Астрономия – наука о строении и развитии

Астрономия – наука о строении и развитии космических тел, образуемых ими систем и Вселенной в целом (сферическая астрономия, практическая астрономия, астрофизика, небесная механика, звездная астрономия, внегалактическая астрономия, космология, космогония) Космическая Космический обсерватория SOHO, телескоп Хаббла исследующая Солнце 6 -м телескоп 1 на Северном Кавказе

Солнечная система состоит из Солнца, планет, спутников планет, астероидов и их осколков, комет и межпланетной среды. Внешняя граница находится на расстоянии около 200 тыс. а. е. от Солнца. Возраст Солнечной системы около 4, 6 млрд. лет. Расположена вблизи плоскости галактики на расстоянии около 26 тыс. световых лет (около 250 тыс. млрд. км) от галактического центра и вращается вокруг него с линейной скоростью около 220 -250 км/с. Солнечная система совершает один полный оборот вокруг галактического центра за 180 млн. лет. Астрономическая единица длины (а. е. ) = среднему расстоянию Земли от Солнца (149, 6 млн. км) 1 парсек = 205265 а. е. = 3. 263 светового года = 3, 086 е 13 км = 308600000 км Диаметр Земли = 12742 км, расстояние от Томска до Новосибирска 260 км? Расстояние от ул. Киевской до остановки «Политехнический университет» = 1 км 2

Солнце – плазменный шар (плотность – 1. 4 г/см 3), с температурой поверхности 6 тыс. градусов, в атмосфере которого (короне) происходят вспышки – протуберанцы. Излучение Солнца – солнечная активность имеет цикл 11 лет. Источник солнечной энергии – термоядерные реакции превращения водорода в гелий в центральной области Солнца (температура ~ 15 млн. К). Химический состав – водород около 90 %, гелий около 10%, остальные элементы – менее 0. 1% Радиус Солнца 696 тыс. км. , масса ~2 х1030 кг. Период вращения от 27 суток на экваторе до 32 суток у полюсов, ускорение свободного падения 274 м/с2. 3

4

5

Планеты Солнечной системы (от греч. - блуждающий) Меркурий, 1 -ая планета Солнечной Системы. Среднее расстояние от Солнца – 57, 9 млн. км. Период обращения вокруг Солнца – 88 суток Период вращения вокруг своей оси – 58, 6 суток Диаметр - 4888 км (0, 38 диаметра Земли) Масса – 0, 055 массы Земли 6

Венера, 2 -ая планета Солнечной Системы. Среднее расстояние от Солнца – 108, 2 млн. км. Период обращения вокруг Солнца – 225 суток Период вращения вокруг своей оси – 243* суток Диаметр - 12404 км (0, 95 диаметра Земли) Масса – 0, 815 массы Земли *- обратное вращение, с востока на запад 7

Земля, 3 -ая планета Солнечной Системы. Среднее расстояние от Солнца – 149, 6 млн. км (107 диаметров Солнца). Период обращения вокруг Солнца – 365, 25 суток Период вращения вокруг своей оси – 23 часа 56 мин. Радиус: 6, 3 тысячи км Масса: 6 х1024 кг Плотность: 5, 5 г/см 3 8

Луна – спутник Земли Диаметр - 3474 км 9

Марс, 4 -ая планета Солнечной Системы. Среднее расстояние от Солнца – 227, 9 млн. км. Период обращения вокруг Солнца – 687 суток Период вращения вокруг своей оси – 24 часа 37 мин. Диаметр - 6780 км (0, 53 диаметра Земли) Масса – 0, 108 массы Земли 2 спутника – Фобос и Деймос 10

Юпитер и Ганимед Юпитер, 5 -ая планета Солнечной Системы. Среднее расстояние от Солнца – 778, 3 млн. км. Период обращения вокруг Солнца – 11, 86 года Период вращения вокруг своей оси – 9 часов 50 мин. Диаметр - 139822 км (10, 9 диаметра Земли) Масса – 318 масс Земли 15 спутников 11

Сатурн Сатурн, 6 -ая планета Солнечной Системы. Среднее расстояние от Солнца – 1427 млн. км. Период обращения вокруг Солнца – 29, 46 года Период вращения вокруг своей оси – 10 часов 14 мин. Диаметр - 116464 км (9, 1 диаметра Земли) Масса – 95 масс Земли 16 спутников Гиперион – путник Сатурна 12

Уран, 7 -ая планета Солнечной Системы. Среднее расстояние от Солнца – 2871 млн. км. Период обращения вокруг Солнца – 84 года Период вращения вокруг своей оси – 10 часов 42 мин. * Диаметр - 50724 км (3, 9 диаметра Земли) Масса – 14, 6 массы Земли *- обратное вращение, с востока на запад 5 спутников 13

Нептун, 8 -ая планета Солнечной Системы. Среднее расстояние от Солнца – 4499 млн. км. Период обращения вокруг Солнца – 165 лет Период вращения вокруг своей оси – 15 часов 48 мин. Диаметр - 49244 км (3, 8 диаметра Земли) Масса – 17, 2 массы Земли 2 спутника 14

Плутон c 2003 г. является малой планетой Солнечной Системы. Среднее расстояние от Солнца – 5912 млн. км. Период обращения вокруг Солнца - 248 лет Период вращения вокруг своей оси - 6, 4 суток Диаметр - 2306 км (0, 5? диаметра Земли) Масса – 0, 2 ? массы Земли 1 спутник 15

Солнечная система 88 объектов – 1 звезда, 4 газовых гиганта, 4 планеты земного типа, 3 малых планеты (Плутон), спутники, астероиды 16

Планеты земного типа 17

Законы Кеплера - законы движения планет Первый закон Кеплера: Каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце. Второй закон Кеплера: Каждая планета движется в плоскости, проходящей через центр Солнца, причем площадь сектора орбиты, описанная радиусом- вектором планеты, изменяется пропорционально времени (перигелий - ближайшая к Солнцу точка орбиты, и афелий - наиболее удаленная точка орбиты). Третий закон Кеплера: Квадраты времен обращения планеты вокруг Солнца относятся как кубы их средних расстояний от Солнца. 18

Остальные тела Солнечной системы Кометы (от греч. – длинноволосые) Это небольшие, размером до нескольких километров, глыбы изо льда, пыли, камня, аммиака и метана. Комета, приближаясь к Солнцу, становится видна, приобретая при этом "голову" и "хвост", которые формируются из газа, составляющего комету. Большинство комет появляется только раз, но существуют и кометы периодические. Астероиды (от греч. – звездоподобные) Астероиды ( астероидами считаются тела с диаметром более 30 м, тела меньшего размера называют метеороидами) метеоры метеориты «Светлые" и "темные" астероиды. Астероиды классифицируются на: металлические, каменно-металлические и каменные. 19

20

Современные науки о Земле Геология - наука, изучающая строение и эволюцию Земли. Геофизика – наука, изучающая физические процессы, происходящие в недрах и на поверхности Земли. Геохимия – наука, изучающая геохимические процессы, происходящие в недрах и на поверхности Земли; распределение и перемещение химических элементов. Биогеохимия – наука, изучающая влияние живого вещества на распределение химических элементов на Земле. География – от описания поверхности Земли к науке о способах и путях преобразования лика Земли. Существуют также науки, которые изучают отдельные виды процессов или участки земной поверхности: геоморфология – наука о рельефе, гидрология – наука о гидросфере, гидрогеология – нака о подземных водах, гляциология – наука о льде и ледниках и т. п. 21

Земля Можно выделить несколько отдельных слоев Земли, у которых есть свои определенные химические и сейсмические характеристики (толщина в км): 1 - 40 Кора 40 - 400 Верхняя мантия 400 - 650 Переходная область 650 - 2890 Нижняя мантия 2890 - 5150 Внешнее ядро 5150 - 6378 Внутреннее ядро 22

Форма Земли (геоид) близка к вытянутому эллипсоиду — шарообразная форма с утолщениями на экваторе. Вращение земли создаёт экваториальную выпуклость, поэтому экваториальный диаметр на 43 км больше, чем диаметр между полюсами планеты. Высшей точкой поверхности Земли является гора Эверест (8 848 м над уровнем моря), а глубочайшей — Марианская впадина (10 911 м под уровнем моря). Из-за выпуклости экватора, самой удалённой точкой поверхности от центра Земли фактически является вершина вулкана Чимборасо в Эквадоре. 23

Распределение массы Земли Большая часть массы Земли заключена в мантии; основная часть оставшейся массы приходится на ядро, а масса той части, на которой мы обитаем, составляет крошечную долю от всей массы ( около 0, 5% общей массы планеты) (масса в кг *1024): Атмосфера 0, 0000051 Океаны 0, 0014 Кора 0, 026 Мантия 4, 043 Внешнее ядро 1, 835 Внутреннее ядро 0, 09675 24

Химический состав Земли Ядро, вероятно, состоит в основном из железа (или никеля и железа). Температура в центре ядра может достигать 7500 K. Нижняя мантия состоит из кремния, магния и кислорода с небольшим количеством железа, кальция и алюминия. Верхняя мантия - железо-магниевые силикаты, кальций и алюминий. Кора - кварц (кремниевая двуокись) и другие силикаты типа полевого шпата. Химический состав Земли (по массе): Железо 34, 6% Кислород 29, 5% Кремний 15, 2% Магний 12, 7% Никель 2, 4% Сера 1, 9% Титан 0, 05% 25

Распространённость химических элементов в земной коре 26

Атмосфера Земли Строение атмосферы: от 0 до 8 -18 км – тропосфера от 8 (высокие широты)-18 (экватор) до 50 - 55 км – стратосфера 80 -300 км – ионосфера 27

Состав атмосферы у поверхности Земли 78, 09 % азот 20, 94 % кислород 0, 932 % аргон 0, 038 % углекислый газ Около 1 % водного пара (в зависимости от климата) В незначительных долях % - водород, гелий, неон 28

Температура поверхности Земли на уровне моря Минимальная − 89 °C (184, 16°K) Средняя 14 °C (287, 16°K) Максимальная 57. 7 °C 29

Дрейф континентов 1620 г. - Фрэнсис Бэкон 1912 г. - А. Вегенер (гипотеза континентального дрейфа (Пангея)) 1937 - А. Дю Тойт (северный континент Лавразия, южный Гондвана и разделяющий их океан Тетис) 1991 - П. Хоффман (континенты по крайней мере пять раз объединялись в суперконтинент, образуя поочередно Лаурентию (1, 9 миллиарда лет назад), безымянный (1, 5 миллиарда лет назад), Роднию (1 миллиард лет назад), Гондвану (650 миллионов лет назад) и Пангею (250 миллионов лет назад)). 30

31

Тектоника литосферных плит (новая глобальная тектоника) Согласно теории тектонических плит, внешняя часть Земли состоит из литосферы, включающей земную кору и затвердевшую часть верхней мантии. Под Литосферой располагается астеносфера. Литосфера, разбитая на так называемые тектонические плиты (толщина 75 -150 км), как бы плавает по астеносфере. Существует три типа их взаимного горизонтального перемещения: дивергенция (расхождение) - в осевых зонах срединно-океанических хребтов; конвергенция (схождение) - по периферии океанов, в глубоководных желобах, где океанические плиты поддвигаются под континентальные; сдвиговые перемещения по трансформным разломам (скольжение вдоль поперечных, трансформных разломов). Причина перемещения литосферных плит в тепловой конвекции в мантии Земли. На разломах между тектоническими плитами могут происходить землетрясения, вулканическая активность, горообразование, образование океанских впадин. Спрединг и субдукция. 32

Крупнейшие тектонические плиты Название плиты Площадь Зона покрытия 106 км² Африканская плита 61, 3 Африка Антарктическая плита 60, 9 Антарктика Индо-Австралийская плита 47, 2 Австралия и Индостан Евразийская плита 67, 8 Азия и Европа Северо-Американская плита 75, 9 Северная Америка и северо-восточная Сибирь Южно-Американская плита 43, 6 Южная Америка Тихоокеанская плита 103, 3 Тихий океан Среди плит меньших размеров следует отметить Арабскую, Карибскую плиты, плиту Наска и плиту Скотия. 33

Карта литосферных плит 34

Земная кора подразделяется на континентальную и океаническую. Континентальная (толщиной 35 -45 км под равнинами, до 70 км в области гор) состоит из трех слоев: верхнего осадочного, среднего гранитного, нижнего базальтового. Океаническая (толщиной 5 -10 км) не содержит гранитного слоя 35

Эволюция климата Климат от греческого «клима» - «уклон» , «наклон» (Гиппарх, 190 -125 г. до н. э. ). Климат - один из самых сложных процессов. Система трехмерна, трехфазна (твердое тело, жидкость, газ), зависит от массы внутренних и внешних параметров, не всегда очевидных (Солнечная радиация, извержение вулканов, уровень развития экономики, площадь полярных шапок). На климат влияют: колебания Солнечной активности – цикл 11 лет. Период нутации - 41 тыс. лет (ось вращения, проходящая через южный и северный полюса наклонена к плоскости орбиты Земли под углом 66 о 33 ’ (66, 6 о ); соответственно угол между перпендикуляром к плоскости орбиты и осью вращения составляет 23, 4 о. Угол наклона оси вращения Земли меняется в пределах 1, 5 -2 градусов. Это называется «нутацией» ). Период колебания прецессии – 23 тыс. лет. ( «прецессия» – конусообразное колебание оси вращения планеты. Цикл эксцентриситета (сжимание-расширение эллипса орбиты) – 93 тыс. лет. 36