Күн атмосферасының активтілігі және оның периоды 2 страница

Бақылаушы көзіне Ай жарқыраған ақшыл-сарғыш дөңгелек болып көрінеді. Бірақ Айдың шағылдыру қабілеті өте төмен. Көрінерлік диапазонда Айдың сфералық альбедосы 0,06 болады. Сфералық альбедо деп барлық бағытта шағылған жарық ағынының түскен жарық ағынына қатынасын айтады. Сонымен бірге айдың альбедосы толқын ұзындығына тәуелді болады. Олай болса, шын мәнінде айдың түсі қызғылт. Жарық облыстардың шағылдыру қабілеті қараңғы облыстардан 2-3 есе көп. Ең жарық аудандар түскен ағынның 20% шағылдырады.

Ай бетінің жылу өткізгіш қабілеті жердің құмының жылу өткізгіш қабілетіндей төмен болады. Сол себептен айдың бетіндегі топырақ күннің сәулелерінің түсуіне байланысты күндіз қызып, түнде суыйды, ал 40 см тереңдікте қабаттың температурасы С жетіп тұрақты болады. Одан төмен орналасқан қабаттарда температура бірте-бірте қысыммен артады.

Айдың бетінің күрделі рельефін зерттеп Күн жүйесіндегі алғашқы миллиард жыл ішінде жүрген процестерді анықтауға болады. Айдың пайда болуы аккреция құбылысымен түсіндіріледі. Айдың қыртысы ерте пайда болған, ал мантияның заты балқыған күйде болғандықтан, айда өте көптеген жанар таулар атқылап, айдың қыртысында көптеген кратерлер пайда болған. Осымен бірге айдың бетіне түсетін метеориттік денелер бірте-бірте азайып, Айдың теңіздері тегіс болды және жанар таулардың интенсивтілігі төмендеді. Айдың бетінің рельефі соңғы 3 миллиард жылда ешқандай өзгерістерге ұшыраған жоқ.

Сұрақтары:1. Жер туралы жалпы мәліметтер. 2.Жер массасын анықтау. 3.Жердің ішкі құрылымын анықтау әдістері. 4.Жер құрылымы жайында қәзіргі көзқарас. 5.Жер атмосферасының құрылымы және құрамы. 6.Магнитосфера, Жердің радиациялық белдеулері. 8.Күн жүйесіндегі үлкен планеталардың негізгі сипаттамалары: Күннен арақашықтықтары, айналу периодтары, өлшемдері, массалары, тығыздықтары т.с. б.

19-шы лекция. Планеталардың физикалық ерекшіліктері. Атмосферасы, беттік рельеф. Серіктері. Сақиналары. Күн жүйесі планеталарындағы өмір тура-лы проблемалар. Планеталарды космостық станция лар арқылы зерттеудің нәтижелері. Планеталардың физи-калық сипаттамасы бойынша екі топқа бөлінуі, әрбір топтағы планеталардың өзіндік ерекшіліктері. Кіші планеталар, олардың ашылу тарихы. Астероидтың айналу периоды, массасы, өлшемдері. Орбиталарының ерекшіліктері. Ерекше қызықты астероидтер.

Меркурий.Меркурий Күнге ең жақын және жер тобындағы планеталардың ең кішісі. Меркурийдің радиусы 2440 км, массасы 3,3× кг, орташа тығыздығы 5,42 г/ , альбедосы 0,06. Меркурийдің бетінде еркін түсу үдеуі 372 , параболалық жылдамдық 4,3 км/с. Планетаның гравитациялық өрісінің қуаты аз болғандықтан тығыз атмосфера болмауы керек. Осымен бірге планетаның фазаларының бетінің рельефінің анық болуынан Меркурийде атмосфера жоқ деп есептеуге болады. Сонда да спектрлік зерттеулер гелий және неон бар екендігін анықтады. Атмосфераның тығыздығы өте аз: планетаның бетінде газдың концентрацисяы , Жердің атмосферасының 700 км биіктіктегі концентрациясындай.

Планетаның Күнге жақындығынан және бұрыштық өлшемінің аздығынан Жер бетінен бақылау көп мәліметтер бермеді. Тек ғарыштық дәуір басталысымен планетааралық станцияларды ұшыруымен Меркурий туралы мәліметтер көбейді. АҚШ-тың «Маринер-10» планетааралық станциясы осы дененің 233000 км және 7340 км қашықтықтағы түсірілген фототелевизиялық кескіндемесін 1974 жылы 29 наурызда Жерге жеткізді. Осы фотографиялар Меркурий Айға ұқсас екендігін көрсетті.

АҚШ-тың MESSENGFR атты планетааралық зонды 6-қазан 2008 жылы планетаның бетінен 200 км қашықтықта өтіп Жерге 1200 фото кескіндемелерін (3-сурет) және планетаның қашықтығындағы күн желінің

3-сурет. Меркурий. Меркурий беті

параметрлері, магнит өрісінің кернеулігімен актмосфера құрамы жөніндегі мәліметтерді жеткізді. Меркурийдің бетінде диаметрлері 50 м- 200 км болатын көптеген кратерлер кездеседі. Кейбір кратерлердің айналасында ақшыл сәулелер, орталарында центрлік төбешіктер бақыланады. Кратерлермен бірге көптеген тау жоталары, төбелер, терең сайлар, биік жарлар бақыланады. Көптеген кратерлерге ұлы адамдардың есімі аталды (Пушкин, Лермонтов, Чайковский..). Қатқан лава кейбір кратерлердің түбін басып, таудың етектерінде де байқалады. Айдағыдай қара ойпат жерлер кездеспейді, тек диаметрі 1300 км Калорис теңізінде кратерлердің саны аз, бірақ түбі тегіс емес, көптеген жырақтармен тілініп тұр. Меркурийдің бетінің рельефі жанар таулардың атқылауымен толық түсіндіріледі.

Радиолакациялық бақылаумен Меркурийдің айналу периоды анықталған. Меркурий өз осінен тура бағытта 58,65 тәуліктің ішінде айналады. Планетаның Күнді бір айналып қозғалуына 88 тәулік керек. Сонда Меркурийдегі күн тәулігінің ұзақтылығы 176 жер тәулігі немесе Меркурийдің жылымен есептегенде екі жыл созылады. Осы планетада Күннің шығуы мен батуының аралығында 1 жыл өтіп, түні де бір жыл созылады. Меркурийдің айналу осі өзінің орбитасының жазықтығына перпендикуляр деп есептеуге болады, себебі Меркурий экаваторының орбита жазықтығымен жасайтын бұрышы .

Планетаның экаваторлық аймағы күндіз дейін қызып, түнде дейін суыйды. Бірақ планетаның бетінің жылу өткізгіш қабілеті төмен болғандықтан бірнеше дм тереңдікте температура жетіп өзгермейді.

Меркурийдің магнит өрісі бар. Магнит өрісінің кернеулігі Жердің магнит өрісінің, кернеулігінен 100 есе аз. Магниттік дипольдің осі планета осімен бұрыш жасайды. Осыдан планетаның тығыз ядоросы бар екендігі анықталған, ядроның радиусы 1900 км. Меркурийдің серік

Шолпан.Шолпан екінші үлкен планета, Күнді , өз осінен ,16 айналады. Планетаның массасы кг, радиусы 6052 км, орташа тығыздығы , бетіндегі еркін түсу үдеуі , параболалық жылдамдығы 10,4 км/с. Шолпан планетасының экваторы орбита жазықтығымен бұрыш жасайды. Планетаның бетінде Күн тәулігінің ұзақтылығы . 1761 жылы М.В.Ломоносов Шолпан планетасының атмосферасын ашты. Планетаның радиусы, массасы, атмосферасының қуаты Жер планетасына ұқсастығын көрсетеді. Бірақ, соңғы 25 жылда жүргізілген радиолокациялық бақылаулармен космостық зерттеулер осы көзқарасты жоққа шығарды. Планета туралы көптеген мәліметтер «Венера» аталған совет автоматтық планетааралық станциялардың зерттеулерінен анықталады. Осындай автоматтық станциялардың траекториялары бойынша планетаның массасы, ал радиолокациялық бақылаулардан Шолпанның радиусы анықталып, Шолпанның атмосферасының химиялық құрамымен термодинамикалық параметрлері «Венера» станцияларынан планетаның атмосферасына түсірілген аппараттардың көмегімен табылды.

Шолпанның қатты денесінің құрылысы Жердікіне ұқсас болып қыртыс, мантия, ядроға бөлінеді.

Шолпанның бетінің рельефі радиолокациялық бақылаулардың нәтижесінде жақсы зерттелген. Планетаның беті Жер, Ай беттерімен салыстырғанда тегіс келсе де, геологиялық актив планета екендігін айқындайды. Шолпанның бетінде көптеген тау жоталары, сақиналы таулар, жартастар, жарықтар байқалады. Таулы аудандар планетаның бетінің 8% алып, Иштар, Афродита елдері, Альфа платосы, Бета облысы деп аталған. Таулы аудандардың өлшемдері үлкен болса да, биіктіктері 1,5-5 км-ден аспайды. Мысалы, Альфа платосы 100 км-ге дейін созылып, ең биік жерлері орташа деңгейден 2,5 км биіктікке көтеріледі. Иштар еліндегі Максвелл деп аталған таулардың биітігі 8 км болады. Планеталық ойпаттары оның бетінің 27% ауданын алады. Солардың ішіндегі ең ірісінің диаметрі 2500 км, тереңдігі 2 км, өзіне Атлантида деген атау берілген. Шолпанның қалған беті биік емес тау жоталарымен басылған тегіс дала. Таулы аудандарда көптеген сақиналы кратерлер кездеседі. Бұл кратерлер не жанар таулардың, не метеориттердің туындылары, олардың диаметрлері 30-160 км тереңдіктердігі 500 м дейін жетеді. Араларында ірі кратерлер кездеседі. Мысалы, Мейтнер кратерінің диаметрі 300 км, тереңдігі 1 км болады, ал Афродита елінің оңтүстігінде орналасатын Таис кратердің диаметрі 260 км. Бета ауданының етегінің диаметрі 800 км, төбесінің диаметрі 80 км жан жағына қатқан лава ағынан пайда болған сәулелер таралған жанар тау болып шықты. Планетаның экваторында тереңдігі 2 км, ені 150км, ұзындығы 1500км болатын сай орналасқан. Осындай сайлармен жарықтар планетаның ішкі қабаттарында жүретін тектондық процестер активті болатындығын көрсетеді (4-сурет).

Шолпан атмосферасының химиялық құрамы мынандай болады. Негізгі компонентті көмірқышқыл газ ( ) – 96%, кейінгілері азот ( ) – 3%-4%, оттегі ( ) – 0,01 %, су буы ( ) – 0,003% болып табылды. Атмосфераның 250км биіктіктен жоғарғы қабаттарында иісті газ ( ), атомдық оттегі (O), сутегі (H), гелий (He) қосымшалары кездеседі.

Планетаның бетіндегі температура 735 К, атмосфералық қысым 90 атм. Планета атмосферасындағы температураның биіктікпен өзгеруі

4-сурет. Шолпан. Жанар тау

(1-сурет) бірінші 55 км тұрақты болып, тропосфера қабатының қалыңдығы 55 км болатындығын көрсетеді. Тропосферада жылу энергиясын тасымалдау екі түрлі әдіспен, яғни конвекция және сәулелену жолдарымен жүргізіледі. Температураның тәуліктік және енділік өзгеруі шамалы болып, сезондық өзгерістері тіпті де байқалмайды.

Шолпан планетасының бетімен атмосфераның төменгі қабаттарының температурасының жоғары болуы парник эффектісімен түсіндіреледі. Яғни, көрінерлік диапазондағы Күннің сәулеленуі атмосферадан жұтылмай өтіп планетаның бетімен атмосфераның төменгі қабаттарын қыздырады. Қызған қабаттардан жылу ағыны жоғары қарай көтерілгенде, көмір қышқыл газы инфрақызыл сәулеленуді жақсы жұтады, сондықтан атмосфераның төменгі қабаттарында температура жоғары болады. Планетаның бетінен көтерілгенде температура және қысым төмендейді. 10км биіктікте температура , қысым 27 атм., ал 80 км биіктікте температура , қысым 0,02 атм. дейін азаяды.

50км биіктікте 70 км биіктікке созылатын планетаның бұлт қабаттары үш бөлікке бөлінеді. Бұлт қабаттарының тұтас болмайтындығы айқын көрінеді. Тіпті ең төменгі тығыз қабаты Жер бетіндегі жеңіл тұмандай болады. Жоғарғы бұлттар күкірт қышқылы ( ) тамшыларынан құрылған, кейбір ғылыми зерттеулердің нәтижелері бойынша бұл бұлттарда хлор қоспаларының болуы мүмкін.

Шолпан атмосферасында ауа ағындары байқалған және олардың жылдамдықтары төменгі қабаттарда 1м/c болса, бұлт қабаттарында 100-140 м/с дейін жетеді.

Шолпан атмосферасының 150км биіктіктегі қабатында электрондық концентрация жетеді. Бұл қабаты ионосфера деп аталады.

Планетаның аспанының түсі қызғылт-сары болады, себебі атмосферада қысқа толқын ұзындықтағы жарық жақсы жұтылады. Атмосфера күн жарығының 76% шағылдырады, сонда да планетаның жарықталынуы жеткілікті. Жердегі жеңіл бұлтты жазғы күндердегіндей болады.

Шолпанның серіктері жоқ. Магнит өрісінің кернеулігінің жоғарғы шегі жердікінен 10000 есе кем.

Марс.Марс Жерден кейінгі планета. Күнді , өз осінен 24 сағат 37 минутта айналады. Планетаның экваторы орбита жазықтығына бұрыш жасағандықтан жердегідей жыл меpгілдерінің алмасуы болады. Марстың массасы кг, радиусы 3390км, тығыздығы , бетіндегі еркін түсу үдеуі 373 , параболалық жылдамдық 5,2 км/с.

Жер секілді Марс планетасы бірнеше қабаттарға, демек ядро, мантия, қыртыс, атмосфераға бөлінеді. Марстың ішкі құрылысы жөнінде нақты мәліметтер әлі де жоқ. Теория жүзінде Марстың темір ядросының радиусы 960 км, тығыздығы 5-8 г/ , мантияның қалыңдығы 2526 км, қыртысының қалыңдығы 100 км деп есептейді. Марстың қатты денесі негізінен темір және күкірт қоспаларынан тұрады.

Жер тәрізді Марс Күнді айналып қозғалағанда екі теңесумен екі тоқыраудан өтеді. Аралығында уақыт мерзімдері көктем, жаз, күз, қысқа сәйкес болады. Марс орбитасының созыңқы болуынан әртүрлі жыл мезгілдерінің ұзақтылығы әртүрлі келеді. Солтүстік жарты шарда көктем күзден 52 тәулік ұзағырақ болады. Марс Күнге жақындағанда (перигелийде) оның күн түскен бетіндегі температурасы афелийдегіден (алыстағы жағдайдан) жоғары. Сол себептен солтүстік жарты шардағы күз бен қыс оңтүстіктегіден жұмсағырақ болады. Марстың бетіндегі атмосфералық қысым 3-10 мб, ал атмосфераның орташа тығыздығы (35 км биіктіктегі жер атмосферасының тығыздығы).

Марс бетінің температурасы жыл мезгілімен ендікке байланысты болады. Экваторлық зонаның күндізгі ең жоғарғы температурасы . Ақшыл облыстардың температурасы көрші қараңғы аудандардікінен төмен болады. Түнгі температура жетеді. Солтүстік полюс аймағында жазғы температура - , қысқы температура - , оңтүстік полюс аймағында температураның мәні жазда - , қыста - болады.

Марс планетасының атмосферасының тығыздығы аса үлкен емес, бірақ өзі 20000км биіктікке дейін созылады. Планетаның бетінен 25-30 км биіктікке дейін тропосфера орналасады, тропосферадағы температураның градиенті . Одан жоғары 100 км биіктікке дейін температурасы жететін стратомезосфера қабаты жатады. 250 км биіктікке дейін температурасы дейін артқан мезосфера орналасып, одан жоғары қабат экзосфера болады. Ең соңғы қабат тек сутегіден құрылып Марс атмосферасының сутегі тәжі болып табылады. Марстың атмосферасы негізінен көмірқышқыл газы ( ) – 95%, аргон (Ar) – 1,6%, оттегі ( ) – 0,13% құрылған. Марс атмосферасындағы су буы жер бетіндегі шөл даланыкінен 100-200 есе кем.

Марс атмосферасында ақшыл бұлттар, тұмандар бақыланады. Өте биік бұлттар конденсацияланған көмірқышқыл газынан құрылады. Су бұлттары 20 км төменірек биіктікте орналасады. Марс атмосферасындағы шаң-тозаң бар, сол себептен атмосфераның түсі сарғыш келеді. Марста шаң дауылдары жиі кездеседі. Олардың жылдамдықтары 50-60 км/сағ., бөлшектерінің диаметрлері 1 микрон.

Марстың ландшафты жердегі таулы шөлдерге ұқсас. Солтүстік жарты шарда орташа деңгейден 1-3 км төмен орналасқан сайлы (5-сурет) аудандарға бай болса, оңтүстік жарты шары кратерлерлері көп үстүрттер болады. Планетада биік таулар өте көп, соның ішіндегі ең биігі (27 км) Олимп деп аталған (6-сурет). Көптеген жанар таулардың формалары конус

5-сурет. Марс. Каньон

6-сурет. Марс. Олимп тауы

тәрізді, бірақ олар сөнген жанар таулар екендігі анық байқалады. Марстыңы кратерлерінің болуы метеориттердің планетамен соқтығысуы, бірақ олар айдыкімен салыстырғанда тегістеу болып келеді (жел, судың әсері). Марстың бетінде көптеген жарықтар, каньондар, сынықтар бар. Солармен қатар құм төбелері кездеседі.

Ғарыштық аппараттар Марстың бетінің сипаттамалары жөнінде өте ауқымды мәліметтер жинады. Мыңдаған фотокескіндерді АҚШ-тың «Маринер-9», «Викинг-1», «Викинг-2», «Марс-Глобал-Сервейор», ССРО-ның «Марс-5» орбиталды аппараттар жерге жеткізді. Марстың бетінде 1976 ж. «Викинг-1,2», 1997 ж. «Марс-Пасфайндер», 2008 ж. «Феникс», «Спирит», «Оппортьюнити» жұмыс істеді. Осылардың көмегімен жерде Марстың бетінің ауданының 40% фотокескіндері зерттелді. Марстың топырағының химиялық, физикалық талдауы жасалып, Марс планетасының бетінде ерте замандарда су бар екендігі айқындалады (7-сурет).

7-сурет. Марс. Кратердің жары

Марстың полярлық аймақтары қатқан мұздан құрылып диаметрлері 300 км – 1000 км жетеді. Бұл полярлық облыстардың аудандары жаздыгүні кеміп, қыста артады. Марстың қыртысындағы қатқан су жеткілікті, толық мұздың массасы кг, осы мұз еріп, Марстың бетін су жабатын болса, Марс мұхиттарының тереңдігі жүздеген метр болады.

Кернеулігі магнит өрісінің полярлығы жердің магнит өрісінің полярлығына қарсы болады.

Марстың Фобос және Деймос аталаған екі серігі 1877 жылы ашылған. Олардың орташа диаметрлері 22 км және 12 км. Фобос планетаны периодпен 9400 км қашықтықта айналады. Деймостың орбитасының үлкен осі 23500 км, периоды . Фобостың периоды Марстың айналу периодынан қысқарақ болғандықтан, ол батыста шығып, шығыста батады. Марстың серіктерінің формалары дұрыс емес, ал беттерінде көптеген метеориттердің іздері қалған.

Юпитер.Юпитер планетасы Күн жүйесіне енетін планеталардың ең үлкені болып табылады және оның қазақша атауы – Есекқырған. Планетаның массасы Жердің массасынан 318 есе үлкен. Телескоптық бақылаулардың нәтижелері Юпитердің дискісі сопақ, сығылуы жоғары екндігін көрсетіп отыр. Планетаның сығылуы төмендегі өрнекпен анықталынады, яғни

α=

мұндағы және - планетаның экваторлық және полярлық радиусы.

Юпитердің сығылуы 1:16 болады. Осымен бірге, оның тағы да мынандай сандық сипаттамаларын көрсетуге болады: экваторлық радиусы – 71400 км, орташа тығыздығы - , бетіндегі еркін түсу үдеуі – , параболалық жылдамдығы – 60,4 км/с. Планетаның экваторының көлбеулігі айналыс тура бағытта болады. Юпитерде жыл мезгілдерінің алмасуы байқалмайды.

Планетаның сығылуының үлкен болуы, оның жылдам айналуымен түсіндіріледі. Планетаның тура бағыттағы өте жылдам айналысы бір текті емес: әртүрлі ендіктегі белдеулердің жылдамдықтары әрқалай. Юпитер белдеулерінің ішінде ең жылдам айналатыны – экваторлық белдеу, оның периоды .5 болса, орташа ендіктегі белдеудің айналу периоды .7.

Юпитер атмосферасының жоғарғы қабаттары осы планетаның көрінерлік дискісі болып табылады және бұл дискінің бетінде экваторға паралель орналасқан, аралары ақшылтым облыстарымен бөлінген көптеген күреңқызыл (8-сурет) жолақтарды байқауға болады. Мұндай ақшылтым облыстар зоналар деп аталады. Юпитердің бетінде күреңқызыл жолақтармен бірге өлшемдері әртүрлі дақтар да кездеседі. Олардың ішіндегі ең үлкенін Үлкен Қызыл Дақ деп атайды. Бойлық ұзындығы болатын осы Үлкен Қызыл Дақ алғашқы рет 1878 жылы табылған. Бұл дақтың интенсивтілігі өзгермелі болып келеді.