Троицкий. общая геология. лекция.тема 1

атмосферы входят СН, Н2, Не, NH3. По внутреннему строению и составу Сатурн весьма напоминает Юпитер.

Рис.1.47. Кольца Сатурна и его разрез

На две трети Сатурн состоит из водорода. На глубине, примерно равной половине радиуса планеты, водород при давлении около 300 ГПа переходит в металлическую фазу. По мере дальнейшего увеличения глубины, начиная с R/3, возрастает доля соединений водорода и оксидов. В центре планеты (в области ядра) температура порядка 20 000 °К.

Рис.1.48.Поверхность Сатурна (слева) и его спутника Титана (справа).

Сатурн имеет по крайней мере 28 спутников. Все спутники, кроме огромного Титана, превосходящего по размерам Меркурий и имеющего атмосферу, сложены в основном льдом. Кольца являются остатками того протопланетного облака,

41

которое породило все тела Солнечной системы. Поток солнечной энергии, достигающий Сатурна, в 91 раз меньше, чем у Земли. Температура на нижней границе облаков Сатурна составляет 150 °К. Однако тепловой поток от Сатурна в два раза превышает поток энергии, получаемой от Солнца. Источником этой внутренней энергии может быть энергия, выделяемая за счет гравитационной дифференциации вещества.

Рис.1.49.Поверхность Урана (слева) и его разрез (справа).

Рис.1.50.На Титане метан находится в жидком состоянии и поэтому реки (слева) и бассейны образованы этой жидкостью (справа)

Уран.Седьмая от Солнца большая планета Солнечной системы, относится к планетам-гигантам. Его поверхностный слой представляет собой газожидкую оболочку, под которой находится ледяная мантия (смесь водяного и аммиачного льда), а еще глубже — ядро из твердых пород.

42

Масса мантии и ядра составляет 85-90 % от всей массы Урана. Температура в центре Урана близка к 10 000 °К при давлении 7-8 млн атмосфер. Уран имеет 17 спутников.Предварительный анализ показывает, что пять больших спутников — совокупность ледяных глыб. Большие спутники Урана на 50 % состоят из водяного льда, на 20 % — из углеродных и азотных соединений, на 30 % — из разных соединений кремния — силикатов.

Нептун.Восьмая от Солнца планета Солнечной системы, относится к пла- нетам-гигантам. Из всех элементов на Нептуне преобладают водород и гелий.

Рис.1.51. Течения в атмосфере и разрез Нептуна

Рис.1.52.Спутники дальних планет больше Меркурия

Плутон.Орбита Плутона очень вытянута, поэтому иногда Плутон оказывается ближе к Солнцу, чем Нептун. Атмосфера планеты разрежена и состоит из газообразного

43

метана с возможной примесью инертных газов.В 1976 г. на Плутоне обнаружили метановый лед. В 1992 г. — азот и углерод, тоже замерзшие

Рис.1.53. Поверхность и разрез Плутона

Плутон исключен из состава планет по причине его орбиты.Далее раположен пояс Койпера с сопровождающими его астероидами.

Рис.1.54. Пояс Койпера находится за пределами отбит планет Солнечной системы

МАЛЫЕ ТЕЛА СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

44

Астероиды. Это твердые каменистые тела, которые, подобно планетам, движутся по околосолнечным эллиптическим орбитам. Но размеры этих тел намного меньше, чем у обычных планет, поэтому их еще называют малыми планетами.

Основная масса известных на сегодняшний день астероидов движется между орбитами Марса и Юпитера на расстоянии от Солнца 2,2-3,2 астрономической единицы (а. е.). Всего на сегодняшний день открыто примерно 20 тыс. астероидов, из которых около 10 тыс. заргистрированы, то есть им присвоены номера или даже имена собственные, а орбиты рассчитаны с большой точностью. Периодические изменения яркости, наблюдаемые у некоторых астероидов, говорят о том, что они обладают неправильной формой, неровной поверхностью и вращаются вокруг своих осей. Поверхности астероидов, как и спутников планет, должны нести следы ударов более мелких тел. Атмосферы у астероидов нет .Самый крупный астероид — Церера имеет размер около 1003 км, на втором месте — Паллада с радиусом около 500 км, но большинство их имеют более мелкие размеры. Самые маленькие из известных астероидов имеют в поперечнике около 1 км. Без сомнения, существует и множество более мелких астероидов, которые невозможно увидеть с больших расстояний.

Рис.1.55. Астероиды

Кометы.Название происходит от греческого слова, означающего «длинноволосый».Эти тела Солнечной системы движутся по сильно вытянутым орбитам, на значительных расстояниях от Солнца, с приближением к Солнцу у них появляются голова и хвост. Центральная часть головы называется ядром. Диаметр ядра 0,5-20 км.Маленькое ядро кометы является единственной ее твердой частью, в нем сосредоточена почти вся ее масса.

45

Туманная атмосфера, окружающая фотометрическое ядро, называется комой. Кома вместе с ядром составляют голову кометы — газовую оболочку, которая образуется в результате прогревания ядра при приближении к Солнцу.

Ядро представляет собой леденистое тело — конгломерат замерзших газов и частиц пыли. Хвост кометы состоит из улетучивающихся из ядра под действием солнечных лучей молекул (ионов) газов и частиц пыли, длина хвоста может достигать десятков миллионов километров.

Рис.1.56.Строение кометы (слева) и ее движение, запечетленное телескопом Хаббл

Метеоры и метеориты. В космическом пространстве, окружающем нашу планету, движется множество твердых тел самых разных размеров — от пылинок до глыб с поперечниками в десятки и сотни метров.Маленькое тело массой в доли грамма, вторгаясь в земную атмо-сферу с огромной скоростью (десятки километров в секунду), раскаляется от трения о воздух и целиком сгорает на высоте 80-100 км. Если же в атмосферу влетает обломок крупнее, атмосфера может сработать как тормоз и по-гасить космическую скорость, прежде чем кусок полностью сгорит. Тогда его остаток упадет на поверхность Земли.Метеорит врезаясь в поверхность Земли образует метеоритный кратер или воронку.

Наиболее известные из них: кратер Рис (Германия), Чикшулуб (Мексика) , кратер в Аризоне и Попигайский метеоритный кратер (диаметром 100 км) .

Метеориты делятся на три больших класса: железные, каменные и железокаменные. Железные метеориты состоят в основном из никелистого железа. В земных горных породах естественный сплав железа с никелем не встречается, так что присутствие никеля в кусках железа указывает на его космическое происхождение. Главные их минералы — силикаты (оливины и пироксены). Характерным признаком основного типа каменных метеоритов — хондритов — является наличие внутри них

46

округлых образований — хондр. Хондры состоят из того же вещества, что и весь остальной метеорит, но выделяются на его срезе в виде отдельных зернышек.Железокаменные метеориты — это куски никелистого железа с вкраплениями зерен каменистых минералов.

Рис.1.57.След метеорита (слева) и картина американского художника П.Деймара,отобразившего возможное «падение астероида на Нью-Йорк» (справа).

Рис.1.58. Железный (слева) и каменный (справа) метеориты.

Два самых крупных падения XX в. произошли на территории России: Тунгусское и Сихотэ-Алиньское.Падение Тунгусского метеорита произошло 30 июня

1908 г.

47

Рис.1.59.Место падения Тунгусского метеорита (слева) и положение поваленных деревьев, указывающих на направление удара (справа)

Накопленный в настоящее время фактический материал, как и теоретические обобщения, позволяют не только судить об особенностях протопланетной и планетарной эволюции Земли, но и предсказывать пути ее развития на ближнюю и дальнюю перспективу.По образному выражению О.Г.Сорохтина и С.А.Ушакова, Землю далекого будущего, к сожалению, ожидает печальный апокалипсис. Самые большие неприятности ожидают Землю со стороны Солнца. Оно, по мере исчерпания своего ядерного топлива (водорода, гелия, углерода и некоторых других элементов), постепенно будет расширяться за счет перемещения зоны «горения» от центра к периферии. Это приведет не только к расширению ее поверхности, но и будет сопровождаться увеличением температуры, а, следовательно, светимости звезды. Солнце превратится в красного гиганта, испускающего огромное количество световой энергии. В результате это неизбежно приведет сначала к резкому усилению парникового эффекта и повышению температуры на Земле, а затем к трагическим последствиям вплоть до высыхания океанов.

По мнению астрофизиков, жизнь звезды, подобной Солнцу, составляет 9-10 млрд. лет. Следовательно, земному светилу осталось существовать не более 5 млрд. лет. К концу этого периода на Солнце произойдет гигантский взрыв, который сбросит звездную оболочку, а красный гигант превратится в белого карлика. Волны сброшенной оболочки не только полностью сдуют атмосферу и гидросферу Земли, но и частично испарят верхний слой земной коры. К этому времени Земля, исчерпав свой энергетический ресурс, превратится в мертвую планету, подобную Меркурию или Луне. Однако следует надеяться, что к тому времени человечество уже освоит космическое пространство, что позволит избежать ему вселенской катастрофы.

48