и обеззараживание.

Осветление воды — это удаление из нее взвешенных веществ.

Обесцвечивание — устранение окрашенных коллоидов.

Обеззараживание — обезвреживание содержащихся в воде источника патогенных бактерий и вирусов.

Для осветления и обесцвечивания применяют следующие способы:

Ø естественное отстаивание и фильтрация на медленных фильтрах;

Ø коагуляция, отстаивание и фильтрация на быстрых фильтрах;

Ø коагуляция и фильтрация в контактных осветлителях.