Положение Земли.

Положение Земли в мировом пространстве и строение Солнечной системы.

Земля — третья от Солнца планета Солнечной системы. В состав Солнечной системы входят: Солнце, девять больших планет (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон) со спутниками, очень большое количество (несколько тысяч) малых планет (астероидов), кометы, массы рассеянного газа и пыли, причем размер твердых частиц — «пылинок»— меняется в весьма широких пределах: от долей миллиметра до десятков и сотен метров в поперечнике. Эти твердые частицы получили название метеорных тел. Часто они образуют рои, двигающиеся в пространстве по общей орбите, и тогда их называют метеорными потоками. Размеры Солнечной системы огромны. Диаметр ее составляет 12 млрд. км. Световой луч, распространяющийся со скоростью 300 000 км/сек, пересечет ее только за 11 ч. Основные характеристики планет Солнечной системы сведены в табл.

Основные характеристики Солнца и планет Солнечной системы

Небесные тела Масса * Экваториальный диаметр, км Сжатие Плотность, г/см" Период вращения вокруг своей оси Число спутников у планет
Солнце

331 950

1 390 600

1,4

25 земных суток (на экваторе)

Меркурий

0,05

5 000

5,7

59 суток

Венера

0,82

12 400

4,9

243 суток

Земля

1,00

12 742

1/298

5,5

23 ч 56 мин 4 сек

1

Марс

0,11

6 770

1/192

4,0

24 ч 37 мин 23 сек

2

Юпитер

318,0

162 650

1/16

1,3

9 ч 50 мин

12

Сатурн

94,9

112 600

1/10

0,6

10 ч 14 мин

10

Уран

14,66

51 000

1/18

1,5

10ч42мин

5

Нептун

17,16

50 000

1/50

2,1

15 ч 48 мин

2

Плутон

0,8 (?)

61000 (?)

?

7,8 (?)

153 суток (?)

* Масса Земли принята за единицу.

Взаимное расположение планет Солнечной системы позволяет более наглядно представить следующая модель: если уменьшить Землю до размеров булавочной головки, то Солнце приобретет размер футбольного мяча, отстоящего от Земли на 15 м; тогда Юпитер станет большой горошиной, удаленной от «футбольного мяча»-Солнца на 75 м, а Плутон — песчинкой в полукилометре от «мяча»-Солнца. В этом масштабе ближайшую к Солнцу звезду пришлось бы изобразить другим футбольным мячом, удаленным на 3200 км. Более точно относительные размеры планет Солнечной системы и их расстояние до Солнца (с учетом масштаба) приведены в табл.

Относительные размеры Солнца и планет Солнечной системы (в масштабе 15 000 км в 1 мм)

Солнце и планеты Диаметр Расстояние от Солнца Планеты Диаметр Расстояние от Солнца
Солнце

90 мм

Юпитер

10 мм

52 м

Меркурий

1/Змм

4 м

Сатурн

8 м

100 м

Венера

1 мм

Уран

3 м

196 м

Земля

1 мм

10 м

Нептун

4 м

300 м

Марс

1/2 мм

16 м

Плутон

1/2мм

400 м

Солнце — одно из звезд нашей галактики — звездного «острова», состоящего из десятков миллиардов звезд. Если нашу галактику мысленно уменьшить до размеров Земли, то Солнце в ней станет мельчайшей песчинкой, диаметром около 0,02 мм. Другие звезды тоже станут песчинками разных размеров, удаленными друг от друга в среднем на полкилометра. Только самые крупные звезды (красные гиганты) в этом масштабе имели бы в поперечнике около 1 см.

Наша галактика — лишь одна из многих миллионов галактик, разбросанных в пространстве на расстояниях, в среднем превышающих их поперечники в 50 раз. Многие галактики образуют группы или скопления (сверхгалактики). Возраст нашей галактики достигает 10 млрд. лет. Возраст нашего Солнца около 5 млрд. лет, возраст Земли, по-видимому, близок к возрасту Солнца (около 4,5 млрд. лет).

Неподвижность звезд нашей галактики относительно Солнца это лишь видимость, связанная с огромными размерами самой галактики. В действительности звезды находятся в постоянном движении относительно центра галактики. По-видимому, наше Солнце совершает полный оборот вокруг центра галактики за 180—200 млн. лет. Эту величину иногда называют галактическим годом. Если мысленно ускорить шкалу времени и представить себе, что галактический год равен земному году, то наша галактика стала бы выглядеть как гигантское вращающееся фейерверочное колесо, центральные части которого вращались бы быстро, а внешние — с гораздо меньшей скоростью. При этом структура спиральных ветвей галактики менялась бы почти на глазах, и каждую минуту в этом сверкающем колесе вспыхивали бы новые искры, отмечающие взрывы сверхновых звезд. Наше Солнце находится в одной из периферических спиральных ветвей галактики.

Основные особенности нашей Солнечной системы (рис. ) следующие.

1. Центром системы является Солнце. Вокруг него вращаются девять больших планет, кольцо астероидов между орбитами Марса и Юпитера, большое число комет и метеорных частиц, массы рассеянного газа и пыли.

  1. Почти все вещество Солнечной системы заключено в Солнце (99,86%).
  2. Орбиты больших планет — эллипсы, мало отличающиеся от окружностей. Астероиды движутся по вытянутым эллипсам. Особенно сильно вытянуты орбиты комет.
  3. Плоскости орбит девяти больших планет и плоскость солнечного экватора почти совпадают между собой. Исключение составляет орбита Плутона, наклоненная к главной плоскости Солнечной системы под углом 17°.
  4. Почти все вращения (вокруг Солнца и вокруг собственной оси) в Солнечной системе происходят в одном направлении.
  5. В расстояниях планет от Солнца наблюдается определенная закономерность; каждая последующая планета отстоит от Солнца в два раза дальше, чем предыдущая.
  6. Планеты принято подразделять на внутренние, ближайшие к Солнцу, и внешние, расположенные на больших расстояниях. Внутренние планеты отличаются от внешних высокой плотностью, сравнительно небольшими размерами, меньшими скоростями их вращения вокруг осей, меньшим количеством спутников.
  7. Планеты, обладающие ничтожной частью массы Солнечной системы, равной одной семисотой ее доле, обладают 98% всего количества вращения в Солнечной системе.

Солнце. По современным данным, Солнце представляет собой огромный шар пылающей плазмы, в котором идут ядерные реакции. По объему Солнце в 1300 тыс. раз больше Земли, по массе же оно больше Земли в 330 тыс. раз. Следовательно, Солнце состоит из менее плотного вещества, чем Земля. Средняя плотность Солнца составляет 1,411г/см3. Температура поверхности Солнца 6000° С. В наружной оболочке Солнца непрерывно протекает ядерная реакция превращения водорода в гелий. 1 м2 солнечной поверхности излучает в мировое пространство в секунду энергию, эквивалентную 85 тыс. л. с. Энергия, излучаемая всей поверхностью Солнца в секунду, эквивалентна 517 000 триллионам л. с. Количество тепла, излучаемого Солнцем, так велико, что им можно было бы испарить воду всех морей и океанов Земли в течение 1 мин. Земля получает лишь ничтожную долю солнечной энергии — немного меньше одной двухмиллиардной части. Но и эта ничтожная часть солнечной энергии является источником жизни на Земле.

Температура Солнца от поверхности к центру быстро возрастает и в центре достигает примерно 20 000 000° С. При столь исключительно высокой температуре в недрах Солнца электроны, по-видимому, отделены от атомных ядер и существуют отдельно от них. Это создает благоприятные условия для ядерных реакций внутри Солнца. Солнечный спектр позволил определить химический состав солнечной атмосферы, в которой открыты 66 элементов периодической системы Менделеева. На водород по массе в ней приходится более 54%, на гелий — 45%. По теоретическим расчетам недра Солнца состоят из 50% водорода и 40% гелия. Высокая температура Солнца обусловливает исключительно высокую яркость светила, а также наличие колоссальных вихревых явлений на поверхности Солнца, образующих вечно волнующийся огненный океан.

Но как ни велико Солнце, оно все же является лишь рядовой звездой. По массе большая часть звезд мало отличается от Солнца; по светимости оно относится к «желтым карликам», а по размерам многие звезды во много раз больше Солнца. Звезда Антарес (в созвездии Скорпиона) по объему в 90 млн. раз превосходит Солнце. Если мысленно перенести Антарес на место Солнца, то планеты Меркурий, Венера, Земля и Марс оказались бы внутри этой звезды.

Планeты. Семья планет, окружающих Солнце, распадается на две группы. Близ Солнца находятся четыре небольшие планеты: Меркурий, Венера, Земля и Марс. На значительно больших расстояниях находятся четыре крупные планеты: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Одиноко, вдали от Солнца вращается совсем плохо изученная, сравнительно недавно открытая, небольшая планета Плутон (Плутон открыт 13 марта 1930 г.). Между орбитой Марса, самой внешней из меньших планет, и орбитой Юпитера, самой внутренней из больших, имеется широкий промежуток, заполненный орбитами тысяч крошечных планет — астероидов (иногда их называют планетоидами). По отношению к орбите Земли планеты подразделяются на внутренние и внешние. Внутренние (Меркурий и Венера) движутся внутри орбиты Земли и видны на небесном своде невдалеке от Солнца. Поэтому они, подобно Луне, обладают фазами и чаще видны в телескопы в виде полумесяцев. Внешние планеты (Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон) вращаются за пределами земной орбиты; их можно видеть на любом угловом расстоянии от Солнца.

Меркурий. Только в 1965 г. астрономам удалось доказать, что Меркурий обладает собственным вращением вокруг оси. Радиолокация позволила установить, что его сутки равны 59 земным. Эта маленькая планета плывет вокруг Солнца, медленно поворачиваясь и подставляя его лучам не одно полушарие, как считалось до 1965 г., а всю свою поверхность. В 1974 г. американская автоматическая космическая станция «Маринер-10» прошла вблизи Меркурия и передала на Землю фотографии его поверхности и ряд телеметрических данных относительно физических условий на ближайшей к Солнцу планете. Поверхность Меркурия оказалась покрыта кратерами различных размеров; многие из них находятся внутри более крупных кратеров; помимо кратеров видны и линейные структуры, по-видимому, представляющие собой крупные разломы коры. У Меркурия оказалась и атмосфера, состоящая из гелия и аргона, но очень разреженная (примерно в сто миллиардов раз менее плотная, чем земная). По-видимому, поверхностная оболочка Меркурия состоит из легких пористых пород, а внутри находится плотное ядро, похожее на земное. Температура на поверхности планеты в разгар меркурианского дня достигает 430° С, однако за терминатором на неосвещенной стороне она сразу падает до —130° С. Пока еще ни на одной из планет Солнечной системы не наблюдалось таких «суточных» перепадов температур.

Венера. За последнее десятилетие далеко продвинулось и изучение ближайшей соседки Земли — загадочной Венеры, поверхность которой постоянно скрыта мощным облачным слоем; в нем еще не удалось наблюдать разрывов.

11 марта 1966 г. советская автоматическая станция «Венера-3» доставила на планету Венеру вымпел с гербом СССР, а 18 октября 1967 г. спускаемый аппарат станции «Венера-4» плавно опустился на поверхность этой планеты и передал первые сведения об ее атмосфере. Изучение венерианской атмосферы было продолжено в 1969 г. станциями «Венера-5» и «Венера-6». В 1970 и 1972 гг. на поверхность Венеры совершили посадку спускаемые аппараты автоматических станций «Венера-7» и «Венера-8». Оказалось, что мощная и плотная атмосфера планеты состоит из углекислого газа (97%), азота (не более 2%), кислорода (менее 1%) и аммиака (0,01—0,1%); содержание водяного пара близ облачного слоя менее 1 %. В районе места посадки аппарата «Венера-8» температура у поверхности планеты была 470 ± 8° С, а атмосферное давление 90 ± 1,5 кгс/см2. Плотность грунта в этом районе менее 1,5 г/см3; по соотношению и содержанию радиоактивных элементов (К, U, Th) грунт по составу соответствует земным гранитоидным породам. Дипольный момент магнитного поля Венеры не более 0,0003 дипольного магнитного поля Земли (период вращения Венеры около 230 земных суток, причем направление вращения обратное земному).

В октябре 1975 г. окрестностей Венеры достигли советские автоматические станции «Венера-9» и «Венера-10». Их спускаемые аппараты были снабжены фотографирующими устройствами и передали на Землю первые снимки поверхности Венеры. Оказалось, что свет, и достаточно яркий, проникает к поверхности планеты через покров ее облаков. На снимках хорошо видно, что участки посадок сильно различаются: на одном — нагромождения остроугольных обломков горных пород, свидетельствующие о каких-то недавних изменениях, может быть связанных с вулканическим взрывом; на другом — обломки со сглаженными краями, вероятно, измененные длительным воздействием горячей и плотной венерианской атмосферы.

Таким образом, на ближайшей соседке Земли мертвый, непригодный для жизни мир: ядовитая атмосфера, жара, при которой плавятся некоторые металлы (например, олово, свинец), чудовищные давления. «Климат», как в автоклаве. Не исключено, что Венера переживает сейчас этапы истории, сопоставимые с архейской эрой Земли. В этом случае ее плотная, еще непригодная для развития жизни атмосфера может быть продуктом гигантских вулканических извержений, которые идут под покровом облачного слоя.

Луна — естественный спутник Земли. Она также представляет собой небольшую планету, причем систему Земля — Луна можно рассматривать в качестве двойной планеты. Благодаря фотографиям из космоса и посадкам на ее поверхность Луна является сейчас наиболее изученным космическим телом в ближайших окрестностях нашей планеты.

3 февраля 1966 г. советская станция «Луна-9» впервые совершила мягкую посадку на Луну и передала на Землю панораму лунной поверхности. В том же году космический аппарат «Луна-10» стал первым искусственным спутником Луны, а в 1968 г. советская автоматическая станция «Зонд-5» облетела Луну и возвратилась на Землю. Месяц спустя такой же полет совершил американский корабль «Аполлон-8» с тремя космонавтами на борту.

Первыми людьми, ступившими на Луну, были американские космонавты H. Амстронг и Э. Олдрин, которые достигли ее поверхности на космическом корабле «Аполлон-11» 20 июля 1969 г.

24 сентября 1970 г. советская автоматическая станция «Луна-16», совершив посадку, пробурила скважину на «дне» моря Изобилия и доставила на Землю пробу лунного грунта. 17 ноября 1970 г. на Луну опустилась автоматическая лаборатория «Луноход-1», проработавшая там 10 месяцев.

За время с 20 июля 1969 г. по 11 декабря 1972 г. американские космонавты 6 раз побывали на Луне. Ими были установлены там научные приборы (сейсмографы, магнитометры, лазерные отражатели) и доставлено на Землю около 400 кг образцов лунных пород.

Информация, собранная в результате советских и американских исследований Луны, дала ценнейшие сведения о ее строении и составе. Составлены подробные карты рельефа лунной поверхности. Доказано, что характерные для лунного ландшафта кольцевые структуры и кратеры обязаны своим происхождением как падению метеоритов, так и вулканическим извержениям. Среди пород, обнажающихся на поверхности Луны, определены базальты, анортозиты, анортозитовые габбро. Рыхлый покров Луны (реголит) по составу отвечает базальтам. Кроме того, в реголите встречаются кусочки метеоритного железа и каменных метеоритов, а также спекшиеся и оплавленные при взрывах метеоритов частицы грунта. Возраст образцов лунных пород пока определен в пределах от 3,125 до 4,240 млрд. лет, т. е. сопоставим с возрастом древнейших пород Земли. По данным установленных на Луне сейсмографов, лунная кора имеет мощность 60 км, толщину мантии 960 км, диаметр ядра равен 1500 км. Ядро, по-видимому, твердое. Напряженность магнитного поля Луны в 1000 раз меньше земной, а изучение гравитационного поля показало, что «круглые моря» на видимой стороне Луны характеризуются положительными аномалиями силы тяжести, за что их назвали «масконами», т. е. отличающимися концентрацией массы.

Сейсмографы, установленные на Луне, зафиксировали ряд резких движений лунной коры, по-видимому, представляющих собой лунотрясения, связанные с внутренними процессами тектонического характера. Таким образом, Луна отнюдь не является «мертвой» планетой, внутренняя активность которой полностью исчерпала себя. Об этом же свидетельствует и выделение вулканических газов из некоторых лунных кратеров; признаки вулканической деятельности на Луне впервые были установлены пулковским астрономом профессором H. А. Козыревым. Скорее всего, кратеры и кольцевые структуры Луны (а также и других планет земной группы) гетерогенны; часть их связана с падением крупных метеоритов, другие же вулканического происхождения.

Марс. Космическая эра Земли открыла совершенно новую страницу в изучении Марса. Сведения, переданные автоматическими космическими станциями, коренным образом изменили многие, казалось бы, надежно обоснованные представления об этой планете. В 1965 г. американская станция «Маринер-4» выявила на Марсе «лунный рельеф» с многочисленными кратерами и не обнаружила никаких следов «каналов»,некогда«открытых» Скиапарелли. В 1969 г. сведения о поверхности Марса были дополнены прекрасными телевизионными изображениями, переданными станциями «Маринер-6» и «Маринер-7», подтвердившими сходство рельефа этой планеты с рельефом Луны и вместе с тем показавшими, что Марс вовсе не «увеличенная Луна», он отличается от нее рядом специфических черт. Спускаемые аппараты советских космических станций-спутников «Марс-2» и «Марс-3» достигли поверхности планеты в конце 1971 г. Советские станции, а также американская автоматическая станция «Маринер-9» передали много ценнейших сведений о краевой планете.

Атмосфера Марса почти целиком состоит из углекислого газа; в нижней части атмосферы обнаружено небольшое количество паров воды, а в полярных областях — в малых количествах озон. Масса атмосферы не превышает 1% земной, причем в северном полушарии она, по-видимому, больше, чем в южном (атмосферное давление на поверхности в южном полушарии 0,003— 0,004, в северном — 0,008—0,009 кгс/см2. Средняя температура на Марсе —57°С, причем имеют место резкие суточные колебания (на поверхности экваториальных областей днем +30° С, ночью до —90° С). Неравномерный разогрев поверхности вызывает общую циркуляцию атмосферы и сильные ветры (скорость 50 м/сек и более); последние сопровождаются пылевыми бурями, поднимающими в атмосферу более миллиарда тонн пыли. Пыль в атмосфере планеты создает своеобразный «антипарниковый эффект»: пылевые облака непрозрачны для солнечного и прозрачны для марсианского излучения; поэтому поверхность планеты дополнительно охлаждается. Пылевые облака Марса имеют инфракрасный спектр, характерный для силикатных частиц. Состав поверхностного слоя Марса по современным данным представлен силикатами с примесью гидроокислов железа.

Станцией «Маринер-9» на поверхности Марса были выявлены четыре группы кольцевых кратеров различной формы, очень похожих на кальдеры земных вулканических щитов, но отличающихся огромными размерами. Считается, что один из них — Никс Олимпика (Nix Olympica) — самая большая вулканическая кальдера в Солнечной системе. Судя по сохранности рельефа, вулканы Марса очень молоды. Их возраст исчисляется десятками или сотнями миллионов лет, и, следовательно, вулканы на Марсе существовали еще в недавнем геологическом прошлом. Другой характерной особенностью рельефа Марса является гигантская рифтовая долина, вытянутая вдоль 80° марсианской долготы на тысячи километров при ширине около 100 км и глубине в несколько километров. Сенсационным открытием «Маринера-9» было обнаружение на Марсе извилистых сухих русел, образование которых, по мнению американских геологов, можно объяснить лишь воздействием потоков воды на рельеф. Считается, что русловые потоки воды текли на Марсе в сравнительно недавнее время, и наблюдаемый сегодня Марс не был таким всегда. Подтверждением этих выводов является наличие обширных выровненных областей, окружающих полярные шапки, которые лишены кратеров и гор и подвергались сильной эрозии, хотя толщина полярных шапок на полюсах не превышает нескольких сантиметров. Допускается, что в недавнем прошлом на полюсах существовали обширные ледники.

Спутники Марса — Фобос и Деймос — оказались каменистыми, сильно изрытыми кратерами, образованиями неправильной формы. Пока неясно, захваченные ли это астероиды, или остатки материала, из которого образован Марс, но это не искусственные сооружения древней цивилизации, как считалось иногда раньше.

Юпитер. В декабре 1973 г. в 130 000 км от поверхности самой большой планеты Солнечной системы прошел «Пионер-10», запущенный с Земли в начале марта 1972 г. Сведения, переданные «Пионером-10», показали что Юпитер окружен мощными поясами радиации, которые в 10 000 раз интенсивнее земных, но имеют более уплощенную форму. Внешний пояс отмечен в 8 млн. км от поверхности планеты. У Юпитера мощное магнитное поле сложного строения. Полярность магнитного поля Юпитера противоположна земному, а его магнитная ось наклонена на 11° к оси вращения и смещена относительно центра планеты. У Юпитера предполагается очень мощная атмосфера, в нижних горизонтах которой давление должно достигать сотен тысяч атмосфер. В ее составе, по-видимому, преобладают водород, аммиак и метан. Спектрометры «Пионера-10» обнаружили в атмосфере Юпитера также гелий, содержание которого доходит до 27%. Не зарегистрировано заметного различия температур на дневном и ночном полушариях планеты, что говорит о сильном динамическом перемешивании атмосферы.

Юпитер испускает тепла в два раза больше, чем получает от Солнца. По-видимому, часть энергии идет из недр планеты, может быть, за счет продолжающегося гравитационного сжатия. Даже при наблюдениях в телескопы с Земли Юпитер выглядит полосатым. Оказалось, что темные полосы Юпитера теплее светлых зон. Образование этих полос, вероятно, следует связывать с нисходящими и восходящими движениями в атмосфере планеты. В 1959 г. было установлено, что Юпитер обладает собственным мощным радиоизлучением. Модель этого излучения пока неясна. Не исключено, что радиосигналы Юпитера порождаются взаимодействием мощной раскаленной газовой струи гигантского вулкана с заряженными облаками в атмосфере планеты. Таким образом, под ядовитой аммиачно-метановой оболочкой Юпцтера продолжаются какие-то весьма интенсивные процессы, существа которых мы еще не поняли. Масса Юпитера огромна, и нельзя исключить того, что в недрах этой планеты-гиганта идут ядерные преобразования вещества. В таком случае Юпитер оказался бы промежуточным звеном в цепи космических тел — промежуточным между звездой и планетой: уже не планета, но еще и не солнце.

Об остальных больших планетах — Сатурне, Уране и Нептуне — достоверных данных пока очень мало. Особенностью Сатурна является его кольцо, по-видимому, состоящее из твердых частиц. Сам Сатурн похож на Юпитер: те же цветные облака-пятна и те же полосы в атмосфере, состоящей из водорода, метана, аммиака. Имеется сильное магнитное поле и собственное радиоизлучение. Любопытной особенностью Урана, отличающей его от других планет нашей системы, является то, что экватор этой планеты наклонен к плоскости орбиты на 98°. Таким образом, ось вращения Урана расположена почти вдоль его орбиты; так «лежа на боку» и быстро вращаясь вокруг своей собственной оси (сутки Урана продолжаются всего 10 ч 42 мин), Уран за 84 земных года совершает оборот вокруг Солнца. Период обращения Нептуна еще больше — 165 земных лет. С Земли Нептун выглядит, как звезда восьмой величины.

По мнению большинства астрономов, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун имеют много общего в своем строении. О Плутоне достоверных сведений еще меньше. По-видимому, он невелик, но обладает значительной массой и высокой плотностью, превосходящей плотность всех иных планет Солнечной системы. Полный оборот вокруг Солнца он совершает за 248 земных лет. С момента открытия он успел пролететь лишь небольшую часть своей орбиты. Эта орбита более вытянута, чем у других планет (ее эксцентриситет 0,248), поэтому Плутон временами подлетает к Солнцу ближе, чем Нептун.

Планетоиды (астероиды) имеют очень вытянутые орбиты, и большая часть их делает полный оборот вокруг Солнца в течение трех земных лет. По форме большинство астероидов напоминает скалоподобные угловатые обломки, похожие на крупные метеориты. Сходство подтверждается и другими их свойствами, например отражательной способностью, которая, по данным А. Л. Кринова, почти одинаковая у астероидов и метеоритов. В настоящее время известно несколько тысяч астероидов, которые занумерованы, причем свыше тысячи получили собственные имена. Наиболее крупными являются Церера (диаметр 770 км), открытая в 1801 г. Д. Пиацци, Паллада (диаметр 490 км), Веста (диаметр 390 км) и Юнона (диаметр 190 км).

Кометы — члены Солнечной системы, периодически появляющиеся на небе в виде перемещающихся туманных объектов со светлым ядром и с одним или несколькими хвостами, направленными в сторону, противоположную Солнцу. Ядра комет твердые и в поперечнике достигают нескольких километров. Туманность, окружающая ядро, называется комой. Комы бывают газовыми, пылевыми и смешанными (газово-пылевыми). При приближении кометы к Солнцу от ядра отделяется хвост, направленный от Солнца, а на стороне комы, обращенной к Солнцу, появляются охватывающие ее оболочки. Ядро, кома и оболочки составляют голову кометы. Наибольших размеров голова достигает на расстоянии двух астрономических единиц (около 300 млн. км) от Солнца. Тогда же появляются и зачатки хвоста. При дальнейшем приближении к Солнцу яркость головы кометы увеличивается, но ее размеры уменьшаются, а хвост растет, и яркость его увеличивается. Длина хвоста иногда достигает сотен миллионов километров. При удалении от Солнца голова кометы снова расширяется, яркость быстро уменьшается, хвост укорачивается, и комета снова превращается в туманное пятнышко с ядром внутри.

Спектральные анализы обнаружили в составе голов комет полосы С2, CN, СН4, ОН, NH, CH, NH2, Na, Fe и Ni. В спектрах газовых хвостов комет видны излучения ионизированных молекул СО+, N* и СН+. Пылевые и газово-пылевые хвосты светятся отраженными лучами Солнца и дают сплошной спектр.

Ф. А. Бредихин объяснял появление новых периодических комет делением кометных ядер, что часто наблюдается (например, ядро кометы Биэлы в 1845—1846 гг. распалось на две части, каждая из которых образовала свою кому и свой хвост). По мнению С. В. Орлова, кометы могут также образоваться при столкновении астероидов, которые в результате взрывов при ударе распадаются на осколки. При сближении таких осколков с Солнцем они выделяют газы, образующие комы и хвосты. Некоторые астрономы считают, что кометы появляются в результате выбросов материи из планет.

Метеориты. Метеориты принадлежат к наиболее распространенным телам Солнечной системы. В отношении происхождения метеоритов уже давно наметились две точки зрения; согласно одной метеориты попадают на Землю из отдаленных солнечных систем, согласно другой метеориты являются обломками небесных тел нашей Солнечной системы.

По современной классификации метеориты делятся на три основных класса: 1) метеориты железные — сидериты, состоящие в основном из никелистого железа; 2) метеориты железо-каменные — сидеролиты, содержащие примерно в равных количествах железо и силикатные минералы; 3) метеориты каменные — аэролиты, состоящие в основном из силикатных минералов с включениями никелистого железа. Этот класс подразделяется на две группы: хондриты, или зернистые метеориты, в которых присутствуют образования хондр (от греч. hondros — крупинка) и ахондриты, или землистые метеориты, в которых хондры отсутствуют. Каменные метеориты составляют примерно 80% от всех известных.

В составе метеоритов установлено 63 элемента и встречен ряд минералов, неизвестных на Земле (добрелит FeGr2S4, лавренсит FeCl2, муассонит SiC, ольдгамит CaS и др.). Существенную роль в составе метеоритов играют никелистое железо, оливин, пироксены.

Железные метеориты представляют собой сплав железа с никелем. В небольшом количестве присутствуют кобальт (0,7%) и фосфор (0,2%). Другие элементы (сера, углерод, хром, медь) составляют сотые доли процента. Железные метеориты имеют сложную кристаллическую структуру, форма которой определяется преимущественно количеством никеля. В состав железных метеоритов входят металлическое железо сернистое железо (троилит),на Земле встреченное лишь в некоторых ультраосновных породах. Очень распространены также включения фосфорного железа — шрейберзита, имеющие оловянно-белый цвет и отличающиеся большой твердостью. В метеоритах с высоким содержанием никеля встречаются углеродистые соединения железа, микроскопические зерна алмаза и графит. Некоторые из железных метеоритов не имеют определенной структуры, что объясняется сильным повторным нагреванием, которое могло произойти, когда метеориты пролетали близ Солнца. На поверхности кристаллических метеоритов наблюдается аморфная корочка обжига толщиной в лист бумаги или тонкого картона, образованная вследствие их оплавления при движении в земной атмосфере.

Сидеролиты (железо-каменные метеориты) напоминают железо-никелевую губку, в порах которой вкраплены зерна оливина. Для метеоритов вообще характерна высокая пористость, превосходящая пористость аналогичных земных образований приблизительно в 5 раз. Поэтому многие метеориты по внешнему виду напоминают туфы.

В каменных метеоритах помимо силикатного материала всегда содержится значительное количество никелистого железа, вследствие чего каждый метеорит обладает магнитными свойствами.

Размеры метеоритов весьма различны: от микроскопической пыли до гигантов массой в десятки тонн. Например, железный метеорит Гоба в Африке составил 60т; известный тунгусский «метеорит», упавший в 1908 г., тоже, по-видимому, имел большие размеры. Взрывом, связанным с его падением, был уничтожен лес на площади радиусом до 30 км. Осколки этого метеорита пока не обнаружены.

В феврале 1947 г. большой метеорит упал в xp. Сихотэ-Алинь. Массу этого метеорита при вторжении в земную атмосферу А. Л. Кринов определил в 100 т. В настоящее время собрано 35 т осколков этого метеорита, состоящих из метеоритного железа.

В зависимости от силы удара о поверхность Земли метеориты образуют метеоритные ямы, поперечник которых измеряется сантиметрами, метеоритные воронки диаметром более 1 м, и метеоритные кратеры, возникающие в результате взрыва при падении гигантских метеоритов. Наиболее известен метеоритный кратер в каньоне Дьябло (штат Аризона, США), имеющий поперечник 1207 м, глубину чашеобразной выемки 174 м и высоту окружающего кратер вала 40—50 м. Масса подобранных в районе кратера осколков железного метеорита более 20 т. Поиски основной массы метеорита не увенчались успехом.

Кратеры и кольцевые структуры, связанные с падением крупных метеоритов, установлены и в СССР (например, метеоритные кратеры на о. Саарема в Эстонской ССР, Попигайская котловина в Восточной Сибири и ряд других). Метеоритные кратеры, выраженные в современном рельефе, молоды. Их возраст измеряется тысячелетиями или первыми миллионами лет.

Выделение более древних кольцевых структур, связанных с падением на Землю крупных метеоритов, наталкивается на значительные трудности, ибо эти структуры перекрыты более молодыми геологическими формациями и изменены тектоническими и экзогенными процессами. Тем не менее поиск и выделение таких структур ведутся, и не исключено, что число их превысит самые смелые предположения. Одним из новых методов выделения подобных структур являются наблюдения из космоса и космические фотографии земной поверхности.

Детальное изучение структур метеоритов, проведенное акад. A. H. За-варицким, позволило ему вычислить размеры и строение той гипотетической планеты, в результате распада которой образовались метеориты. Радиус железного ядра этой планеты, по данным A. H. Заварицкого, составлял примерно 0,4 радиуса всей планеты (радиус ядра Земли равен 0,57 ее радиуса). Наружная твердая кора планеты имела базальтовый состав и составляла 1,5% от радиуса (земная кора — 1% от радиуса Земли).

По предположению A. H. Заварицкого, кора этой планеты распалась без расплавления на многочисленные обломки, давшие метеориты с первичной кристаллической структурой (эвкриты и хондриты перидотитового состава). Подстилающая базальтовую кору перидотитовая оболочка планеты при распаде была частично жидкой, частично твердой. Жидкая масса распалась на мелкие капли, застывшие в виде хондр. Внутренние части планеты при распаде были жидкими. При остывании они сливались с тончайшей пылью и образовали агломераты, называемые хондритами. Железное ядро также распалось на жидкие капли, которые потом агломерировались в своеобразные структуры железных метеоритов. Такой способ образования метеоритов подтверждается их высокой пористостью и своеобразными структурами. Л. Г. Кваша в метеорите Старого Борискина установил значительное количество хлорита и, следовательно, конституционную воду (8,72% от массы метеорита). Это указывает на вулканическое происхождение данного метеорита. Гипотетическая планета некогда находилась, по-видимому, между Марсом и Юпитером.

Некоторые исследователи считают, что за 200 лет на Землю падает слой космической пыли и метеоритов, который, будь он везде одинаковой толщины, достигал бы 1 мм по мощности. При такой скорости за 3 млрд. лет существования Земли на ее поверхности должен был бы выпасть слой космической пыли в 15 км толщиной. Другие исследователи, например О. Ю. Шмидт, считают, что количество космической пыли, падающей в настоящее время, значительно меньше. Однако, как мы увидим ниже, он считал, что Земля произошла из космической пыли и метеоритов. Сторонники этих взглядов объясняют различие состава земной коры, метеоритов и космической пыли медленным, но постоянным перемещением земного вещества — миграцией атомов из одной геосферы в другую.

Как ни грандиозны просторы видимой части Вселенной, как ни многочисленны огромные звездные миры — все это составляет ничтожную часть бесконечного мирового пространства. За самыми фантастически далекими расстояниями должны существовать небесные светила. Космическая материя, из которой состоят Земля, Солнце и другие многочисленные небесные тела, существовала извечно. Следовательно, можно говорить только о возникновении отдельных тел и их систем, но нельзя говорить о происхождении Вселенной в целом.

Вернуться назад к оглавлению "Общая Геология. Основы Геологии."

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *

Вы можете использовать это HTMLтеги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>