Астрономія. 11 клас
Вигляд зоряного
неба від вечора до вечора невпинно змінюється. Зокрема, зорі, які навесні прямо
після заходу Сонця сходили на сході, через три місяці на цю ж пору доби
проходять через небесний меридіан в його південній частині. А ще через три
місяці зникають у вечірній заграві на заході. Дуже давно люди помітили рух
Місяця на тлі нерухомих зір — для цього достатньо спостерігати його поспіль
протягом кількох вечорів. Давнім є висновок про те, що Сонце і планети також
мають власний рух на небесній сфері. Особливо незрозумілими для наших пращурів
були петлеподібні переміщення планет.
1. Видимий річний
рух Сонця. Зміна вигляду нічного неба впродовж року вказує на рух Сонця серед
зір. У різні пори року опівночі небесний меридіан над точкою півдня послідовно
перетинають зорі різних сузір’їв, а саме — тих сузір’їв, що в цей момент
протилежні Сонцю. За 365,24 доби (рік) Сонце описує серед зір на небі повне
коло, проходячи щодоби відрізок приблизно у два своїх кутових діаметри (0,5°).
Цей відрізок стародавні астрономи називали «кроком» Сонця. Враховуючи те, що
таких «кроків» у повному колі вміщується приблизно 360, з часом закріпилося
правило ділити коло на 360 градусів (з лат. «градус» — «крок»).
Велике коло, по
якому центр диска Сонця здійснює свій видимий річний рух на небесній сфері,
називається екліптикою.
Слово «екліптика»
походить від грецького «екліпто» — «затемнюю», бо як тільки Місяць у своєму
русі навколо Землі перетне екліптику в повню, настає затемнення Місяця. Якщо
він перетинає екліптику у фазі нового Місяця, відбувається затемнення Сонця. Як
і небесний екватор — велике коло, по якому площина земного екватора
перетинається з небесною сферою, — екліптика є великим колом, по якому з
небесною сферою перетинається площина земної орбіти.
Площина екліптики
нахилена до площини небесного екватора під кутом ε = 23°26,5'. Екліптика
перетинає небесний екватор у двох точках рівнодень: весняного і осіннього,
позначені відповідно знаками ϒ та Ω . Точка весняного рівнодення ϒ — це точка
небесного екватора, через яку центр диска Сонця 20—21 березня переходить з
південної півкулі неба в північну. Через точку осіннього рівнодення Ω центр
диска Сонця 22—23 вересня переходить з північної півкулі неба в південну.
На зоряному небі
екліптика проходить через 13 сузір’їв, які в давнину отримали
переважно назви тварин (грецьке «зоон»). Тому весь пояс сузір’їв називають
Зодіаком (до зодіакального кола не потрапив Змієносець, тринадцяте сузір’я,
через яке також пролягає річний шлях Сонця небесною сферою).
Для зручності
відліку положення Сонця на екліптиці (а також для визначення положень Місяця і
планет) астрономи Давнього Вавилону розділили екліптику на 12 рівних відрізків
по 30°. Кожний із цих відрізків, які називають знаками Зодіаку, отримав назву
того зодіакального сузір’я, в межах якого він пролягав на той час.
Отже, знак Зодіаку
— це дуга екліптики протяжністю в 30°, позначена назвою відповідного
зодіакального сузір’я.
Знаки Зодіаку
відлічують уздовж екліптики на схід від точки весняного рівнодення. В середині
І тис. до н.е. ця точка перебувала в сузір’ї Овна, тому її й позначають знаком
цього сузір’я — ϒ, а відрізок у 30° на схід від неї називають знаком Зодіаку
Овен. Цей відрізок Сонце колись проходило з 21 березня по 21 квітня. Другим
30-градусним відрізком є знак Зодіаку Телець, який Сонце проходило з 22 квітня
по 21 травня, і так ще десять знаків до знаку Риб. Як бачимо, в кожному знаку
Зодіаку Сонце перебуває місяць.
Однак точка
весняного (а отже, й осіннього) рівнодення не стоїть на місці. Вона повільно
зміщується вздовж екліптики назустріч видимому річному руху Сонця на незначну
величину в 50,29", тому Сонце щорік приходить в точку весняного рівнодення
трохи раніше, ніж попереднього року. Отак Сонце поступово зміщується вздовж
зодіакального сузір’я, проходячи весь Зодіак за 25 800 років. Це явище,
відкрите Гіппархом ще в ІІ ст. до н.е., називають прецесією (з лат. praecessio aequinoctiorum — випередження
рівнодення). Внаслідок прецесії знаки Зодіаку, що, як і раніше, є відрізками в
30° на схід від точками весняного рівнодення, вже давно не збігаються зі своїми
сузір’ями на понад 37°. Приміром, знак Зодіаку Овен перебуває в сузір’ї Риб, а
знак Зодіаку Скорпіон — у сузір’ї Терези.
Ще стародавні
спостерігачі помітили нерівномірність видимого руху Сонця небесною сферою
впродовж року. Восени і взимку Сонце рухається швидше, ніж навесні й влітку.
Найшвидше Сонце рухається близько 3 січня (близько 1°1' за добу) а
найповільніше — близько 4 липня (57' за добу). Тому весна і літо тривають 186
діб, а осінь і зима – 179 діб
Видимий діаметр
сонячного диска також неоднаковий протягом року. Найбільший (32,5') він тоді,
коли швидкість Сонця найбільша, тобто в січні, а найменший (31,5') — в липні.
Це означає, що відстань до Сонця взимку менша, ніж улітку.
Зміна відстанів ід Землі до Сонця протягом року вказує на те, що Сонце міститься не в центрі земної орбіти. Насправді орбіта Землі — не коло, а еліпс, і Сонце лежить в одному з його фокусів. Рух Землі по орбіті не рівномірний: він тим швидший, що ближча Земля до Сонця. Точку, в якій Земля перебуває найближче до Сонця, називають перигелієм. Цю точку Земля проходить 3 січня. Протилежну точку, в якій Земля перебуває найдалі від Сонця, називають афелієм. Через афелій Земля проходить 4 липня.
Внаслідок
гравітаційних збурень точки перигелію й афелію дещо зміщуються вздовж орбіти
Землі, тому вказані дати проходження Землі через перигелій і афелій є тільки
середніми для нашої епохи. Моменти мінімальної відстані Землі до Сонця в різні
роки припадають на дні з 2 по 5 січня, а моменти найбільшої відстані — з 1 по 5
липня.
Добовий рух Сонця
на різних широтах упродовж року, як і рух інших світил, відбувається
по-різному. На полюсах Сонце перебуває над горизонтом увесь той час, поки воно
лежить над небесним екватором. Наприклад, на північному полюсі Сонце сходить
близько 21 березня, досягає найбільшої висоти (23°27') 22 червня і близько 23
вересня заходить Таким чином, на полюсі півроку триває день і півроку ніч. При
цьому внаслідок добового руху воно весь час описує кола, майже паралельні
горизонту, отже, його видимий шлях по небу за півроку має вигляд гвинтової
лінії з дуже малим кроком — три місяці Сонце щодня піднімається над обрієм на
7,7', а наступні три місяці щодня опускається на таку саму величину.
На екваторі Землі
всі світила, зокрема й Сонце, перебувають 12 годин над горизонтом і 12 годин
під горизонтом. Отже, там день завжди дорівнює ночі. Двічі на рік, 21 березня і
23 вересня, Сонце опівдні буває в зеніті. На найменшій полуденній висоті 90° -
23°27' = 66°33' Сонце буває 22 червня (на північ від зеніту) і 22 грудня (на
південь від зеніту).
Розгляньмо
особливості видимого руху Сонця на полярних колах і на тропіках (візьмемо для
прикладу північне полярне коло й північний тропік — у південній півкулі Землі
на цих широтах явища відбуваються так само).
На географічній широті північного полярного кола (φ = +66°33') світила із схиленням δ > 90°— φ = 90°— 66°33' = +23°27' не заходять, а світила із схиленням δ < -23,5° не сходять. Але ці значення є найбільшим і найменшим з можливих схилень Сонця. Отже, на полярному колі Сонце в день літнього сонцестояння не заходить. Опівночі воно лише дотикається до горизонту в точці півночі. Натомість в день зимового сонцестояння воно не сходить, лише дотикаючись опівдні до горизонту біля точки півдня.
У місцях, що лежать
між полярним колом і полюсом Землі, влітку тривалість полярного дня, коли Сонце
не заходить, і взимку тривалість полярної ночі, коли Сонце не сходить,
зростають в міру наближення до полюса. Сонце на північному тропіку (географічна
широта φ = +23°27') в день літнього сонцестояння проходить через зеніт. У
місцях, що лежать між тропіками, Сонце буває в зеніті двічі на рік — у ті дні,
коли його схилення дорівнює широті Місця.
Зважаючи на це,
географічні пояси мають чіткі астрономічні ознаки: в полярних поясах Сонце в
певні дні не сходить і не заходить; у жарких поясах двічі на рік буває в
зеніті; у помірних поясах щодня сходить і заходить, але ніколи не буває в
зеніті. Загалом поділ земної кулі на географічні пояси пов’язаний з кількістю
сонячного тепла, що потрапляє на поверхню Землі протягом року.
Проблемне
питання
Особливості
добового руху Сонця на різних широтах, розглянуті вище, мають місце якщо припустити,
що Сонце — світна точка, а не диск, і що земна атмосфера не заломлює внаслідок
явища рефракції (з лат. refractio — заломлення) й не відбиває світлових
променів, тобто атмосфера фактично відсутня. Але Земля має атмосферу, а
спостерігач на поверхні Землі бачить Сонце у вигляді диска.
Заломлення
світлових променів в атмосфері (а надто біля горизонту) приводить до того, що
світила видно вище від їх справжнього положення. Наприклад, Сонце на полюсі
сходить на кілька днів раніше, ніж настає 21 березня, і заходить на кілька днів
пізніше, ніж настає 23 вересня. Так само на полярних колах Сонце в дні
сонцестоянь опівдні (зимове сонцестояння) й опівночі (літнє сонцестояння)
перебуває над горизонтом (у північній півкулі), хоча має лише дотикатися до
нього. Крім того, Сонце — диск, і за момент його сходу й заходу природно
вважати появу і зникнення верхнього краю диска Сонця, а не його центра. Тому
світловий день є трохи довшим, ніж насправді.
Після заходу Сонця
ніч починається не одразу, а настають лише присмерки. Повна темрява настає,
коли Сонце опускається під горизонт приблизно на 17°. Явище присмерків
пов’язане з тим, що Земля має атмосферу і є кулею, тобто її поверхня опукла.
Тому Сонце, що зайшло для спостерігача, ще освітлює верхні шари земної
атмосфери, подовжуючи денну частину доби за рахунок нічної. З тієї ж причини
настають і ранкові присмерки.
2. Видимий рух
Місяця, затемнення Сонця та Місяця. Найяскравіше світило нічного неба — Місяць.
І вже кілька тисяч років тому було відомо, що Місяць рухається зоряним небом у
тому ж напрямку, що й Сонце, — проти обертання небесної сфери, але швидше за
нього. Було також відомо, що висота Місяця над обрієм під час перетину ним
меридіана змінюється впродовж року, і що рухається він серед зір по великому
колу, нахиленому до екліптики під кутом майже 6°. Проміжок часу в 27,3 доби, за
який Місяць завершує по небу повний оберт, назвали сидеричним місяцем (з лат.
sideris — зоря). Кутова швидкість видимого добового зміщення Місяця серед зір
становить трохи більше 13°.
Спостерігаючи рух
Місяця, легко помітити, як змінюється його видима форма — фази. Така зміна є
наслідком того, що змінюється положення Місяця відносно Землі й Сонця. Фази
Місяця поступово переходять одна в одну в такій послідовності: новий Місяць
(знак ● — Місяця на небі не видно; перша чверть (знак — Місяць має вигляд півкруга опуклістю на
захід; повня (знак ◦ — Місяць видно як повний круг; остання чверть (знак — Місяць має вигляд півкруга опуклістю на
схід). Проміжок часу, за який змінюються всі фази Місяця, називається
синодичним місяцем (від грец. synodos — збори, з’єднання). Він триває близько
29,53 доби.
Рухаючись навколо
Землі й опиняючись між Землею і Сонцем, Місяць може закрити його собою,
спричинивши сонячне затемнення. З іншого боку, коли Земля опиняється між
Місяцем та Сонцем, Місяць може потрапити в тінь Землі, внаслідок чого настане
місячне затемнення.
Якби орбіта Місяця
лежала в площині орбіти Землі і він рухався б небом так само, як Сонце, вздовж
екліптики, затемнення Сонця й Місяця відбувались би в кожну повню і в кожний
новий місяць. Насправді через нахил площини місячної орбіти до площини земної
орбіти Місяць не завжди перетинає лінію екліптики у тому ж місці, де міститься
Сонце. Внаслідок цього сонячне або місячне затемнення може відбутися лише тоді,
коли Місяць у фазі нового місяця або в повні перебуває в точці перетину своєї
орбіти з орбітою Землі або близько до неї. Таких точок є дві, вони називаються
вузлами місячної орбіти.
Сонячне затемнення
відбувається тоді, коли тінь від Місяця потрапляє на поверхню Землі. Його
спостерігають по-різному в різних точках земної поверхні. Диск Сонця буде
повністю закритим тільки для спостерігача, який перебуває всередині місячної
тіні, середнє значення діаметра якої на поверхні Землі — 100 км. У цій вузькій
зоні можна спостерігати повне сонячне затемнення.
На ділянках земної
поверхні, куди падає півтінь від Місяця, всередині конуса місячної півтіні,
можна спостерігати часткове сонячне затемнення.
У різних точках
Землі сонячне затемнення настає в різний час. Внаслідок руху Місяця навколо
Землі та обертання Землі навколо осі тінь від Місяця зміщується по земній
поверхні приблизно з заходу на схід, утворюючи смугу в кілька тисяч кілометрів
завдовжки і найбільше в 270 км завширшки. Повна фаза затемнення, коли Сонце
повністю закрите диском Місяця, триває не більше 7,5 хв. Кожного року на земній
кулі обов’язково відбувається два сонячних затемнення. За хорошого збігу
обставин їх може бути навіть п’ять. Що ж до місячних затемнень, їх може бути
два чи три, а може й зовсім не бути. Отже, мінімальна кількість затемнень на
рік — два (обидва сонячні), максимальна — сім (п’ять сонячних і два місячних
або чотири сонячних і три місячних).
3. Видимі рухи
планет. Верхні та нижні планети. Видимі рухи планет складніші за рухи Сонця та
Місяця. Якщо Сонце й Місяць зміщуються серед зір у напрямку, протилежному до
видимого добового обертання небесної сфери, то деякі планети рухаються то проти
добового обертання, то за ним. Рух проти добового обертання називають прямим,
рух у напрямі добового обертання називають зворотним. При цьому планети
описують петлі на зоряному небі. Змінюючи прямий рух на зворотний і навпаки,
планета наче зупиняється — таке її положення називають стоянням.
Відповідно до
видимого руху планет на небесній сфері їх поділяють на верхні й нижні. Нижніми
планетами є Меркурій і Венера. Їх можна спостерігати тільки вранці перед сходом
Сонця у східній частині неба або увечері після його заходу у західній частині.
Видиму кутову віддаль на небі між планетою й Сонцем називають елонгацією (з пізньолат. elongatio, від
elongo — віддаляюся, віддалення). Елонгація може бути західною — планету видно
вранці, і вона перебуває на захід від Сонця, і східною — планету видно увечері,
і вона перебуває на схід від Сонця. У Меркурія та Венери елонгація змінюється в
певних межах: найбільші її значення для Меркурія коливаються від 18° до 28°, а
для Венери – від 43° до 48°.
Видимі рухи верхніх
планет, якими є Марс, Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун, а також всіх астероїдів,
бачимо інакше. З певного моменту схід кожної з цих планет настає дедалі раніше,
ніж схід Сонця, бо Сонце рухається серед зір швидше, ніж вони. Уповільнюючи
свій рух відносно зір, верхня планета зупиняється, настає її стояння. Потім
вона починає рухатись у зворотному напрямку, нарощуючи швидкість, а її
віддалення від Сонця збільшується. Коли воно досягає максимального значення,
настає протистояння планети по відношенню до Сонця.
У цьому положенні
планета сходить близько моменту заходу Сонця, кульмінує опівночі і всю ніч
перебуває над горизонтом. Цей час є найсприятливішим для її спостережень.
Після протистояння
зворотний рух планети починає уповільнюватись, аж поки знову не настане її
стояння. Після стояння вона знову починає рухатись серед зір, нарощуючи
швидкість, але вже прямим рухом. Сонце поступово «наздоганяє» планету, і згодом
настає період її невидимості, бо вона опиняється за Сонцем. Коли Сонце
«переганяє» планету, через певний час вона з’являється вранці на сході і потім
з кожним днем сходить дедалі раніше, ніж Сонце. Далі цикл повторюється.
Висновки. Видимі рухи Сонця, Місяця і планет на небесній сфері зумовлені обертаннями Землі навколо осі та навколо Сонця. Просторовим розміщенням Землі, Місяця й Сонця пояснюються місячні та сонячні затемнення.
Запитання
1. Чому на Землі повне сонячне затемнення можна спостерігати лише у вузькій смузі?
2. За який час Сонце здійснює повний оберт по екліптиці?
3.
Яку
кількість сузір’їв налічує Зодіак?
4. Поясніть, чому відбуваються сонячні затемнення?
5. Поясніть причину місячних затемнень.
Домашнє завдання. Опрацювати с. 22 - 24, виконати № 1 - 6 с. 24
09.11.2020
Тема. Закони Кеплера. Визначення маси і розмірів небесних тіл.
Видимі рухи планет
За особливостями руху поділяють планети на дві групи:
· Нижні (Венера і Меркурій)
· Верхні (Марс, Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун)
Закони Кеплера
І. Кожна з планет рухається
навколо Сонця по еліпсу, в одному з фокусів якого знаходиться Сонце.
Найближча до Сонця точка планетної орбіти П – перигелій
Найдальша точка орбіти А – афелій.
ІІ. Радіус-вектор планети за
однакові інтервали часу описує рівновеликі площі.
Швидкість планети найбільша в перигелії і найменша в афелії.
ІІІ. Квадрати періодів обертання планет відносяться як куби великих півосей орбіт.
Закони Кеплера справедливі не лише для планет, а й для їхніх супутників, як
природних так і штучних.
І.Ньютон у 1687 році точніше сформулював третій закон Кеплера.
Розв'язати задачу
1. Знайдіть сидеричний період обертання тіла з великою піввіссю орбіти 4 а.о., знаючи, що велика піввісь орбіти Землі становить 1 а.о., а сидеричний період 1 рік.
Домашнє завдання. Опрацювати с. 24-29, відповісти на запитання 1, 2 с. 29.
Тема. Контрольна робота з теми «Предмет
астрономії. Її розвиток і значення в житті суспільства. Короткий огляд об’єктів
дослідження в астрономії. Основи практичної астрономії. Методи та засоби
астрономічних досліджень».
Варіант №1
1. Наука про небесні світила, про закони їхнього
руху, будови і розвитку, а також про будову і розвиток Всесвіту в цілому
називається...
1.
астрометрія
2.
астрофізика
3.
астрономія
4.
інша відповідь
2. Геліоцентричну модель світу
розробив...
1.
Хаббл Едвін
2.
Микола
Коперник
3.
Тіхо Браге
4.
Клавдій Птоломей
3. До планет земної групи належать...
1.
Меркурій, Венера, Уран,
Земля
2.
Марс,
Земля, Венера, Меркурій
3.
Венера, Земля, Меркурій,
Фобос
4.
Меркурій, Земля, Марс,
Юпітер
4.Друга від Сонця планета
називається...
1.
Венера
2.
Меркурій
3.
Земля
4.
Марс
5. Міжзоряний простір ...
1.
незаповнений нічим
2.
заповнений
пилом і газом
3.
заповнений уламками
космічних апаратів
4.
інша відповідь
6. Кут між напрямом на світило з якої-небудь точки земної
поверхні і напрямом з центра Землі називається...
1.
годинний кут
2.
горизонтальний
паралакс
3.
азимут
4.
пряме піднесення
7. Відстань, з якої середній радіус земної орбіти видно під
кутом 1 секунда, називається...
1.
астрономічна одиниця
2. парсек
3.
світловий рік
4.
зоряна величина
8. Нижня точка перетину прямовисної лінії з небесною
сферою називається...
1.
точках півдня
2.
точках півночі
3.
зеніт
4.
надир
9.
Велике коло, по якому цент диска Сонця здійснює свій видимий річний рух на
небесній сфері,
називається ...
1.
небесний екватор
2.
небесний меридіан
3.
коло схилень
4.
екліптика
10. Лінія, навколо якої обертається
небесна сфера, називається
1.
вісь світу
2.
вертикаль
3.
полуденна лінія
4.
справжній горизонт
11. Квадрати періодів обертання
планет відносяться як куби великих півосей орбіт. Це твердження...
1.
перший закон Кеплера
2.
другий закон Кеплера
3.
третій закон Кеплера
4.
четвертий закон
Кеплера
12. Телескоп, в якого об’єктив
являє собою лінзу або систему лінз, називають...
13. На якій відстані від Сонця
рухалася б планета, якщо період її обертання дорівнював би 8 земних років?
Відповідь надайте у астрономічних одиницях.
Варіант № 2
1. Наука, що досліджує будову нашої Галактики і інших зоряних систем,
називається...
1.
астрометрія
2.
зоряна астрономія
3.
астрономія
4.
інша відповідь
2.
Геоцентричну модель світу розробив...
1.
Микола Коперник
2.
Ісаак Ньютон
3.
Клавдій
Птоломей
4.
Тіхо Браге
3. До складу Сонячної система входять ...
1.
вісім
планет.
2.
дев’ять планет
3.
десять
планет
4.
сім
планет
4. Четверта від Сонця планета
називається...
1.
Земля
2.
Марс
3.
Юпітер
4.
Сатурн
5. Певна ділянка зоряного неба з чітко окресленими
межами, що охоплює всі належні їй світила і яка має власну назву,
називається...
1.
небесною сферою
2.
Галактикою
3.
сузір’ям
4.
група зір
6. Кут, під яким із зорі було б видно радіус земної
орбіти, називається...
1.
річний
паралакс
2.
горизонтальний паралакс
3.
годинний кут
4.
схилення
7. Верхня точка перетину прямовисної лінії з небесною
сферою називається...
1.
надир
2.
точках півночі
3.
точках півдня
4.
зеніт
8. Велике коло, що проходить через полюси світу і зеніт, називається...
1.
небесний екватор
2.
небесний меридіан
3.
коло схилень
4.
справжній горизонт
9. Затемнення Сонця наступає ...
1.
якщо Місяць потрапляє в
тінь Землі.
2.
якщо Земля знаходиться
між Сонцем і Місяцем
3.
якщо Місяць знаходиться
між Сонцем і Землею
4.
немає правильної
відповіді.
10. Шлях Сонця на небі уздовж
екліптики пролягає серед ...
1.
11 сузір’їв
2.
12 сузір’їв
3.
13 сузір’їв
4.
14 сузір’ї
11. Кожна з планет рухається навколо Сонця по еліпсу, в
одному з фокусів якого знаходиться Сонце. Це твердження...
1.
перший закон Кеплера
2.
другий закон Кеплера
3.
третій закон Кеплера
4.
четвертий закон Кеплера
12.Телескоп, в якого об’єктив являє
собою угнуте дзеркало, називають ...
13. З яким періодом оберталася б
планета, якщо б знаходилася від Сонця на відстані 10 а.о.? Відповідь надайте у
земних роках.
Домашнє завдання
Повторити тему 2.
Тема. Земля і Місяць. Планети земної групи: Меркурій, Венера, Марс і його супутники.
1. Земля – планета. Загальна характеристика.
Земля
рухається навколо Сонця: зі швидкістю 30 км/с на віддалі 149, 5 млн. км. з
періодом обертання 365 діб 5 год 48 хв 46 с.
Землю наближено можна вважати кулею, хоча вона дещо сплюснути біля полюсів
і випукла біля екватора. Земля – еліпсоїд обертання. (Велика піввісь а =
6 378 160 м, а мала b = 6 376 778 м.)
Земля рухається навколо своєї осі: швидкість руху на екваторі 465 м/с, на полюсах 0 м/с; прискорення
земного тяжіння на екваторі 9,78 м/с2, на полюсах 9,83 м/с2.
Оболонки Землі
Магнітосфера – ділянка навколоземного простору, фізичні властивості якої визначаються магнітним полем Землі. Під дією сонячного вітру магнітні силові лінії притиснуті до Землі з денного боку і витягнуті з нічного боку. Магнітне поле захоплює і утримує всередині магнітосфери величезну кількість протонів і електронів, які утворюють радіаційні пояси: внутрішній (1 000 – 1 100 км) зовнішній (35 000 - 50 000 км)
Атмосфера – повітряна оболонка Землі, яка не має чітких меж.
тропосфера (до 9 – 17 км,
температура зменшується до – 55 °С)
стратосфера (до 55 км, температура
зростає до 0 °С)
мезосфера (до 85 км, температура
зменшується до – 85 °С)
термосфера (до 90 км і вище,
температура зростає)
іоносфера (70 – 400 км, повітря
сильно іонізоване)
Головні складові: азот – 78%, кисень – 21%, аргон - 0,93%, вуглекислий газ 0,03%, інші гази – 0,01%.
Характеристика
поверхні
Гідросфера – сукупність усієї води на Землі.
Світовий океан 97% води, покриває 71% земної поверхні.
2,5 % припадає на лід
0,5 % озера, річки і атмосферна волога.
Літосфера – тверда оболонка Землі.
Будова Землі
кора – 5 км під океаном до 70 – 80 км
в горах
верхня мантія і нижня мантія товщина до 2 900 км
зовнішнє ядро товщина до 2 100 км
внутрішнє ядро радіус до 1 300 км , перебуває в рідкому
стані (плазма) при температурі
7 000 К і тиску 3,5 млн атмосфер. Рух плазми насиченої вільними
електронами є причиною виникнення магнітного поля Землі. Головні складові: залізо,
кисень, магній, кремній – 90 %.
2. Рухи та зміни в земних оболонках.
Всі оболонки Землі постійно рухаються і змінюються.
Магнітне поле змінює свою напруженість і направленість. Магнітне полюси дрейфують по поверхні :
північний магнітний полюс стає південним і навпаки.
Атмосфера Землі постійно розсіюється в космічному
просторі, але вона поповнюється за рахунок вулканічної діяльності і
випаровування води.
Літосфера змінюється під дією сонячного проміння, вітрів, вулканічної діяльності. Змінюються зв’язки між Землею і Сонцем: з періодом 100 тис. років рухається точка перигелію земної орбіти; з періодом 90 – 100 тис років змінюється ексцентриситет земної орбіти (в межах 0,0163 – 0,066); з періодом у 41тис років змінюється кут нахилу площини екватора до площини екліптики.
Впродовж геологічної історії Землі її клімат неодноразово змінювався.
Великий вплив на клімат має кількість в атмосфері
- водяної пари (хмарність
приводить до зниження температури)
- вуглекислого газу (парниковий ефект) . При його відсутності
температура на Землі знизилась на 30 – 40 °С і становила б – 15 °С.
Зміна ексцентриситету Землі приводить до зменшення або збільшення сонячної
радіації, що доходить до поверхні на 25 % за рік. Астрономічна теорія коливань
клімату передбачає наступне зледеніння через 5 000 – 10 000 років.
3. Місяць – супутник Землі.
Загальна
характеристика
Місяць – найближче до Землі
небесне тіло.
Відстань від Землі до Місяця 384 400 км. Радіус 1 738 км. Сила
тяжіння в 6 разів менша за земну. Відношення маси Місяця до маси Землі 1:81.
Земля-Місяць подвійна планета.
Період обертання Місяця навколо своєї осі дорівнює
періоду обертання навколо Землі (синхронне
обертання), тому Місяць повернутий до Землі одним боком.
Характеристика
поверхні
Моря – темні ділянки поверхні.
Рівнинні ділянки місячної поверхні. (Море
вологості, Море Достатку, Море Криз тощо).
Материки – світлі ділянки
поверхні, займають близько 60 % видимої місячної поверхні. Це нерівні, гористі
райони.(Карпати, Кавказ, Альпи.)
Найбільша різниця у висотах на Місяці 11 км, а по
регіонах 4 – 6 км.
Гора Хедлі здіймається над рівниною приблизно на 4
500 м.
Кратери – більшість це вибоїни
метеоритного походження. Кратерів на видимому боці Місяця 30 000
(Клавій 235км; Гримальді 200 км)
Одинадцять кратерів названо на честь українців. Деякі кратери відбивають до 20%
світла і добре світяться (Тіхо і Коперник) У деяких кратерів є
центральні гірки.
Більшість кратерів – це вибоїни метеоритного походження
Хімічний склад поверхні Місяця майже такий як і Землі., але з недостачею нікелю і кобальту і перевагою залізі, титану і цирконію. Вік місячних порід 3 – 4,6 млрд років.
Місяць спокійне в тектонічному відношенні небесне тіло. Місяцетруси слабкі,
найчастіше викликані падінням метеоритів. В 1958 році вчені Кримської
обсерваторії спостерігали виверження газів з кратеру Альфонс. В 1971 році
американці виявили в районі Океану Бур діючий гейзер.
Характеристика
оболонки
Магнітне поле Місяця стале і в 1 000 разів менше ніж геомагнітне. У
Місяці відсутнє рідке ядро.
Місяць оточений розрідженою газовою оболонкою з водню, гелію, неону, аргону
та космічного пилу.
Температура поверхні Місяця в полудень на екваторі 390 К, а вночі 120 К.
Дослідження
Місяця.
Від початку космічної ери досліджень до Місяця
було відправлено понад 60 космічних
апаратів.
Першою людиною, яка 20 липня 1969 року ступила на
Місяць, був американський астронавт Нейл
Армстронг
12 дослідників США провели на поверхні Місяця
близько 300 годин і доставили на Землю 400 кг зразків місячного ґрунту.
Астронавт «Аполлона-17» геолог Джек Шмітт збирає з місячної поверхні зразки породи з допомогою схожого на граблі
черпака.
12 дослідників США провели на поверхні Місяця близько 300 годин і доставили
на Землю 400 кг зразків місячного грунту.
4. Припливи і відпливи.
Перебуваючи на невеликій відстані
від Землі, Місяць спричиняє на її поверхні явища припливів і відпливів. Вони
виникають тому, що дія сили місячного тяжіння на різні точки Землі неоднакова.
Земля обертається навколо своєї осі, тому припливи рухаються з сходу на захід з швидкістю 1 800 км/год.
Припливна хвиля в воді від 1 до 5 м. (найбільші до 18 м)в атмосфері на кілька
мм. рт. ст., в літосфері на 40 см.
Через дію припливного тертя Земля поступово сповільнює свій рух на 0,001 с
за 100 років. Близько 500 млн. років тому тривалість земної доби становила
приблизно 21 год.
5. Подібність і несхожість планет земної групи.
|
Подібність |
Несхожість |
|
Невеликі розміри Невеликі маси Велика середня густина (близько 5 г/см3) Тверда поверхня Вміст хімічних елементів |
Хімічний склад атмосфер Густина атмосфери (Марс і Меркурій
розріджена, Венера дуже густа) Швидкість обертання навколо осі. (Венера
і Меркурій дуже повільно обертаються, Венера в зворотньому напрямку.) |
6. Меркурій
Загальна
характеристика
Меркурій – найближча до Сонця
планета.
Екваторіальний радіус 2 439 км (1,4 рази більший за Місяць)
Сила тяжіння в 2,6 рази менша від земної
Данні про Меркурій
Рухається навколо Сонця з періодом 87,97 земних діб по еліптичній орбіті з
ексцентриситетом 0,21 (в перигелії 45,9 млн. км в афелії 69,7 млн. км)
Вісь обертання нахилена до площини орбіти на 83° тобто майже перпендикулярна.
Період осьового обертання Меркурія становить 58,65 земних діб (2/3 періоду обертання навколо
Сонця) За два роки проходить три меркуріанських доби.
Характеристика поверхні
Через значну близькість до Сонця
спостерігати подробиці на поверхні Меркурія
було неможливо. Лише в 1975 – 1976 роках АМС «Маринер – 10» передала на Землю
10 000 знімків поверхні Меркурія.
Поверхня Меркурія покрита кратерами
(схожий на Місяць). Кратери розташовані густо, мають меншу глибину і меншу
висоту.
На Меркурії немає «морів», але є величезні , довжиною в кілька сотень кілометрів сходинкоподібні скиди висотою 2-3 км.
Характеристика
оболонки
Магнітне поле
На Меркурії виявлено магнітне
поле, яке в 100 разів менше ніж на Землі. Наявність магнітного поля дає
можливість припустити , що Меркурій має досить масивне металеве ядро . Вважать,
що в ядрі зосереджено до 80 % усієї маси планети і цим визначається його
найбільша середня густина.
Внутрішня будова планети
Атмосфера
Меркурій має дуже розріджену
газову оболонку: найбільше гелію, є також водень, ще менше аргону, неону,
ксенону. Концентрація частинок така, як на Землі на висоті 700 км. Ця газова
оболонка не є власною атмосферою планети: силою тяжіння Меркурій захоплює
частинки сонячного вітру, які через 200 діб покидають планету.
Через відсутність атмосфери
температура на екваторі в полудень 700 К Вночі вона знижується до 100 К і
нижче.
7. Венера
Загальна
характеристика
Венера – друга в Сонячній системі
планета і найближча до Землі.
Період обертання навколо Сонця 224,7 земних діб.
Відстань до Сонця 108,2 млн. км
Радіус і маса планети мало відрізняються від земних : відповідно 6 051
км і 0,82 mз
Сила тяжіння становить 0,9 сили тяжіння на Землі.
Вісь обертання планети лише на 3° відрізняється від
перпендикуляра до площини її орбіти.
Венера повільно обертається навколо осі у зворотному напрямку з періодом
243 земних доби .
Порівняння
Характеристика
оболонки.
Атмосфери планети настільки
щільна, що через неї поверхню планети неможливо побачити.
Потужній хмаровий шар відбиває у космос 75 % сонячного світла (Земля
відбиває 36% сонячного світла) Тому Венера найяскравіша планета Сонячної
системи.
Головна складова атмосфери
вуглекислий газ 96% ; чадний газ, метан, аміак, двоокис сірки, соляна кислота,
ацетилен, етан – 4 %.
Наявність в атмосфері Венери великої кількості вуглекислого газу спричиняє
явище парникового ефекту, яке проявляється значно сильніше , ніж на Землі.
Температура на поверхні планети 780К вдень і 420 К вночі, а тиск 80-100 атм. Каміння на поверхні Венери розігрілось так, що буквально світиться.
У зв’язку з високою температурою
на Венері немає води. Краплі дощу випаровуються не досягаючи поверхні.
Характеристика
поверхні.
Внутрішня будова планети
Венера в радіолокаційному
зображенні в умовних кольорах. Яскраві частини фото відповідають більш гірській
поверхні , темні – рівнинна поверхня, чи можливо покрита пилом.
Венері виявлено велетенські
кратери
Високі гірські масиви Гірський масив Дану піднятий над рівниною на 1,5 км.
У минулому Венера пережила період високої тектонічної активності, але в наш час немає жодної ознаки її активності.
Розломи затоплені лавою
на Венері. Кратери Авксентьєва і Федорець названі на честь астрономів України.
8. Марс і його супутники
Загальна
характеристика
Марс - четверта планета Сонячної
системи
Період обертання навколо Сонця 687 земних діб
Відстань до Сонця 228 млн. км.
Масою в 9 разів менший за Землю
Радіус в 2 рази менший за земний
Сила тяжіння становить 0,39 земної
Вісь обертання нахилена до площини орбіти під кутом 25° , тому на Марсі
відбуваються зміни пір року.
Тривалість доби лише на 20 хв менша за земну.
Данні про планету
Дві третини Марса займають світлі плями - материки , близько третини – темні ділянки – моря . Поблизу полюсів восени утворюються полярні шапки, які зменшуються в розмірах на початку літа.
Внутрішня будова планети.
Марс, як і Місяць, укритий кратерами
(П’ять кратерів мають імена астрономів, які народились на Україні)
Є на Марсі безладно розташовані
пагорби та дюни.
Прямолінійні марсіанські русла в
Землі Сирен. Фото отримане АМС «Маринер-9»
Ділянка Еллада – величезна чаша діаметром
1 700 км, - лежить нижче навколишнього ландшафту на 5,5 км – практично
позбавлена кратерів.
Регіон Фарсіда – вулкано-тектонічне плато, яке здіймається над навколишньою
територією на висоту 4 – 5 км і є п’єдесталом для велетенських і давно згаслих
вулканів 19-27 км. Три з них розташовані в одну лінію, а четвертий Олімп
найбільший, знаходиться осторонь від них.
Рифова долина Маринер понад 4 000 км завдовжки і до 200 км завширшки. Основою цієї рифової долини є величезний каньйон Титоніус Часма (2 500км завдовжки, 75 км завширшки, і до 6 км завглибшки.)
Марсіанський грунт – матеріал , в
якому міститься 15-20% кремнію, 12-20% заліза, близько 10 % фосфору, 7%
марганцю та кобальту, а також кальцій, хром, нікель, ванадій, титан, та інші.
Жодна з земних гірських порід не
збігається за складом з марсіанськими.
Червонуватий колір марсіанської
поверхні обумовлений великою кількістю оксидів заліза, тобто звичайної іржі.
Найвища температура,
зареєстрована на поверхні Марса, становить 300К, але вона різна для світлих і
темних ділянках. Тому середня температура планети 230К, вночі температура
знижується на екваторі до 170К, а на полюсах до 140К.
Характеристика
оболонки.
Атмосфера на Марсі дуже
розріджена, її тиск біля поверхні становить 0,006 тиску земної атмосфери.
Склад атмосфери :95% вуглекислий
газ; 4 % азот і аргон; 1% кисень і водяна пара
Швидкість вітру, як правило невелика
проте іноді досягає значення 40-50 м/с і тоді вітер піднімає пил утворюючи
пилову бурю.
Після закінчення бурі значна
кількість пилинок зависає в повітрі, забарвлюючи небо у рожевий колір.
Марсіанські хмари в основному складаються з твердого льоду, який
зконцентрований на завислих пилинках.
Марсіанські шапки складаються з твердої вуглекислоти. Під якою знаходиться невелика
ділянка водяного льоду завтовшки кілька сотен метрів. Вода на Марсі існує ще в
шарі вічної мерзлоти.
Супутники
Марса
Марс має два супутники – Фобос і Деймос – в
перекладі з давньогрецької «страх» і «жах». Період обертання : Фобос 7 год 39 хв (за добу робить три оберти
навколо планети) Деймос 30 год 18 хв (перебуває за горизонтом понад 2,5 марсіанських
доби.
Супутники Марса – дрібні небесні тіла неправильної форми. Розміри Фобоса становлять 28Х20Х18 км, Деймоса 16Х12Х10 км.
На Фобосі найбільший кратер Стікні діаметром 10 км. Глибина до 30 м. Відстань між борознами 200 – 300 м. Природа цих утворень залишається нез’ясованою.
Домашнє завдання
Опрацювати с. 37 - 42,
підготувати повідомлення на тему «Земля і Місяць. Планети земної групи: Меркурій, Венера, Марс і його супутники».
Коментарі
Дописати коментар