Zakaj morska voda ne zmrzne? Poskusi z ledom

Pred 4,6 milijarde let so v naši galaksiji začeli nastajati kondenzacije iz oblakov zvezdne snovi. Ko so plini postali gostejši in kondenzirani, so se segrevali in oddajali toploto. Ko sta se gostota in temperatura povečevali, so se začele jedrske reakcije, pri čemer se je vodik pretvoril v helij. Tako je nastal zelo močan vir energije - Sonce.

Hkrati s povečanjem temperature in prostornine Sonca so zaradi kombinacije drobcev medzvezdnega prahu v ravnini, pravokotni na os vrtenja zvezde, nastali planeti in njihovi sateliti. Oblikovanje Osončja se je končalo pred približno 4 milijardami let.

Trenutno ima Osončje osem planetov. To so Merkur, Venera, Zemlja, Mars, Jupiter, Saturn, Uran, Nepton. Pluton je pritlikavi planet in največji znani objekt v Kuiperjevem pasu (ki je velik pas ostankov, podoben asteroidnemu pasu). Po odkritju leta 1930 je veljal za deveti planet. To se je spremenilo leta 2006 s sprejetjem uradne definicije planeta.

Na planetu, ki je najbližje Soncu, Merkurju, nikoli ne dežuje. To je posledica dejstva, da je atmosfera planeta tako redka, da jo je preprosto nemogoče zaznati. In od kod bo prišel dež, če dnevna temperatura na površini planeta včasih doseže 430 stopinj Celzija? Ja, ne bi rad bil tam :)

Toda na Veneri nenehno pada kisli dež, saj oblaki nad tem planetom niso sestavljeni iz oživljajoče vode, temveč iz smrtonosne žveplove kisline. Res je, ker temperatura na površini tretjega planeta doseže 480 stopinj Celzija, kapljice kisline izhlapijo, preden dosežejo planet. Nebo nad Venero prebadajo velike in strašne strele, a iz njih je več svetlobe in ropota kot dežja.

Na Marsu so bili po mnenju znanstvenikov pred davnimi časi enaki naravni pogoji kot na Zemlji. Pred milijardami let je bilo ozračje nad planetom veliko gostejše in možno je, da so te reke napolnile močne padavine. Toda zdaj je nad planetom zelo tanka atmosfera in fotografije, ki jih posredujejo izvidniški sateliti, kažejo, da je površje planeta podobno puščavam jugozahodnih ZDA ali Suhim dolinam na Antarktiki. Ko dele Marsa prizadene zima, se nad rdečim planetom pojavijo tanki oblaki, ki vsebujejo ogljikov dioksid, mrtvo kamenje pa prekrije zmrzal. Zgodaj zjutraj so po dolinah tako goste megle, da se zdi, kot da bo deževalo, a takšna pričakovanja so zaman.

Mimogrede, temperatura zraka čez dan na Mrsi znaša 20 stopinj Celzija. Res je, ponoči lahko pade na - 140 :(

Jupiter je največji med planeti in je velikanska krogla plina! Ta krogla je skoraj v celoti sestavljena iz helija in vodika, vendar je možno, da je globoko v notranjosti planeta majhno trdno jedro, ovito v ocean tekočega vodika. Vendar je Jupiter z vseh strani obdan z barvnimi pasovi oblakov. Nekateri od teh oblakov so celo sestavljeni iz vode, vendar jih praviloma veliko večino tvorijo zmrznjeni kristali amoniaka. Občasno nad planet preletijo močni orkani in nevihte, ki s seboj prinašajo snežne padavine in deževje amoniaka. Tukaj držite čarobno rožo.

Atmosfera planetov in njihovih satelitov - njeno gostoto in sestavo določata premer in masa planetov, oddaljenost od Sonca ter značilnosti njihovega nastanka in razvoja. Dlje ko se planet nahaja od Sonca, bolj hlapne komponente so bile in so zdaj vključene v njegovo sestavo; manjša kot je masa planeta, manjša je njegova sposobnost zadrževanja teh hlapnih snovi itd. Verjetno so zemeljski planeti že dolgo izgubili svojo primarno atmosfero. Planet Merkur, najbližji Soncu, s svojo relativno majhno maso (ne more zadržati molekul z atomsko težo manj kot 40 v gravitacijskem polju) in visoko površinsko temperaturo, praktično nima atmosfere (CO 2 = 2000 atm-cm). ). Obstaja nekakšna atmosferska korona, sestavljena iz žlahtnih plinov - argona, neona in helija. Očitno sta argon in helij radiogena in nenehno vstopata v atmosfero zaradi nekakšne "emanacije" kamnin, ki sestavljajo Merkur, in po možnosti endogenih procesov. Prisotnost neona predstavlja skrivnost. Težko si je predstavljati, da bi lahko bilo v izvorni snovi Merkurja prisotno toliko neona, da bi se lahko še vedno sproščal iz črevesja tega planeta, še posebej, ker na tem planetu ni bilo močnih dokazov o plutonski aktivnosti.

Venera ima najtoplejše in najmočnejše ozračje od vseh zemeljskih planetov. Atmosfera planeta je sestavljena iz 97% CO 2, v njej najdemo N 2 in H 2 0, temperatura na površini doseže 747 + 20 K, tlak (8,83 + 0,15) 10 6 Pa. Atmosfera Venere je najverjetneje posledica njenega notranjega delovanja. A. P. Vinogradov je verjel, da je ves CO 2 v atmosferi Venere posledica razplinjevanja vseh karbonatov pri visoki temperaturi njene površine. Očitno to ni povsem res, ker ni jasno, kako so potem ti karbonati lahko nastali? Malo verjetno je, da je bila površinska temperatura Venere v preteklosti bistveno nižja; malo verjetno je, da je na njenem površju nekoč obstajala hidrosfera, zato karbonati niso mogli nastati. Veljalo je mnenje, da je vso vodo izgubila Venera zaradi disociacije njenih molekul v atmosferi na vodik in kisik, čemur je sledila disipacija vodika v vesolje. Kisik je vstopil v kemične reakcije z ogljikovimi snovmi, kar je privedlo do obogatitve ozračja z ogljikovim dioksidom. Morda je bilo res tako, a potem moramo domnevati prisotnost plutonizma na Veneri, ki zagotavlja dovajanje vedno novih delov snovi iz njenih globin v reakcijsko cono s kisikom, torej na površje, kar naj bi potrjuje tudi podatki, pridobljeni kot rezultat raziskav "Venera-13" in "Venera-14".

Mars ima majhno atmosfero, katere tlak na dnu je, odvisno od pogojev, v območju (2,9-8,8) 10 2 Pa. V območju pristanka postaje Viking-1 je bil atmosferski tlak 7,6-10 2 Pa. Masa Marsovega ozračja na severni polobli je nekoliko večja kot na južni polobli. V ozračju so zaznali majhne količine vodne pare in sledi ozona. Temperatura površine Marsa se spreminja glede na zemljepisno širino in na meji polarnih kap doseže 140-150 K. Temperatura na površini ekvatorialnih območij podnevi je lahko 300 K, ponoči pa pade na 180 K. Največje hlajenje se pojavi na visokih zemljepisnih širinah Marsa med dolgo polarno nočjo. Ko temperatura pade na 145 K, se začne kondenzacija atmosferskega ogljikovega dioksida, vendar še preden ta vodna para zmrzne iz ozračja. Polarne kape Marsa so verjetno sestavljene iz spodnje plasti vodnega ledu, ki je na vrhu prekrit s trdnim ogljikovim dioksidom.

Atmosfere večjih planetov Jupitra, Saturna in Urana sestavljajo vodik, helij, metan; Jupitrova atmosfera je najmočnejša med drugimi zunanjimi planeti. Na podlagi analize foto in IR spektrov so različni modeli odboja svetlobe v atmosferi zunanjih planetov, poleg prevladujočih H 2, CH 4, H 3 in He, komponente kot C 2 H 2, C 2 H 6, odkriti so bili tudi PH 3; Možnosti prisotnosti kompleksnejših organskih snovi ni mogoče izključiti. Razmerje H/He je približno 10, tj. blizu sončnega, razmerje vodikovih izotopov D/H je na primer za Jupiter 2-10~5, kar je blizu medzvezdnega razmerja 1,4-10~. 5. Na podlagi zgoraj navedenega lahko sklepamo, da snov zunanjih planetov ni podvržena jedrskim transformacijam in od nastanka Osončja lahki plini niso bili odstranjeni iz atmosfere zunanjih planetov. Zelo omembe vreden je tudi pojav atmosfere na satelitih zunanjih planetov. Celo Jupitrove lune, kot sta Io in Evropa, z maso, ki je blizu masi Lune, imajo kljub temu atmosfero, še posebej Iojeva luna je obdana z natrijevim oblakom. Atmosferi Ia in Titana imata rdečkast odtenek in ugotovljeno je bilo, da to obarvanost povzročajo različne spojine.

Zemlja- planet v sončnem sistemu, ki se nahaja na razdalji 150 milijonov kilometrov od Sonca. Zemlja se okoli njega vrti s povprečno hitrostjo 29,765 km/s. Polno revolucijo okoli Sonca opravi v obdobju, ki je enako 365,24 povprečnih sončnih dni. Zemljin satelit - Luna, kroži na razdalji 384.400 km. Nagnjenost zemeljske osi glede na ravnino ekliptike je 66° 33" 22", čas vrtenja okoli osi je 23 ur 56 minut 4,1 s. Oblika - geoid, sferoid. Ekvatorialni polmer je 6378,16 km, polarni polmer je 6356,777 km. Površina - 510,2 milijona km 2. Masa Zemlje je 6 * 10 24 kg. Prostornina - 1.083 * 10 12 km 3. Gravitacijsko polje Zemlje določa obstoj atmosfere in sferično obliko planeta.

Povprečna gostota Zemlje je 5,5 g/cm 3 . To je skoraj dvakratna gostota površinskih kamnin (približno 3 g/cm3). Gostota se povečuje z globino. Notranji del litosfere tvori jedro, ki je v staljenem stanju. Študije so pokazale, da je jedro razdeljeno na dve coni: notranje jedro (polmer okoli 1300 km), ki je verjetno trdno, in tekoče zunanje jedro (radij okoli 3400 km). Trdna lupina je tudi heterogena, ima oster vmesnik na globini približno 40 km. To mejo imenujemo Mohorovičičeva ploskev. Območje nad Mohorovičičevim površjem se imenuje lubje, spodaj - plašč. Plašč je tako kot skorja v trdnem stanju, z izjemo posameznih "žepov" lave. Z globino se gostota plašča poveča od 3,3 g/cm 3 na površini Mohorovičića do 5,2 g/cm 3 na meji jedra. Na meji jedra se nenadoma poveča na 9,4 g/cm 3 . Gostota v središču Zemlje se giblje od 14,5 g/cm 3 do 18 g/cm 3 . Na spodnji meji plašča tlak doseže 1.300.000 atm. Pri spustu v rudnike se temperatura hitro dvigne – za okoli 20 °C na 1 kilometer. Temperatura v središču Zemlje očitno ne presega 9000 °C. Ker se hitrost naraščanja temperature z globino v povprečju zmanjšuje, ko se približujemo središču Zemlje, bi morali biti viri toplote koncentrirani v zunanjih delih litosfere, najverjetneje v plašču. Edini možni razlog za segrevanje plašča je radioaktivni razpad. 71 % zemeljske površine zavzemajo oceani, ki tvorijo večji del hidrosfere. Zemlja- edini planet v sončnem sistemu s hidrosfero. Hidrosfera dovaja vodno paro v ozračje. Vodna para z infrardečo absorpcijo ustvari močan učinek tople grede, saj zviša povprečno temperaturo zemeljskega površja za približno 40°C. Prisotnost hidrosfere je imela odločilno vlogo pri nastanku življenja na Zemlji.

Kemična sestava zemeljske atmosfere na morski gladini je sestavljena iz kisika (približno 20 %) in dušika (približno 80 %). Zdi se, da se trenutna sestava Zemljinega ozračja zelo razlikuje od prvotne sestave, ki se je zgodila pred 4,5 * 10 9 leti, ko je nastala skorja. Biosfera - rastline, živali in mikroorganizmi - pomembno vpliva tako na splošne značilnosti planeta Zemlje kot na kemično sestavo njegove atmosfere.

Luna

Premer Lune je 4-krat manjši od Zemljinega, njena masa pa 81-krat manjša. Luna- nebesno telo, ki se nahaja najbližje Zemlji kot druga.

Gostota Lune je manjša od gostote Zemlje (3,3 g/cm3). Nima jedra, vendar ohranja konstantno temperaturo v svojih globinah. Na površju so bile zabeležene pomembne temperaturne spremembe: od +120 °C na podsončni točki Lune do -170 °C na nasprotni strani. To je razloženo, prvič, z odsotnostjo atmosfere, in drugič, s trajanjem lunarnega dneva in lunarne noči, ki je enaka dvema zemeljskima tednoma.

Relief lunine površine vključuje nižine in gorata območja. Tradicionalno se nižine imenujejo "morja", čeprav niso napolnjene z vodo. Z Zemlje so "morja" vidna kot temne lise na površini Lune. Njihova imena so precej eksotična: Morje mraza, Ocean neviht, Moskovsko morje, Morje kriz itd.

Gorska območja zavzemajo večino lunine površine in vključujejo gorske verige in kraterje. Imena številnih luninih gorskih verig so podobna tistim na Zemlji: Apenini, Karpati, Altaj. Najvišje gore dosežejo višino 9 km.

Kraterji zavzemajo največjo površino lunine površine. Nekateri od njih imajo premer približno 200 km (Clavius ​​​​in Schickard). nekatere so nekajkrat manjše (Aristarchus, Anaximaea).

Lunino površje je najbolj primerno za opazovanje z Zemlje na mestih, kjer mejita dan in noč, to je v bližini terminatorja. Na splošno je z Zemlje mogoče videti le eno poloblo Lune, vendar so možne izjeme. Ker se Luna po svoji orbiti giblje neenakomerno in njena oblika ni strogo sferična, opazimo njena periodična nihala podobna nihanja glede na središče mase. To vodi do dejstva, da je približno 60% lunine površine mogoče opazovati z Zemlje. Ta pojav se imenuje libracija Lune.

Luna nima atmosfere. Skozenj zvoki ne potujejo, ker ni zraka.

Lunine mize

Luna nima svojega sijaja. zato je vidna le na delu, kamor padajo sončni žarki ali tisti, ki jih odbija Zemlja. To pojasnjuje lunine faze. Vsak mesec se Luna, ki se giblje po orbiti, prebije med Zemljo in Soncem ter nas obrne s svojo temno stranjo (mlada luna). Nekaj ​​dni kasneje se na zahodnem nebu pojavi ozek krajec mlade Lune. Preostali del luninega diska je trenutno slabo osvetljen. Po 7 dneh pride prva četrtina, po 14-15 - polna luna. 22. dan opazujemo zadnjo četrtino, po 30 dneh pa spet nastopi polna luna.

Raziskovanje lune

Prvi poskusi preučevanja Lunine površine so se zgodili precej dolgo nazaj, vendar so se neposredni leti na Luno začeli šele v drugi polovici 20. stoletja.

Leta 1958 je na površju Lune pristalo prvo vesoljsko plovilo, leta 1969 pa so na njej pristali prvi ljudje. To sta bila ameriška kozmonavta N. Armstrong in E. Oldrn, ki ju je tja odpeljalo vesoljsko plovilo Apollo 11.

Glavni cilji poletov na Luno so bili odvzem vzorcev tal in proučevanje topografije Luninega površja. Fotografije nevidne strani Lune sta prvi posneli sondi Luna-Z in Luna-9. Vzorce tal so vzeli Luna-16, Luna-20 itd.

Plima in oseka morja na Zemlji.

Na Zemlji se visoka in oseka v povprečju izmenjujeta vsakih 12 ur in 25 minut. Pojav oseke in oseke je povezan s privlačnostjo Zemlje k ​​Soncu in Luni. Toda zaradi dejstva, da je razdalja do Sonca prevelika (150 * 10 6 km), so sončne plime veliko šibkejše od luninih.

Na delu našega planeta, ki je obrnjen proti Luni, je sila težnosti večja, v obrobni smeri pa manjša. Zaradi tega se vodna lupina Zemlje razteza vzdolž črte, ki povezuje Zemljo z Luno. Zato se na delu Zemlje, ki je obrnjen proti Luni, voda Svetovnega oceana izboči (nastane plima). Vzdolž kroga, katerega ravnina je pravokotna na premico Zemlja-Luna in poteka skozi središče Zemlje, se nivo vode v Svetovnem oceanu znižuje (pojavi se oseka).

Plimovanje upočasnjuje vrtenje Zemlje. Po izračunih znanstvenikov zemeljski dan včasih ni bil daljši od šest ur.

Merkur

• Oddaljenost od Sonca - 58 * 10 6 km
• Povprečna gostota - 54.200 kg / m3
• Masa - 0,056 Zemljine mase
• Obdobje kroženja okoli Sonca je 88 zemeljskih dni.
• Premer - 0,4 premera Zemlje
• Sateliti - ne

• Fizični pogoji:

• Najbližji planet Soncu
• Ni vzdušja
• Površje je posejano s kraterji
• Dnevno temperaturno območje je 660°C (od +480°C do -180°C)
• Magnetno polje je 150-krat šibkejše od zemeljskega

Venera

• Oddaljenost od Sonca - 108 * 10 6 km
• Povprečna gostota - 5240 kg / m 3
• Masa - 0,82 zemeljske mase
• Obdobje kroženja okoli Sonca je 225 zemeljskih dni
• Obdobje vrtenja okoli lastne osi je 243 dni, obratna rotacija
• Premer - 12.100 km
• Sateliti - ne

Fizični pogoji

Ozračje je gostejše od zemeljskega. Atmosferska sestava: ogljikov dioksid - 96 %, dušik in inertni plini > 4 %, kisik - 0,002 %, vodna para - 0,02 %. Tlak je 95-97 atm, temperatura na površini je 470-480 ° C, kar je posledica prisotnosti učinka tople grede. Planet obdaja plast oblakov, sestavljena iz kapljic žveplove kisline, pomešane s klorom in žveplom. Površje je večinoma gladko, z majhnim številom grebenov (10 % površine) in kraterjev (17 % površine). Tla so bazaltna. Ni magnetnega polja.

Mars

• Oddaljenost od Sonca - 228 * 10 6 km
• Povprečna gostota - 3950 kg / m3
• Masa - 0,107 zemeljske mase
• Obdobje kroženja okoli Sonca je 687 zemeljskih dni.
• Obdobje vrtenja okoli lastne osi je 24 ur 37 minut 23 s
• Premer - 6800 km
• Sateliti - 2 satelita: Phobos, Deimos

Fizični pogoji

Ozračje je redčeno, pritisk je 100-krat manjši kot na Zemlji. Atmosferska sestava: ogljikov dioksid - 95%, dušik - več kot 2%. kisik - 0,3%, vodna para - 1%. Dnevno temperaturno območje je 115°C (od +25°C podnevi do -90°C ponoči). V ozračju opazimo redke oblake in meglo, kar kaže na sproščanje vlage iz rezervoarjev podtalnice. Površje je posejano s kraterji. Prst vsebuje fosfor, kalcij, silicij in železove okside, ki dajejo planetu rdečo barvo. Magnetno polje je 500-krat šibkejše od zemeljskega.

Jupiter

• Oddaljenost od Sonca - 778 * 10 6 km
• Povprečna gostota - 1330 kg / m 3
• Masa - 318 zemeljskih mas
• Obdobje kroženja okoli Sonca je 11,86 leta
• Obdobje vrtenja okoli svoje osi je 9 ur 55 minut 29 s
• Premer - 142.000 km
• Sateliti - 16 satelitov. Največji so Io, Gunnmed, Callisto, Europa
• 12 satelitov se vrti v eno smer in 4 - v nasprotno smer

Fizični pogoji

Atmosfera vsebuje 90 % vodika, 9 % helija in 1 % drugih plinov (večinoma amoniaka). Oblaki so narejeni iz amoniaka. Jupitrovo sevanje je 2,9-krat večje od energije, ki jo prejme od Sonca. Planet je na polih močno sploščen. Polmer je za 4400 km manjši od ekvatorialnega. Na planetu se oblikujejo veliki cikloni z življenjsko dobo do 100 tisoč let. Velika rdeča pega, opažena na Jupitru, je primer takega ciklona. Središče planeta ima lahko trdno jedro, čeprav je večina planeta tekoča. Magnetno polje je 12-krat močnejše od zemeljskega.

Saturn

• Oddaljenost od Sonca - 1426 * 10 6 km
• Povprečna gostota - 690 kg / m3
• Masa - 95 zemeljskih mas
• Obdobje kroženja okoli Sonca je 29,46 let
• Obdobje vrtenja okoli svoje osi je 10 ur 14 minut
• Premer - 50.000 km
• Sateliti - približno 30 satelitov. Večina je ledenih.
• Nekateri: Pandora, Prometej, Janus, Epimetej, Diona, Helena, Mimas, Enzelau, Tefne, Rhea, Titan, Yanet, Phoebe.

Fizični pogoji

Atmosfera vsebuje vodik, helij, metan in amoniak. Od Sonca prejme 92-krat manj toplote kot Zemlja in odbije 45 % te energije. Proizvede 2-krat več toplote, kot je prejme. Saturn ima prstane. Prstani so razdeljeni na stotine posameznih obročev. Odkril X. Huygens. Obroči niso trdni. Imajo meteoritno strukturo, torej so sestavljeni iz trdnih delcev različnih velikosti. Magnetno polje je primerljivo z zemeljskim.

Uran

• Oddaljenost od Sonca - 2869 * 10 6 km
• Povprečna gostota - 1300 kg / m 3
• Masa - 14,5 zemeljske mase
• Obdobje kroženja okoli Sonca je 84,01 leta
• Obdobje revolucije okoli lastne osi -16 ur 48 minut
• Ekvatorialni premer - 52.300 km
• Sateliti - 15 satelitov. Nekateri izmed njih so: Oberon (najbolj oddaljen in drugi največji), Miranda, Cordelia (najbližje planetu), Ariel, Umbriel, Titania
• 5 satelitov se giblje v smeri vrtenja planeta blizu ravnine njegovega ekvatorja v skoraj krožnih orbitah, 10 kroži okoli Urana znotraj orbite Mirande

Fizični pogoji

Atmosferska sestava: vodik, helij, metan. Atmosferska temperatura -150°C po radijskem sevanju. V ozračju so zaznali oblake metana. Notranjost planeta je vroča. Os vrtenja je nagnjena pod kotom 98°. Najdenih je bilo 10 temnih obročev, ločenih s presledki. Magnetno polje je 1,2-krat šibkejše od zemeljskega in sega do 18 radijev. Obstaja sevalni pas.

Neptun

• Oddaljenost od Sonca - 4496 * 10 6 km
• Povprečna gostota - 1600 kg / m 3
• Masa - 17,3 zemeljske mase
• Obdobje kroženja okoli Sonca je 164,8 let
• Sateliti - 2 satelita: Triton, Nereid

Fizični pogoji

Atmosfera je obsežna in je sestavljena iz vodika (50%), helija (15%), metana (20%), amoniaka (5%). Temperatura ozračja je po izračunih okoli -230°C, po radijskem sevanju pa -170°C. To kaže na vročo notranjost planeta. Neptun je 23. septembra 1846 odkril I. G. Gallev z berlinskega observatorija z uporabo izračunov astronoma J. J. Le Verrierja.

Pluton

• Oddaljenost od sonca - 5900 * 10 6
• Povprečna gostota - 1000-1200 kg / m3
• Masa - 0,02 zemeljske mase
• Obdobje revolucije okoli Sonca je 248 let
• Premer - 3200 km
• Obdobje vrtenja okoli svoje osi je 6,4 dni
• Sateliti - 1 satelit - Charon, je leta 1978 odkril J. W. Krnsty iz mornariškega laboratorija v Washingtonu.

Fizični pogoji

Vidnih znakov ozračja ni bilo zaznati. Nad površjem planeta je najvišja temperatura -212°C, najnižja pa -273°C. Plutonovo površje naj bi bilo prekrito s plastjo metanskega ledu, možen pa je tudi vodni led. Gravitacijski pospešek na površini je 0,49 m/s 2 . Plutonova orbitalna hitrost je 16,8 km/h.

Pluton je leta 1930 odkril Clyde Tombaugh in ga poimenoval po starogrškem bogu podzemlja, ker je slabo osvetljen s Soncem. Po starih Grkih je Haron prevoznik mrtvih v kraljestvo mrtvih čez reko Stiks.