Астраномія
Выдавец: Выдавецтва БДУ
Памер: 224с.
Мінск 2003
Паверхня Плутона пакрыта метанавым лёдам і таму мае шара-ватае адценне ў адрозненне ад чырванаватага Харона, дзе перава-жаюць звычайныя скальныя пароды і вадзяны лёд. 3-за таго што Плутон знаходзіцца вельмі далёка, да цяперашняга часу не ўдало-ся атрымаць выразных здымкаў яго паверхні (рыс. 14.11). Пры пра-ходжанні перыгелія (гэты перыяд можна лічыць «летам» для Плу-
Рыс. 14.11. Карта паверхні Плутона, зробленая на аснове даследаванняў з дапамогай Касмічнага тэлескопа Хабла
Рыс. 14.10. Плутон і Харон. Фа-таграфія атрымана Касмічным тэ-лескопам Хабла
тона) у планеты з’яўляецца вельмі разрэджаная метана-азотная ат-масфера, ціск якой у 7 тыс. разоў меншы, чым каля паверхні Зямлі. Тэмпература на Плутоне ў гэты перыяд вагаецца (па розных ацэнках) ад -228 да —206 °C.
Плутон з’яўляецца самай маленькай сярод вялікіх планет. Ак-рамя таго, ён мае самы масіўны спадарожнік (па суадносінах мас спадарожнік — планета). Ледзяны Плутон больш падобны на астэ-роід ці спадарожнік планеты-гіганта, чым на паўнацэнную плане-ту. Таму Плутон у сакавіку 1999 г. Міжнародным астранамічным саюзам быў пераведзены ў разрад планет-астэроідаў, з прысваеннем парадкавага нумара астэроіда і з захаваннем статуса планеты Со-нечнай сістэмы.
ПАРАЎНАЛЬНАЯ ПЛАНЕТАЛОГІЯ
Табліца 14.1
АТМАСФЕРЫ ПЛАНЕТ-ГІГАНТАЎ
Характарыстыкі Юпітэр Планеты Сатурн Уран IV
мептун
Хімічны састаў, % Н — 89; He — 11 (па аб'ёме); NH3—0,2; СН4 — 0,1; серавадарод — 0,002 Н — 94; He — 6; NH3, СН4 — долі працэнта Н — 83; He - 15; СН4 — 2 Н — 84; He- 15; СН4 — 1
Тэмпература (на ўзроўні воблакаў), °C -133 -170 -217 -214
Скорасць ветру (на ўзроўні воблакаў), м/с 180 480 200 600
Пытанні і практыкаванні
1. Назавіце адрозненні асноўных фізічных характарыстык планет-гігантаў і планет зямной групы. 2. Па вядомых вуглах нахілу восей пла-нет-гігантаў да плоскасцей іх арбіт і перыядах іх абарачэння вакол Сон-ца прааналізуйце, як адбываецца змена пор года на Сатурне, Уране і Нептуне. 3. Раскажыце аб асаблівасцях будовы планет-гігантаў. 4. Што ўяўляюць сабой кольцы планет? 5. Чаму часам нават у буйныя тэлеско-пы не бачныя кольцы Сатурна?
92
15.
I <
< ■ E
1 < Z
IV
МЕСЯЦ. СПАДАРОЖНІКІ ПЛАНЕТ
1. Фізічныя ўмовы на Месяцы. Месяц — адзіны натуральны спадарожнік Зямлі (гл. Дадатак 10). Гэта цела шарападобнай фор-мы радыусам 1738 км. Маса Месяца ўсяго ў 81 раз меншая за масу Зямлі. Сярэдняя шчыльнасць Месяца роўная 0,6 шчыльнасці Зямлі, а паскарэнне свабоднага падзення ў 6 разоў меншае за зям-ное, г. зн. целы на месяцавай паверхні важаць у 6 разоў менш, чым на Зямлі. Сонечныя суткі на Месяцы працягваюцца сінадычны месяц (29,5 зямных сутак). На Месяцы няма вады ў вадкім стане і практычна няма атмасферы. За месяцавы дзень, які працягваец-ца каля 15 зямных сутак, паверхня паспявае нагрэцца да +130 °C, а за ноч ахаладзіцца да —170 °C. Пры высокіх тэмпературах ско-расць газавых малекул перавышае другую касмічную скорасць для паверхні Месяца, роўную 2,38 км/с, таму газы, што выдзяляюцца з нетраў спадарожніка Зямлі ці ўтвараюцца пры падзенні метэор-ных цел, хутка пакідаюць Месяц. Без газавай атмасферы на Ме-сяц уздзейнічаюць усе віды электрамагнітнага выпрамянення Сон-ца, а таксама ўдары метэорных цел розных памераў.
Рыс. 15.1. Выгляд Месяца ў тэлескоп
Простым вокам на месяцавай паверхні мож-на адрозніць светлыя і цёмныя ўчасткі. Цёмныя, адносна роўныя вобласці паверхні, якія называ-юць «морамі», займаюць 17 % усёй паверхні Ме-сяца. Больш светлыя гарыстыя ўчасткі, якія на-зываюць «мацерыкамі», займаюць астатнюю паверхню і характарызуюцца наяўнасцю горных хрыбтоў, кальцавых гор, кратэраў (рыс. 15.1). Першую падрабязную карту Месяца склаў польскі астраном Ян Гевелій. 3 тых часоў да на-шых дзён захаваліся назвы мораў — Мора Спа-кою, Мора Крызісаў і інш. Назвы горных хрыб-
9 ПАРАМЕТРЫ ЛУНЫ
Зорная велічыня
Сярэдняя 384,4 млн км
да Сонца 60,3 радыуса Зямлі
Перыяд абарачэння 27,32 зямных
вакол Сонца сутак
Перыяд вярчэння 27,32 зямных
вакол восі сутак
Дыяметр па экватары 3476 км
Маса (Зямля = 1) 0,012
Сярэдняя 3,34 103 кг/м3
шчыльнасць
Сіла прыцягнення 0,17
на экватары (Зямля = 1)
Тэмпература ад -170
паверхні да +130 °C
Ядро
Кара
Ніжняя мантыя
93
Рыс. 15.2. Карта-схема буйнейшых дэталей паўшар'я Месяца, бачнага ў тэлескоп з Зямлі
ПАРАЎНАЛЬНАЯ ПЛАНЕТАЛОПЯ
тоў, якія цягнуцца звычайна ўздоўж узбя-рэжжаў мораў, сугучныя зямным — Апені-ны, Каўказ, Карпаты і інш. Апеніны маюць найбольшую вышыню каля 6 км, а Карпа-ты — толькі 2 км (рыс. 15.2).
Самымі шматлікімі ўтварэннямі на месяцавай паверхні з’яўляюцца кратэры (рыс. 15.3). Іх памеры вагаюцца ад мікра-скапічных да больш за 100 км у дыямет-ры. Кратэр складаецца з кальцавога вала і ўнутранай раўніны. У большасці «мала-дых» кратэраў на дне ўзвышаюцца цэн-тральныя горкі (рыс. 15.4). У час поўні ў «маладых» кратэраў, якія маюць метэа-рытнае паходжанне, можна ўбачыць пра-
Рыс. 15.3. Частка паверхні Месяца. Фатаграфія атрыма-на касмічнай станцыяй «Зонд»
94
ПАРАЎНАЛЬНАЯ ПЛАНЕТАЛОГІЯ
Рыс. 15.4. Буйныя кратэры метэарыт-нага паходжання
мянёвыя сістэмы — светлыя па-лосы, якія радыяльна адыходзяць ад кратэра і цягнуцца на сотні кіламетраў.
Удар буйнога метэарыта ці не-вялікага астэроіда аб паверхню Месяца суправаджаецца выбухам. Пры гэтым адбываецца выкід ме-сяцавага рэчыва пад рознымі вуг-ламі. Значная яго частка трапляе ў космас, аднак некаторая частка падае назад на паверхню. Са струменяў здробненага рэчыва
і фарміруюцца прамянёвыя сістэмы. Для назіральніка прамяні здаюцца больш светлымі, таму што яны лепш адбіваюць святло, чым шчыльнае рэчыва таго ж саставу.
Буйныя і сярэднія кратэры названы ў гонар славутых вучоных: Пталамей (дыяметр 146 км), Архімед (73 км), Платон (100 км), Капернік (93 км), Ціха (85 км).
Касмічныя даследаванні істотна паглыбілі нашы веды аб Ме-сяцы. У 1959 г. савецкім апаратам «Месяц-3» упершыню быў сфа-таграфаваны адваротны, нябачны бок Месяца. У 1965 г. з'явілася першая поўная карта Месяца, складзеная пад навуковым кіраўніц-твам Ю. Н. Ліпскага.
Ніл Армстранг і Эдвін Олдрын 20 ліпеня 1969 г. сталі першымі людзьмі, якія ступілі на паверхню Месяца. Астранаўты, якія знахо-дзіліся на Месяцы, маглі бачыць на яго небе нашу Зямлю (рыс. 15.5). Амерыканскія касмічныя караблі серыі «Апалон» на працягу наступ-ных трох гадоў шэсць разоў дастаўлялі ў розныя месцы Месяца эк-спедыцыі (12 астранаўтаў займаліся даследаваннямі ў месцах паса-дак, яны сабралі больш 360 кг месяцавых узораў). Месяцавыя пароды дастаўлялі і савецкія аўтаматычныя станцыі «Месяц».
Паверхневы слой натуральнага спадарожніка Зямлі складаецца з дробнаабломачнага матэрыялу — рэгаліту (рыс. 15.6) і мае таўшчыню каля 10 м. У склад месяцавага рэ-галіту ўваходзяць таксама шкляныя сферычныя мікрачасцінкі (рыс. 15.7). Драбненне месяцавых парод адбы-ваецца ў асноўным з-за мікраметэ-арытнай бамбардзіроўкі і рэзкіх пе-рападаў тэмпературы. Рэгаліт мае
Рыс. 15.5. Зямля на небе Месяца
95
малую шчыльнасць (верхні слой — 1200 кг/м3) і вельмі малую цеплаправоднасць (у 20 разоў меншую за паветра), таму ўжо на глыбіні каля 1 м ваганні тэмпературы практычна не адчувальныя.
Па хімічным саставе месяцавыя па-роды вельмі блізкія да зямных — тыпу базальтаў. Пароды месяцавых мораў ад-розніваюцца высокім утрыманнем вокі-слаў жалеза і тытану, мацерыковыя па-роды — высокім утрыманнем вокіслаў алюмінію.
Рыс. 15.6. Асноўныя тыпы
часцінак месяцавага рэгаліту
ПАРАЎНАЛЬНАЯ ПЛАНЕТАЛОГІЯ
У апошні час касмічныя станцыі выявілі запасы вадзянога лёду ў палярных абласцях Месяца. 3-за малога вугла нахілу месяцавага экватара да экліптыкі (усяго 1,5°) дно нават неглыбокіх кратэраў у палярных зонах ніколі не асвятляецца сонечнымі прамянямі. Пры пастаяннай тэмпературы -200 °C дно палярных кратэраў пакрывае сумесь рэгаліту з лёдам. Крыніцай узнікнення і назапашвання ме-сяцавага палярнага лёду могуць быць каметы, якія ўпалі ў гэтыя зоны і ўяўляюць сабой ледзяныя целы.
Унутраная будова Месяца вывучана на аснове запісаў страсен-няў ад удараў метэарытаў, якія зафіксаваны сейсмографамі, дастаў-ленымі на Месяц. Пад слоем рэгаліту размешчана кара, таўшчыня якой на бачным (павернутым да Зямлі) баку складае 60 км, а на ад-варотным — 100 км. Пад карой знаходзіцца мантыя таўшчынёй каля 1000 км. Зона, глыбейшая за 1600 км, нагадвае зямную мантыю, мае таўшчыню 430 км і тэмпературу каля 1800 К. Апошнія даследаванні пацвердзілі, што ў цэнтры Месяца існуе металічнае ядро радыусам 300 км, маса якога складае 3 % ад агульнай масы Месяца.
Узрост месяцавых парод, дастаўленых астранаўтамі і аўтаматыч-нымі станцыямі, каля 4,5 млрд гадоў. Такім чынам, Месяц крыху маладзейшы за Зямлю — усяго на 60—100 млн гадоў.
Існуе некалькі гіпотэз утварэння Меся-ца. Паводле адной з самых папулярных, Месяц утварыўся разам з Зямлёй з адной планецезімалі. Паводле другой, Месяц мог быць захоплены ў свой час Зямлёй. Выказ-валася нават меркаванне, што Зямля па-дзялілася на дзве часткі і што ўпадзіна Ціхага акіяна — гэта «яма», якая заста-лася пасля таго, як Месяц «вырваўся» з Зямлі.
Рыс. 15.7. Шкляныя сферыч-ныя мікрачасцінкі месяцавага
96
ПАРАЎНАЛЬНАЯ ПЛАНЕТАЛОГІЯ
IV
Некаторыя вучоныя мяркуюць, што Месяц утварыўся шляхам аб’яднання дробных каменьчыкаў, якія абарачаліся вакол Зямлі 4,5 млрд гадоў таму. Назапашванне часцінак пад уздзеяннем сіл гра-вітацыі, якія дзейнічаюць каля Зямлі, стала «паменшаным» варыян-там таго ж працэсу, які адбываўся ў першаснай сонечнай туманнасці і прывёў да нараджэння планет.
Разглядаецца і такі механізм утварэння Месяца: Зямля, якая прайшла асноўныя стадыі дыферэнцыяцыі рэчыва, сутыкнулася з буйным нябесным целам (памерамі з Марс). Косы ўдар разбурыў толькі верхнія слаі зямных нетраў. На каляземную арбіту было вы-кінута рэчыва зямной кары і мантыі, з якога шляхам зліцця сфар-міраваўся спадарожнік Зямлі.
2. Спадарожнікі планет. У Сонечнай сістэме на пачатак 2003 г. вядома 102 натуральныя спадарожнікі планет. Сем спадарожнікаў, у тым ліку Месяц, маюць дыяметр большы за дыяметр планеты Плутон, а Ганімед і Тытан (табл. 15.1)— большы за дыяметр Мер-курыя. Яшчэ дзевяць спадарожнікаў «пераадолелі» 1000-кіламетро-вую мяжу, памеры астатніх меншыя за 500 км.
КНІГІ ОНЛАЙН
