Исследование планет Солнечной Системы

Министерство  Образования РФ

Государственное общеобразовательное учреждение

Высшего профессионального  образования

Владимирский  государственный университет

Кафедра общей и прикладной физики

 

 

 

 

 

 

Реферат

  «Исследование планет Солнечной Системы»

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

Студент группы МТС-110

Иванов И.А.

 

Проверил:

Доцент кафедры ОиПФ

Дмитриева Е.В.

 

 

 

 

 

Владимир 2011

План.

 

 

Введение

1. Исследование планет земной группы
2. Исследование планет-гигантов Солнечной Системы и их спутников
3. Перспективы исследования космоса

Заключение

 

Введение

 

Устремленность  к новым горизонтам сопутствовала  человечеству на протяжении всей его  истории. Она выражалась в тяготении  человека, казалось бы, к недостижимому. Мир видимый, даже не видимый, а только мыслимый, хотелось сделать миром осязаемым. Когда Магеллан своим кругосветным плаванием практически подтвердил шарообразность Земли, то этот факт укрепил идею не конечности земного шара, а его безграничности: Магеллан не обнаружил «края» Земли, ее можно было осваивать и осваивать. Когда братья Монгольфье запустили в небо огромный бумажный шар, наполненный нагретым воздухом, это открыло перед человеком новую сферу для освоения и деятельности и сразу же вызвало волну увлеченности воздухоплаванием. Через несколько месяцев на шаре поднялись люди, а затем целое столетие гондолы бороздили небеса больших и малых стран, пока на смену им не пришла авиация.

Наши потомки  будут по-своему определять и оценивать этапы проникновения в космос. Но уже сейчас мы можем, хотя бы весьма условно, разделить первые десятилетия космического века на три этапа. Вначале был совершен прорыв в космос, и главным стал факт самого прорыва, когда удалось разорвать цепи земного тяготения, вывести в заатмосферное пространство технику, автоматы, а затем и самого человека.

Второй этап - экспресс-исследование во всех возможных  и доступных направлениях. Этот этап можно назвать временем экспериментов, целью которых стали исследования из космоса околоземного пространства и самой Земли, а также Луны, Солнца и планет Солнечной системы, медико-биологические исследования и изучение поведения человека в  условиях космического полета.

Наконец, третий, нынешний, этап освоения космоса характеризуется: систематическими исследованиями во всех упомянутых направлениях. Исследованный  к настоящему времени космос оказался безжизненным, но тем не менее многообещающим. Он труден для освоения, но уже открывает человеку множество своих богатств - энергетических, вещественных, пространственных. Все мы хотели бы верить, что раскрытие грандиозности задач и возможностей, открываемых перед человечеством космической наукой и техникой, космонавтикой, будет способствовать социальному единению жителей планеты Земля на принципах гуманизма, разума, справедливости, то есть тех качеств, которые единственно достойны для человека, вступившего в космическую эру. 

Исследование планет земной группы

 

Меркурий

Меркурий  был известен еще в древности, однако древние астрономы считали, что утром и вечером видят  не одну и ту же звезду, а две разные. Такое же мнение у древних астрономов было и о Венере. За быстрое перемещение  по небу вслед за Солнцем планета  Меркурий была названа в честь  древнеримского бога Меркурия - вестника богов, покровителя торговли, путешественников и воров. Меркурий виден утром  перед восходом Солнца и вечером  после захода Солнца. Так как Меркурий самая ближайшая к Солнцу планета, то это обстоятельство затрудняет производить  наблюдения Меркурия. На небосклоне он отходит от Солнца максимум на 29°.

Существует  гипотеза о том, что Меркурий - очень  давно потерянный спутник Венеры. Математическое моделирование эволюции орбиты спутника с массой Меркурия показало, что в принципе такой  вариант не исключен и даже может  объяснить необычайно медленное  осевое вращение этих планет. Но для  проверки этой гипотезы нужны детальные  исследования этих планет: как Меркурия, так и Венеры.

Меркурий  – это одновременно и самая  ближайшая к Солнцу планета и, одновременно самая маленькая. Его  радиус – 2 440 км, движется он в среднем  на расстоянии 58 млн. км от Солнца, а  масса его в 20 раз меньше Земли.

Космические аппараты выявили у Меркурия слабое магнитное поле, в 100 раз менее  сильное, чем земное. Максимальная температура  освещенной поверхности на Меркурии достигает почти 430 °С. На ночной стороне планеты температура поверхности опускается до -170 °С.

Сфотографированная  космическими аппаратами часть поверхности  Меркурия похожа на лунную: множество  кратеров различного размера покрывает  эту планету, однако в областях, названных  равнинами, плотность кратеров существенно  меньше, как и на поверхности лунных морей.

В конце XIX в. астрономы даже пытались зарисовать темные и светлые детали, наблюдаемые  на поверхности Меркурия. Наиболее известны работы Скиапарелли (1881-1889) и американского астронома П. Ловелла (1896-1897). А в 1901 г. астроном Т. Дж. Си даже объявил о том, что он видел кратеры на Меркурии. Тогда мало кто поверил в это. Однако, впоследствии 625-километровый кратер (Бетховен) оказался в тот месте, которое было отмечено Си.

Благодаря запущенному  в 1973 году космическому зонду «Маринер-10»  удалось составить действительно  надежные карты планеты и увидеть  мелкие детали рельефа поверхности  планеты. Зонд трижды сближался с  Меркурием и передавал телевизионные  изображения освещенных участков его  поверхности. Тогда было снято в  общей сложности 45% поверхности планеты, в основном — западное полушарие. На некоторых фотографиях, сделанных  «Маринером-10» хорошо видны следы  излияния лавы и уступы, названные  эскарпами. Вероятно, интенсивная метеоритная  бомбардировка поверхности Меркурия в прошлом иногда приводила к  таким излияниям, а появление  эскарпов связывают со сжатием коры Меркурия.

Но до сих  пор бoльшая часть Меркурия остается для нас загадкой. Космический аппарат НАСА «Мессенджер» впервые облетел Меркурий в января 2008 года. В октябре 2008 г. аппарта возвращается к Меркурию. Зонд совершил второй из трех запланированных облетов и сфотографировал большую часть еще не исследованной поверхности Меркурия.

По решению  Международного астрономического союза, кратеры на Меркурии называют в честь  деятелей культуры: писателей, поэтов, художников, скульпторов, композиторов.

Так, крупнейшие кратеры получили имена Бетховена, Толстого, Достоевского, Шекспира. Протяженные  уступы, являющиеся особенностью рельефа  Меркурия, получили имена морских  исследовательских судов. Долины названы  по названиям радиоастрономических обсерваторий. Две гряды носят  имена Антониади и Скиапарелли, чьими трудами были составлены первые карты этой планеты.

 

Венера

Нередко по вечерам, сразу же после захода Солнца, в  западной части небосклона бывает видна очень яркая звезда. В другие дни похожая звезда появляется утром, на фоне рассвета, в восточной стороне неба. Это Венера – самое яркое после Солнца и Луны светило на нашем небосводе. Строго говоря, Венера не звезда, а планета; она не излучает собственный свет, как звезды, а лишь отражает падающий на нее солнечный свет. Минимальное расстояние между Землей и Венерой составляет 40 млн. км, что в два раза меньше расстояния от Земли до Марса. Из-за положенная ее между Солнцем и Землей, Венера видна нам только по утрам и вечерам, находясь «впереди» восходящего или «позади» заходящего Солнца.

Из всех планет Солнечной системы Венера – самая  похожая на нашу Землю. Она выглядит как близнец Земли, по крайней  мере, по размеру – ее радиус равен 6051 км, что составляет 0,95 радиуса  Земли. Объем Венеры – 0,9 объема Земли, а масса – 0,8. Средняя плотность  Венеры – 0,95 от земной, а сила тяжести  на ее поверхности составляет 0,9 от той, что есть на Земле. Несмотря на такое общее сходство, условия  на их поверхности кардинально различаются. Это делает весьма привлекательным  исследования Венеры, поскольку данные о ее развитии могут быть использованы для сравнительного анализа двух планет и прогноза эволюции Земли.

Медленное вращение планеты вокруг оси в сочетании  с ее движением по орбите вокруг Солнца приводит к тому, что венерианский день длится 58 земных суток, столь же долгая там и ночь, т.е. солнечные  сутки на Венере равны 116 земным.

До космических  полетов представления об условиях на Венере были самые разнообразные. Не были достоверно известны ни температура  ее поверхности, ни давление и состав атмосферы. Не удавалось точно определить даже диаметр планеты из-за того, что она постоянно окутана  облаками и твердую поверхность  в телескоп не видно.

Такая неопределенность нашла свое отражение в том, что  первые космические станции серии  «Венера», запускавшиеся в СССР в 1960-е гг., конструировались в расчете на посадку как на твердую, так и на жидкую поверхность. У них предусматривалась даже плавучая радиоантенна, закрепляемая в нише на корпусе станции с помощью «сахарного замка». В случае посадки в жидкость, этот затвердевший сахарный сироп должен был раствориться и высвободить антенну, чтобы она всплыла на поверхность и уже оттуда транслировала радиосигналы со станции на Землю.

Первые измерения  непосредственно в атмосфере  Венеры выполнила советская автоматическая станция «Венера-4» 18 октября 1967 г. С  тех пор еще полтора десятка  наших и американских автоматических станций летали к Венере. Они провели  исследования путем дистанционной  съемки ее поверхности с орбит  искусственных спутников при  помощи радиолокаторов (радаров), а  также и прямыми измерениями  в атмосфере и на поверхности.

Наша небесная соседка встречала посланцев  Земли весьма негостеприимно – станция  «Венера-4», не долетев на парашюте около 25 км до поверхности, была попросту раздавлена чудовищным атмосферным давлением, о котором до тех пор и не подозревали. После этого были внесены изменения в конструкцию последующих станций, и они благополучно опускались на поверхность Венеры. Для повышения надежности исследований запуски автоматических станций «Венера» нового поколения стали дублировать. Их отправляли в полеты попарно, с интервалом в несколько дней. Поэтому в описании результатов, полученных этими станциями, они часто и упоминаются по двое: 9 и 10, 11 и 12, 13 и 14, 15 и 16.

На поверхности  Венеры температура атмосферы оказалась  чрезвычайно высокой, около 480°С, а атмосферное давление почти в 100 раз выше земного. Оно эквивалентно давлению воды в земных океанах на глубине около 1 км. В облаках Венеры содержатся аэрозольные частицы серной кислоты, а также водяной пар. Чтобы обеспечить условия для работы научных приборов в столь агрессивной среде, при подлете к планете автоматические станции стали специально охлаждать. Это требовалось для продления времени работы электронных устройств на поверхности Венеры, где, несмотря на мощную теплоизоляцию корпуса станции, происходило очень быстрое нагревание его, а затем и упрятанной внутри него аппаратуры. Перегрев приборов приводил к выводу их из строя и прекращению радиосвязи с Землей. Станции «Венера-7» в 1970 г. удалось проработать на поверхности Венеры около получаса, станции «Венера-8» в 1972 г. – уже 50 минут, и, наконец, «Венере-13» в 1982 г. – 2 часа 7 минут! Это время пока остается рекордным для работы электронных приборов в обстановке столь чудовищного пекла.

Чрезвычайная  жара царит у поверхности Венеры повсеместно – там практически  отсутствуют перепады температуры  от дня к ночи (не более 1°) и от экватора к полюсам (не более 12°), т.е. условия на поверхности Венеры напоминают хороший термостат.

После того, как  первые автоматические станции надежно  установили параметры атмосферы  Венеры, коренным образом была изменена схема посадки на планету. Если раньше станции весь путь сквозь атмосферу  проделывали на парашюте, то теперь он требовался только для начального торможения при входе в атмосферу. Начиная с 1975 г. восемь станций нового поколения (от «Венеры-9» до «Венеры-14», а также «Вега-1» и «Вега-2») отстреливали тормозной парашют  на высоте 50 км над поверхностью планеты  и далее совершали свободное  падение. Атмосфера Венеры очень  плотная, поэтому было вполне достаточно того сопротивления, которое оказывала  сама станция – шарообразная капсула  диаметром 1 м, к верхней части  которой прикреплен, наподобие шляпы  на голове, металлический диск диаметром 2 м. Своей формой он напоминал вывернутый вверх порывом ветра зонтик. Тягучий  воздух Венеры обтекал снизу вверх  шар, а затем диск, гася скорость падения. Посадка под таким «зонтиком» происходила достаточно мягко –  оставались неповрежденными даже лампы в фарах, предназначенные для подсветки поверхности во время съемки панорамы окружающего станцию ландшафта.

В 1972 г. «Венера-8»  определила, что освещенность на поверхности  примерно такая, как в сумерки  пасмурного дня на Земле. Спустя семь лет после получения первых черно-белых  панорам удалось увидеть пейзаж Венеры во всей красе – была сделана  цветная панорамная съемка ландшафтов в двух районах планеты при  помощи станций «Венера-13» и «Венера-14». На этот раз панорамы были уже полными  – по 360°. Они показали, что небо Венеры имеет светло-оранжевый цвет. Такой же оттенок и у камней и грунта на поверхности, хотя они  очень-очень темные, почти черные.

На раскаленной  поверхности Венеры воды нет –  ни океанов, ни морей, ни самого маленького озерца, что делает карту планеты  довольно однообразной: куда не кинешь взгляд – кругом суша, земля, без  конца и края, причем она довольно обширная, ее территория в три раза превышает площадь суши на нашей  планете. Радиолокационное картографирование, начатое «Венерами», продолжил американский аппарат Магеллан. Для планирования его съёмок американским исследователям, по их просьбе, были переданы наши материалы. В 1990–1993 годах Магеллан снял всю  поверхность Венеры при высоком  пространственном разрешении.

Сравнительное представление Венеры и Земли  наглядно показывает, насколько могут  различаться две планеты, имеющие  практически одинаковый размер. Становится более ясным, что Земля – гораздо  комфортнее для устойчивого развития жизни, чем Венера.