От чего зависит наличие атмосферы у планеты. Какая атмосфера на планетах Солнечной Системы. Химический состав атмосферы Земли

Атмосфера - газовая оболочка нашей планеты, которая вращается вместе с Землей. Газ, находящийся в атмосфере, называют воздухом. Атмосфера соприкасается с гидросферой и частично покрывает литосферу. А вот верхние границы определить трудно. Условно принято считать, что атмосфера простирается вверх приблизительно на три тысячи километров. Там она плавно перетекает в безвоздушное пространство.

Химический состав атмосферы Земли

Формирование химического состава атмосферы началось около четырех миллиардов лет назад. Изначально атмосфера состояла лишь из легких газов - гелия и водорода. По мнению ученых исходными предпосылками создания газовой оболочки вокруг Земли стали извержения вулканов, которые вместе с лавой выбрасывали огромное количество газов. В дальнейшем начался газообмен с водными пространствами, с живыми организмами, с продуктами их деятельности. Состав воздуха постепенно менялся и в современном виде зафиксировался несколько миллионов лет назад.

Главные же составляющие атмосферы это азот (около 79%) и кислород (20%). Оставшийся процент (1%) приходится на следующие газы: аргон, неон, гелий, метан, углекислый газ, водород, криптон, ксенон, озон, аммиак, двуокиси серы и азота, закись азота и окись углерода, входящих в этот один процент.

Кроме того, в воздухе содержится водяной пар и твердые частицы (пыльца растений, пыль, кристаллики соли, примеси аэрозолей).

В последнее время ученые отмечают не качественное, а количественное изменение некоторых ингредиентов воздуха. И причина тому - человек и его деятельность. Только за последние 100 лет содержание углекислого газа значительно возросло! Это чревато многими проблемами, самая глобальная из которых - изменение климата.

Формирование погоды и климата

Атмосфера играет важнейшую роль в формировании климата и погоды на Земле. Очень многое зависит от количества солнечных лучей, от характера подстилающей поверхности и атмосферной циркуляции.

Рассмотрим факторы по порядку.

1. Атмосфера пропускает тепло солнечных лучей и поглощает вредную радиацию. О том, что лучи Солнца падают на разные участки Земли под разными углами, знали еще древние греки. Само слово "климат" в переводе с древнегреческого означает "наклон". Так, на экваторе солнечные лучи падают практически отвесно, потому здесь очень жарко. Чем ближе к полюсам, тем больше угол наклона. И температура понижается.

2. Из-за неравномерного нагревания Земли в атмосфере формируются воздушные течения. Они классифицируются по своим размерам. Самые маленькие (десятки и сотни метров) - это местные ветра. Далее следуют муссоны и пассаты, циклоны и антициклоны, планетарные фронтальные зоны.

Все эти воздушные массы постоянно перемещаются. Некоторые из них довольно статичны. Например, пассаты, которые дуют от субтропиков по направлению к экватору. Движение других во многом зависит от атмосферного давления.

3. Атмосферное давление - еще один фактор, влияющий на формирование климата. Это давление воздуха на поверхность земли. Как известно, воздушные массы перемещаются с области с повышенным атмосферным давлением в сторону области, где это давление ниже.

Всего выделено 7 зон. Экватор - зона низкого давления. Далее, по обе стороны от экватора вплоть до тридцатых широт - область высокого давления. От 30° до 60° - опять низкое давление. А от 60° до полюсов - зона высокого давления. Между этими зонами и циркулируют воздушные массы. Те, что идут с моря на сушу, несут дожди и ненастье, а те, что дуют с континентов - ясную и сухую погоду. В местах, где воздушные течения сталкиваются, образуются зоны атмосферного фронта, которые характеризуются осадками и ненастной, ветреной погодой.

Ученые доказали, что от атмосферного давления зависит даже самочувствие человека. По международным стандартам нормальное атмосферное давление - 760 мм рт. столба при температуре 0°C. Этот показатель рассчитан на те участки суши, которые находятся практически вровень с уровнем моря. С высотой давление понижается. Поэтому, например, для Санкт-Петербурга 760 мм рт.ст. - это норма. А вот для Москвы, которая расположена выше, нормальное давление - 748 мм рт.ст.

Давление меняется не только по вертикали, но и по горизонтали. Особенно это чувствуется при прохождении циклонов.

Строение атмосферы

Атмосфера напоминает слоеный пирог. И каждый слой имеет свои особенности.

. Тропосфера - самый близкий к Земле слой. "Толщина" этого слоя изменяется по мере удаления от экватора. Над экватором слой простирается ввысь на 16-18 км, в умеренных зонах - на 10-12км, на полюсах - на 8-10 км.

Именно здесь содержится 80% всей массы воздуха и 90% водяного пара. Здесь образуются облака, возникают циклоны и антициклоны. Температура воздуха зависит от высоты местности. В среднем она понижается на 0,65° C на каждые 100 метров.

. Тропопауза - переходный слой атмосферы. Его высота - от нескольких сотен метров до 1-2 км. Температура воздуха летом выше, чем зимой. Так, например, над полюсами зимой -65° C. А над экватором в любое время года держится -70° C.

. Стратосфера - это слой, верхняя граница которого проходит на высоте 50-55 километров. Турбулентность здесь низкая, содержание водяного пара в воздухе - ничтожное. Зато очень много озона. Максимальная его концентрация - на высоте 20-25 км. В стратосфере температура воздуха начинает повышаться и достигает отметки +0,8° C. Это обусловлено тем, что озоновый слой взаимодействует с ультрафиолетовым излучением.

. Стратопауза - невысокий промежуточный слой между стратосферой и следующей за ней мезосферой.

. Мезосфера - верхняя граница этого слоя - 80-85 километров. Здесь происходят сложные фотохимические процессы с участием свободных радикалов. Именно они обеспечивают то нежное голубое сияние нашей планеты, которое видится из космоса.

В мезосфере сгорает большинство комет и метеоритов.

. Мезопауза - следующий промежуточный слой, температура воздуха в котором минимум -90°.

. Термосфера - нижняя граница начинается на высоте 80 - 90 км, а верхняя граница слоя проходит приблизительно по отметке 800 км. Температура воздуха возрастает. Она может варьироваться от +500° C до +1000° C. В течение суток температурные колебания составляют сотни градусов! Но воздух здесь настолько разрежен, что понимание термина "температура" как мы его представляем, здесь не уместно.

. Ионосфера - объединяет мезосферу, мезопаузу и термосферу. Воздух здесь состоит в основном из молекул кислорода и азота, а также из квазинейтральной плазмы. Солнечные лучи, попадая в ионосферу сильно ионизируют молекулы воздуха. В нижнем слое (до 90 км) степень ионизация низкая. Чем выше, тем больше ионизация. Так, на высоте 100-110 км электроны концентрируются. Это способствует отражению коротких и средних радиоволн.

Самый важный слой ионосферы - верхний, который находится на высоте 150-400 км. Его особенность в том, что он отражает радиоволны, а это способствует передаче радиосигналов на значительные расстояния.

Именно в ионосфере происходят такое явление, как полярное сияние.

. Экзосфера - состоит из атомов кислорода, гелия и водорода. Газ в этом слое очень разрежен и нередко атомы водорода ускользают в космическое пространство. Поэтому этот слой и называют "зоной рассеивания".

Первым ученым, который предположил, что наша атмосфера имеет вес, был итальянец Э. Торричелли. Остап Бендер, например, в романе "Золотой теленок" сокрушался, что на каждого человека давит воздушный столб весом в 14 кг! Но великий комбинатор немного ошибался. Взрослый человек испытывает на себя давление в 13-15 тонн! Но мы не чувствуем этой тяжести, потому что атмосферное давление уравновешивается внутренним давлением человека. Вес нашей атмосферы составляет 5 300 000 000 000 000 тонн. Цифра колоссальная, хотя это всего лишь миллионная часть веса нашей планеты.

Атмосфера – это газовая оболочка планеты, движущаяся вместе с планетой в мировом пространстве как единое целое. Своими атмосферами обладают почти все планеты нашей солнечной системы, но только земная атмосфера способна поддерживать жизнь. В атмосферах планет есть аэрозольные частицы: твёрдые пылинки, поднятые с твёрдой поверхности планеты, жидкие либо твёрдые частицы, возникшие в результате конденсации атмосферных газов, метеорная пыль. Рассмотрим подробно состав и особенности атмосфер планет Солнечной системы.

Меркурий. На этой планете имеются следы атмосферы: зафиксированы гелий, аргон, кислород, углерод и ксенон. Давление атмосферы на поверхности Меркурия чрезвычайно мало: составляет двухтриллионную долю от нормального земного атмосферного давления. При такой разреженности атмосферы в ней невозможно образование ветров и облаков, она не защищает планету от жара Солнца и космических излучений.

Венера. В 1761 году Михаил Ломоносов, наблюдая прохождение Венеры по диску Солнца, заметил тоненький радужный ободочек, окружавший планету. Так была открыта атмосфера Венеры. Эта атмосфера исключительно мощная: давление у поверхности оказалось в 90 раз больше, чем у поверхности Земли. Атмосфера Венеры на 96,5 % состоит из углекислого газа. Не более 3 % приходится на долю азота. Кроме того, обнаружены примеси инертных газов (в первую очередь, аргона). Парниковый эффект в атмосфере Венеры поднимает температуру на 400 градусов!

Небо на Венере имеет яркий жёлто-зеленый оттенок. Туманная дымка простирается до высоты около 50 км. Далее до высоты 70 км идут облака из мелких капель серной кислоты. Считается, что она образуется из диоксида серы, источником которого могут быть вулканы. Скорость вращения на уровне верхней границы облаков иная, чем над самой поверхностью планеты. Это означает, что над экватором Венеры на высоте 60-70 км постоянно дует ураганный ветер со скоростью 100-300 м/с в направлении движения планеты. Самые верхние слои атмосферы Венеры состоят почти целиком из водорода.

Атмосфера Венеры простирается до высоты 5500 км. В соответствии с вращением Венеры с востока на запад в том же направлении происходит и вращение атмосферы. В соответствии с температурным профилем атмосфера Венеры делится на две области: тропосферу и термосферу. На поверхности температура равняется + 460°С, она мало меняется днем и ночью. К верхней границе тропосферы температура понижается до -93°С.

Марс. Небо этой планеты не чёрное, как это предполагалось, а розовое. Оказалось, что пыль, висящая в воздухе, поглощает 40% поступающего солнечного цвета, создавая цветной эффект. Атмосфера Марса на 95% состоит из углекислого газа. Около 4% приходится на долю азота и аргона. Кислорода и водяного пара в марсианской атмосфере меньше 1%. Среднее давление атмосферы на уровне поверхности в 15000 раз меньше, чем на Венере, и в 160 раз меньше, чем у поверхности Земли. Парниковый эффект поднимает среднюю температуру у поверхности на 9°С.

Для Марса характерны резкие колебания температур: днём температура может доходить до +27°С, но уже к утру до -50°С. Происходит это из-за того, что разреженная атмосфера Марса не способна удерживать тепло. Одним из проявлений перепада температур являются очень сильные ветры, скорость которых доходит до 100 м/с. На Марсе встречаются облака самых разнообразных форм и видов: перистые, волнистые.

Долгие годы ученые задаются вопросами, касающимися планетных атмосфер. Так, почему планеты, гравитация которых гораздо слабее, чем на нашей, имеют давление атмосферы, в сотни раз превышающее земное (например, Венера)? С другой стороны, существуют планеты, такие как Титан, имеющие всемеро меньшую гравитацию, однако атмосфера здесь в четыре раза плотней, чем на Земле. Случается и так, что некоторые небесные тела с гравитацией всего лишь втрое слабее земной, обладают атмосферой, стократно разреженнее. В чем же причины? Выдвинуто великое множество гипотез на этот счет, однако характер их взаимоисключающ.

Астрономы из андалусского Института астрофизики во главе с Хосе Луис Ортисом при помощи трех телескопов детально пронаблюдали за поверхностью Макемаке в свете звезды, ставшей на воображаемую линию между ней и нашей планетой, при этом на короткое время затмившей ее. В итоге наблюдения достоверно показали: карликовая планета Макемаке атмосферы не имеет.

Как пояснил сам Хосе Луис Ортис, Макемаке, проходя между звездой и Землей, временно загородила ее свет от нас, в результате звезда сначала исчезла из виду, а затем вновь внезапно появилась, что указывает на отсутствие какой-либо значимой атмосферы на карликовой планете. До сих пор Макемаке считалась замерзшим миром с орбитой, расположенной во внешних областях Солнечной системы и имеющей по подобию близкого к нему Плутона полноценную глобальную атмосферу, хотя и тонкую.

Макемаке - карликовая планета, которая была открыта в 2005 году. Ее размер составляет около двух третей диаметра Плутона. Однако она вращается вокруг Солнца по гораздо удаленной орбите: дальше Плутона, но ближе Эриды. Диаметр планеты, согласно последним данным, варьирует в промежутке от 1 430 плюс-минус 9 км до 1 502 плюс-минус 45 км. Не исключен тот факт, что обе цифры верны, а форма планеты не совсем правильна. Альбедо планеты при этом равняется 0,77 плюс-минус 0,03 (относительно близко к Плутону), что находится в примерном соответствии с грязным снегом и говорит о сходстве данных объектов. Плотность планеты также составляет не ниже 1,7 плюс-минус 0,3 г/см³ (на 15% меньше, чем у Плутона). Но, несмотря на это, на поверхности Макемаке максимальное атмосферное давление не превышает 12 миллиардных земного. Это практически вакуум, что особенно странно, исходя из тех соображений, что температура планеты (половина поверхности Макемаке, по меньшей мере, является нагретой до 50 К) - довольно высока для транснептунового объекта без атмосферы, который относительно прохладного Плутона находится в значительном удалении от Солнца.

По мнению ученых, это может быть связано с отсутствием одного из важнейших у таких объектов источников атмосферных газов как азотный снег или же огромным наклоном оси планеты. В таком случае формирование устойчивой атмосферы весьма затруднительно.

И все же не исключен тот факт, что все же кое-где на Макемаке атмосфера существует, например, в районах, обладающих меньшим альбедо, в которых не исключен переход поверхностных веществ в газообразное состояние. Проверим эту теорию во время следующего затмения.

нравится

Земля - планета Солнечной системы, расположенная на расстоянии 150 миллионов километров от Солнца. Земля вращается вокруг него со средней скоростью 29,765 км/с. Полный оборот вокруг Солнца она совершает за период, равный 365,24 средних солнечных суток. Спутник Земли - Луна , обращается на расстоянии 384 400 км. Наклон земной оси к плоскости эклиптики 66° 33" 22", период обращения вокруг оси 23 ч 56 мин 4,1 с. Форма - геоид, сфероид. Экваториальный радиус - 6378,16 км, полярный — 6356,777 км. Площадь поверхности — 510,2 млн км 2 . Масса Земли - 6 * 10 24 кг. Объем — 1,083 * 10 12 км 3 . Гравитационное поле Земли обуславливает существование атмосферы и сферическую форму планеты.

Средняя плотность Земли равна 5,5 г/см 3 . Это почти вдвое больше, чем плотность поверхностных пород (около 3 г/см 3). С глубиной плотность возрастает. Внутренняя часть литосферы образует ядро, которое находится в расплавленном состоянии. Исследования показали, что ядро делится на две зоны: внутреннее ядро (радиус около 1300 км), которое, вероятно, является твердым, и жидкое внешнее ядра (радиус около 3400 км). Твердая оболочка тоже неоднородна, в ней имеется резкая поверхность раздела на глубине около 40 км. Эта граница называется поверхностью Мохоровичича. Область выше поверхности Мохоровичича называется корой , ниже - мантией. Мантия, как и кора, находится в твердом состоянии, за исключением отдельных лавовых «карманов». С глубиной плотность мантии нарастает от 3,3 г/см 3 у поверхности Мохоровичича и до 5,2 г/см 3 у границы ядра. На границе ядра она скачком возрастает до 9,4 г/см 3 . Плотность в центре Земли находится в пределах от 14,5 г/см 3 до 18 г/см 3 . У нижней границы мантии давление достигает 1 З00 000 атм. При спуске в шахты температура быстро повышается - примерно на 20 °С на 1 километр. Температура в центре Земли, по-видимому, не превышает 9000°С. Поскольку темп увеличения температуры с глубиной в среднем падает с приближением к центру Земли, источники тепла должны быть сосредоточены во внешних частях литосферы, скорее всего, в мантии. Единственной мыслимой причиной разогрева мантии является радиоактивный распад. 71% земной поверхности занимают океаны, образующие основную часть гидросферы. Земля - единственная планета Солнечной системы, обладающая гидросферой. Гидросфера поставляет водяной пар в атмосферу. Водяной пар благодаря инфракрасному поглощению создает значительный парниковый эффект, поднимающий среднюю температуру поверхности Земли примерно на 40°С. Наличие гидросферы сыграло решающую роль в возникновении жизни на Земле.

Химический состав атмосферы Земли на уровне моря — кислород (около 20%) и азот (около 80%). Современный состав атмосферы Земли, по-видимому, сильно отличается от первичного, который имел место 4,5 * 10 9 лет назад, когда сформировалась кора. Биосфера - растения, животные и микроорганизмы - существенно влияет как на общую характеристику планеты Земля, так и на химический состав ее атмосферы.

Луна

Диаметр Луны меньше земного в 4 раза, а масса меньше в 81 раз. Луна - небесное тело, ближе остальных расположенное к Земле.

Плотность Луны меньше, чем Земли (3,3 г/см 3). У нее отсутствует ядро, но в недрах сохраняется постоянная температура. На поверхности зафиксированы значительные перепады температуры: от +120°С в подсолнечной точке Луны до -170°С с противоположной стороны. Объясняется это, во-первых, отсутствием атмосферы, а во-вторых, продолжительностью лунного дня и лунной ночи, равной двум земным неделям.

Рельеф лунной поверхности включает низменности и гористые участки. Традиционно низменности называют «морями», хотя они и не заполнены водой. С Земли «моря» видны как темные пятна на поверхности Луны. Их названия достаточно экзотичны: море Холода, океан Бурь, море Москвы, море Кризисов и др.

Гористые участки занимают большую часть поверхности Луны и включают горные хребты и кратеры. Названия многих лунных горных хребтов аналогичны земным: Апеннины, Карпаты, Алтай. Наиболее высокие горы достигают высоты 9 км.

Кратеры занимают наибольшую площадь лунной поверхности. Некоторые из них имеют диаметр порядка 200 км (Клавий и Шиккард). некоторые - в несколько раз меньше (Аристарх, Анаксимеи).

Лунная поверхность наиболее удобна для наблюдения с Земли в местах, где граничат день и ночь, т. е. вблизи терминатора. Вообще с Земли можно видеть только одно полушарие Луны, однако возможны исключения. В результате того, что Луна движется по своей орбите неравномерно и ее форма не строго шарообразна, наблюдаются ее периодические маятникообразные колебания относительно своего центра масс. Это приводит к тому, что с Земли можно наблюдать порядка 60% лунной поверхности. Это явление носит название либрации Луны.

На Луне нет атмосферы. Звуки на ней не распространяются, поскольку отсутствует воздух.

Фазы Луны

Луна не обладает собственным свечением. поэтому видна только в той части, куда падают солнечные или отраженные Землей лучи. Этим объясняются фазы Луны. Каждый месяц Луна, двигаясь по орбите, проходит между Землей и Солнцем и обращена к нам темной стороной (новолуние). Через несколько дней на западной части неба появляется узкий серп молодой Луны. Остальная часть лунного диска в это время слабо освещена. Через 7 суток наступает первая четверть, через 14-15 — полнолуние. На 22-е сутки наблюдается последняя четверть, а через 30 суток - снова полнолуние.

Исследования Луны

Первые попытки изучить поверхность Луны состоялись достаточно давно, но непосредственно полеты на Луну начались только во второй половине XX в.

В 1958 г. состоялась первая посадка космического корабля на поверхность Луны, а в 1969 г. на нее высадились первые люди. Это были американские космонавты Н. Армстронг и Э. Олдрнн, доставленные туда космическим кораблем «Аполлон-11».

Основными целями полетов на Луну был отбор проб грунта и изучение рельефа поверхности Луны. Фотографии невидимой стороны Луны были впервые сделаны аппаратами «Луна-З» и «Луна-9». Заборы грунта производились аппаратами «Луна-16», «Луна-20» и др.

Морские приливы и отливы на Земле.

На Земле приливы и отливы чередуются в среднем каждые 12 ч 25 мин. Явление приливов и отливов связано с притяжением Земли к Солнцу и Луне. Но в связи с тем, что расстояние до Солнца слишком велико (150 * 10 6 км), солнечные приливы и отливы значительно слабее, чем лунные.

На участке нашей планеты, который обращен к Луне, сила притяжения больше, а на периферическом направлении меньше. В результате этого водная оболочка Земли растягивается вдоль линии, соединяющей Землю с Луной. Поэтому в части Земли, обращенной к Луне, вода Мирового океана выпучивается (возникает прилив). Вдоль круга, плоскость которого перпендикулярна линии Земля-Луна и проходит через центр Земли, уровень воды в Мировом океане понижается (возникает отлив).

Приливы и отливы тормозят вращение Земли. По расчетам ученых раньше земные сутки составляли не более б часов.

Меркурий

• Расстояние от Солнца — 58 * 10 6 км
• Средняя плотность — 54 200 кг/м 3
• Масса — 0,056 массы Земли
• Период обращения вокруг Солнца — 88 земных суток
• Диаметр — 0.4 диаметра Земли
• Спутники - нет

• Физические условия:

• Ближайшая планета к Солнцу
• Атмосфера отсутствует
• Поверхность усеяна кратерами
• Диапазон суточных температур составляет 660°С (от +480°С до -180°С)
• Магнитное поле в 150 раз слабее земного

Венера

• Расстояние от Солнца — 108 * 10 6 км
• Средняя плотность - 5240 кг/м 3
• Масса — 0,82 массы Земли
• Период обращения вокруг Солнца - 225 земных суток
• Период обращения вокруг собственной оси — 243 суток, вращение обратное
• Диаметр — 12 100 км
• Спутники - нет

Физические условия

Атмосфера плотнее земной. Состав атмосферы: углекислый газ - 96%, азот и инертные газы > 4%, кислород - 0,002%, водяные пары - 0,02%. Давление 95-97 атм., температура у поверхности — 470-480°С, что обусловлено наличием парникового эффекта. Планета окружена слоем облаков, состоящих из капель серной кислоты с примесями хлора и серы. Поверхность в основном гладкая, с небольшим количеством хребтов (10% поверхности) и кратеров (17% поверхности). Грунт базальтовый. Магнитного поля нет.

Марс

• Расстояние от Солнца — 228 * 10 6 км
• Средняя плотность — 3950 кг/м 3
• Масса — 0.107 массы Земли
• Период обращения вокруг Солнца — 687 земных суток
• Период обращения вокруг собственной оси — 24 ч 37 мин 23 с
• Диаметр — 6800 км
• Спутники - 2 спутника: Фобос, Деймос

Физические условия

Атмосфера разреженная, давление в 100 раз меньше земного. Состав атмосферы: углекислый газ — 95%, азот - более 2%. кислород - 0,3%, водяные пары — 1%. Диапазон суточных температур составляет 115°С (от +25°С днем до -90°С ночью). В атмосфере наблюдаются редкие облака и туман, что свидетельствует о выделениях влаги из резервуаров грунтовых вод. Поверхность усеяна кратерами. Грунт включает фосфор, кальций, кремний, а также оксиды железа, придающие планете красный цвет. Магнитное поле слабее земного в 500 раз.

Юпитер

• Расстояние от Солнца - 778 * 10 6 км
• Средняя плотность - 1330 кг/м 3
• Масса - 318 масс Земли
• Период обращения вокруг Солнца - 11,86 лет
• Период обращения вокруг своей оси - 9 ч 55 мин 29 с
• Диаметр — 142 000 км
• Спутники - 16 спутников. Ио, Ганнмед, Каллисто, Европа — самые крупные
• 12 спутников вращаются в одну сторону а 4 - в противоположную

Физические условия

Атмосфера содержит 90% водорода, 9% гелия и 1% других газов (в основном аммиак). Облака состоят из аммиака. Излучение Юпитера в 2,9 раза превосходит энергию, получаемую от Солнца. Планета сильно расплющена у полюсов. Полярный радиус на 4400 км меньше экваториального. На планете формируются крупные циклоны со временем жизни до 100 тысяч лет. Большое Красное Пятно, наблюдаемое на Юпитере, — пример такого циклона. В центре планеты, возможно, есть твердое ядро, хотя основная масса планеты в жидком состоянии. Магнитное поле в 12 раз сильнее земного.

Сатурн

• Расстояние от Солнца — 1426 * 10 6 км
• Средняя плотность — 690 кг/м 3
• Масса - 95 масс Земли
• Период обращения вокруг Солнца - 29,46 лет
• Период обращения вокруг своей оси - 10 ч 14 мин
• Диаметр — 50 000 км
• Спутники - порядка 30 спутников. Большинство ледяные.
• Некоторые: Пандора, Прометей, Янус, Эпиметея, Диона, Елена, Мимас, Энцелау, Тефня, Рея, Титан, Янет, Феба.

Физические условия

Атмосфера содержит водород, гелий, метан, аммиак. Получает от Солнца в 92 раза меньше тепла, чем Земля, 45% этой энергии отражает. Выделяет тепла в 2 раза больше, чем получает. У Сатурна имеются кольца. Кольца разделены на сотни отдельных колечек. Открыты X. Гюйгенсом. Кольца не сплошные. Имеют метеоритную структуру, т. е. состоят из твердых частиц различных размеров. Магнитное поле сравнимо с земным.

Уран

• Расстояние от Солнца - 2869 * 10 6 км
• Средняя плотность - 1300 кг/м 3
• Масса - 14,5 массы Земли
• Период обращения вокруг Солнца - 84,01 года
• Период обращения вокруг собственной оси -16 ч 48 мин
• Экваториальный диаметр - 52 300 км
• Спутники - 15 спутников. Некоторые из них: Оберон (самый далекий и второй по величине), Миранда, Корделия (самый близкий к планете), Ариэль, Умбриэль, Титания
• 5 спутников движутся в направлении вращения планеты вблизи плоскости ее экватора по почти круговым орбитам, 10 обращаются вокруг Урана внутри орбиты Миранды

Физические условия

Состав атмосферы: водород, гелий, метан. Температура атмосферы -150°С по радиоизлучению. В атмосфере обнаружены метановые облака. Недра планеты горячие. Ось вращения наклонена под углом 98°. Обнаружено 10 темных колец, отделенных промежутками. Магнитное поле в 1,2 раза слабее земного н простирается на 18 радиусов. Имеется радиационный пояс.

Нептун

• Расстояние от Солнца - 4496 * 10 6 км
• Средняя плотность - 1600 кг/м 3
• Масса - 17,3 массы Земли
• Период обращения вокруг Солнца - 164,8 лет
• Спутники - 2 спутника: Тритон, Нереида

Физические условия

Атмосфера протяженная и состоит из водорода (50%), гелия (15%), метана (20%), аммиака (5%). Температура атмосферы около -230°С по расчетам, а по радиоизлучению -170°С. Это свидетельствует о горячих недрах планеты. Открыл Нептун 23 сентября 1846 г. И. Г. Галлев из Берлинской обсерватории при помощи расчетов астронома Ж. Ж. Леверье.

Плутон

• Расстояние от Солнца — 5900 * 10 6
• Средняя плотность — 1000—1200 кг/м 3
• Масса — 0,02 массы Земли
• Период обращения вокруг Солнца - 248 лет
• Диаметр — 3200 км
• Период обращения вокруг своей оси - 6,4 суток
• Спутники - 1 спутник - Харон, был открыт в 1978 г. Дж. У. Крнсти из Морской лаборатории в Вашингтоне.

Физические условия

Не обнаружено видимых признаков атмосферы. Над поверхностью планеты максимальная температура -212°С, а минимальная -273°С. Поверхность Плутона предположительно покрыта слоем метанового льда, также возможен водный лед. Ускорение свободного падения на поверхности составляет 0,49 м/с 2 . Скорость движения Плутона по орбите 16.8 км/ч.

Плутон был открыт в 1930 г. Клайдом Томбо и назван по имени древнегреческого бога подземного царства, поскольку скудно освещен Солнцем. Харон по представлению древних греков - перевозчик умерших в царство мертвых через реку Стикс.

Раздел «Атмосфера»

Что такое атмосфера? В переводе с греческого атмосфера расшифровывается как "паровая сфера" (от греческих слов ατμός - «пар» и σφαῖρα - «сфера»). Иными словами: это газовая оболочка окружающая небесное тело и удерживаемая его гравитацией. Верхняя граница атмосферы размыта и плавно переходит в межпланетное пространство, потому многими учёными за атмосферу принимается газовая оболочка, вращаемая с небесным телом как единое целое. Нижняя же её граница граничит с литосферой и у некоторых планет - с гидросферой. У газовых гигантов, состоящих в основном из различных газов нижние границы атмосферы такие же расплывчатые как и верхние, а потому газовой оболочкой считаются лишь самые верхние области таких планет.

Атмосферы есть у планет, некоторых спутников планет, звёзд, комет и даже крупных астероидов. Есть атмосфера и у планеты Земля. Доказательствами её существования служат:

Наличие на высотах 20-25 км. перламутровых облаков;

Наличие на высотах более 75 км. серебристых облаков;

Сгорание на высотах более 85 км. метеоров и метеоритов, которое наблюдатели называют "падающими звёздами";

Явление сумерек, которое наблюдается на высотах более 220 км.;

Характеристики атмосфер разных небесных тел различны и зависят от размера, массы, скорости вращения и других параметров небесного тела, которое эта атмосфера окружает, а также от жизнедеятельности живых организмов. Например, чем массивнее планета и чем меньше её радиус, тем надёжнее она удерживает даже такие лёгкие газы, как водород, гелий и др. А температура поверхности планеты влияет на энергию хаотического теплового движения атомов и молекул газа. Чем она выше, тем выше скорость частиц, поэтому достигнув второй космической скорости, частицы навсегда покидают планету, причём первыми улетучиваются лёгкие газы.

На начальном этапе эволюции небесного тела на состав атмосферы значительное влияние оказывают параметры звезды, вокруг которой формируется планета и последующий выход внешних газов.

А теперь рассмотрим краткие характеристики атмосфер некоторых планет, их крупных спутников и звёзд. И начнём с нашей родной планеты - Земли.

Основные характеристики земной атмосферы следующие: простирается она на 2-3 тыс.км; состоит из смеси различных газов, называемой воздухом, основными составляющими которого являются азот, кислород и аргон. Плотность, давление, влажность, температура воздуха на различных высотах колеблются в широких пределах, что позволяет говорить о её неоднородной структуре. Суммарная масса всего воздуха составляет одну миллионную часть Земли или 5,1-5,3×10 18 кг (из которых 5,1352±0,0003×10 18 кг приходится на сухой воздух и 1,27×10 16 кг на водяные пары), молярная масса сухого воздуха - 28,966, среднее давление на уровне моря при 0°C - 101,325 кПа, критическая температура - 140,7°C; критическое давление - 3,7 МПа; Cp при 0°C - 1,0048×10 3 Дж/(кг·К), Cv - 0,7159×10 3 Дж/(кг·К) (при 0°C).

Атмосфера нашей планеты вращается в направлении с запада на восток, что сказывается на её форме, которая приобретает вид эллипсоида вращения. По этой причине, кстати, атмосфера у полюсов тоньше, чем у экватора.

Атмосфера земли оказывает огромное влияние на биосферу планеты. Как известно из астрономии всё космическое пространство пронизано мощным ультрафиолетовым и рентгеновским излучением Солнца, а также ещё более губительными космическими лучами. Подавляющую часть этого смертельного для всего живого излучения задерживают верхние слои атмосферы, в результате чего проявляются такие удивительные электрические явления, как полярные сияния. Кислород, входящий в состав земной атмосферы, используют для дыхания подавляющее большинством видов живых организмов, а углекислый газ - растения, водоросли и цианобактерии в процессе фотосинтеза.

Велика её роль: в защите планеты от гостей из космоса - метеоритов, которые просто сгорают в верхних разряженных её слоях; в формировании земного климата, посредством регуляции сезонных колебаний температур и сглаживания суточных; в процессах фотосинтеза и обмена энергией, т.к. именно с помощью газов входящих в её состав эти процессы имеют место быть; в круговороте воды в природе, выпадения осадков и процессах физического и химического выветривания, последние из которых формируют экзогенные формы рельефа.

Атмосферы таких внутренних планет Солнечной системы как Венера и Марс в основном состоят из двуокиси углерода. Остальные газы в их газовых оболочках присутствуют в очень небольшом количестве.

Так, например, концентрация в атмосфере Марса углекислого газа (другое название двуокиси углерода) достигает 95%. На втором месте по распространенности стоит азот (3%), затем следует аргон и кислород. Остальные газы, такие как оксид углерода, озон и метан присутствуют в минимальных "следовых" количествах.

Давление марсианской атмосферы крайне невелико и составляет лишь 1/160 часть от земного и меняется в широких пределах в зависимости от высоты над уровнем поверхности планеты: от 9-12 мбар в гигантской впадине Эллада до 0,1 мбар на вершине горы Олимп, и от сезона года, т.к. зимой часть входящей в состав атмосферы углекислоты замерзает, составляя значительную часть полярных шапок Марса.

Несмотря на малую мощность в атмосфере Марса развиваются облака, сильные ветры и слабый парниковый эффект, поднимающий среднюю температуру приземного воздуха не более чем на 5°K.

Концентрация углекислого газа в атмосфере Венеры выше чем в атмосфере Марса - 97%. Концентрация же азота такая же и составляет 3%, остальных газов - сотые и тысячные доли процента.

Давление венерианской атмосферы в тысячи раз выше чем марсианской и в 95 раз выше чем земной. Отсюда колоссальная плотность, всего в 10 раз меньшая плотности воды и общая масса, превышающая массу атмосферы Земли в 95 раз. Из-за очень плотной атмосферы на Венере царит страшная жара с температурой под +480°C, причем суточные колебания температуры очень невелики. Формирование столь плотной и горячей атмосферы вызвано наличием огромного количества углекислого газа, которое в свою очередь сформировалось посредством превращения под действием высоких температур карбонатных пород в силикатные, с выделением СО 2 , который переходит в атмосферу. Таким образом на Венере наблюдается неконтролируемый и стабильный парниковый эффект.

В отличии от газосферы Марса газовая сфера Венеры неоднородна: в ней выделяются 4 слоя, различающиеся по плотности, температуре и давлению: тропосфера, мезосфера, термосфера и экзосфера. В пределах первых двух существуют облака, состоящие из 75-80-процентной серной кислоты с примесями соляной и плавиковой кислот.

Атмосфера самой маленькой планеты Солнечной планеты - Меркурия - состоит из гелия, водорода, кислорода и натрия, но в очень небольших количествах. Газовая оболочка планеты чрезвычайно разряжена: её давление у поверхности в полмиллиарда меньше чем давление у поверхности Земли.

За счет малой плотности атмосферы на Меркурии наблюдаются значительные суточные колебания температур: разница между её ночными и дневными значениями может оставлять 500К. Облака в таких условиях не формируются.

Атмосферы внешних планет состоят из низкомолекулярных газов, таких как, водород и гелий, т.к. большая сила тяжести на таких планетах способна удерживать даже газы с низкой молекулярной массы.

Спутники планет обладают весьма разнообразными атмосферами. Так, в атмосферах Титана и Тритона преобладает азот, в атмосфере Луны - натрий, Европы - кислород, Ио - сера, Энцелада - водяной пар.

Звёздные атмосферы - это внешние области звезды, расположенные над звёздным ядром, зоной радиации и зоной конвекции. Внутри звёздной атмосферы различают несколько подобластей, обладающих различными свойствами.

Первой из них, лежащей непосредственно над зоной конвекции, является фотосфера. Именно эту область видит наблюдатель с Земли смотрящий на Солнце. Толщина фотосферы от 300 до десятков тысяч километров, но всегда намного меньше диаметра звезды.

Над фотосферой лежит хромосфера, толщина которой практически у всех звёзд одинакова и составляет 10 тыс. км.

Верхняя область звёздных атмосфер носит название короны. Это самая протяженная и разряженная, а также одна из наиболее горячих областей звёзд. Например, корона Солнца простирается до границ Солнечной системы и достигает двух миллионов кельвинов на расстоянии 70 тыс. км. от своей нижней границы.

Разные звёзды не обязательно состоят из всех трёх слоёв. Так у большинства гигантов и сверхгигантов нет корон, у многих звёзд нет переходных областей между слоями.

Для более подробного описания атмосфер разных небесных тел были созданы дополнительные главы (страницы):

Глава 6. Звездные атмосферы