Земля и планеты - Константин Баев

Луна — мёртвый, безжизненный мир. На её поверхности нет воды, которая уже давно обратилась под действием палящих солнечных лучей в пар и улетучилась в мировое пространство. Нет на Луне и сколько-нибудь ощутимой атмосферы.

За долгий лунный день (141⁄2 земных суток) поверхность нашего спутника нагревается до температуры плюс 100–120 градусов, а ночью охлаждается до минус 160 градусов.

Понятно, что говорить о какой-либо жизни при таких условиях не приходится.

Что же представляют собой лунные кратеры? Каково их происхождение?

Наука ещё не дала на эти вопросы окончательного ответа. Многие учёные считают, что кратерные горы на Луне образовались в результате вулканических процессов, протекавших некогда на поверхности нашего спутника. Таким образом, наша Луна — это мир потухших вулканов. Возможно и другое предположение: лунные кратеры — это гигантские воронки, образовавшиеся от падения на Луну громадных метеоритов.

Есть и другие нерешённые загадки, связанные с изучением поверхности нашего спутника.

Мы живём в век стремительного развития науки и техники. Уже не за горами тот день, когда человек сможет оторваться от Земли и посетить ближайшее к нам небесное тело — Луну. Вот тогда мы узнаем о Луне несравненно больше, чем знаем о ней теперь.

Выше уже упоминалось о спутниках Марса. Эти крошечные планетки видны с Земли лишь в сильные телескопы. Столько же спутников имеет Нептун. Значительно «богаче» спутниками Уран, Сатурн и Юпитер: у первого их пять, у Сатурна — девять, а самая большая планета солнечной системы — Юпитер — имеет двенадцать спутников. Таким образом, у всех планет теперь известен 31 спутник.

Изучение движения спутников планет дало возможность астрономам точно установить массы самих планет.

Некоторые спутники интересны и сами по себе. Так, самый крупный из спутников Сатурна — Титан (он почти вдвое массивнее Луны) — имеет мощную атмосферу из метана. Два из числа спутников Юпитера по своим размерам превышают планету Меркурий. Интересны также некоторые явления, связанные с движением спутников Юпитера: затмения этих спутников помогали мореплавателям в XVIII столетии определять своё местоположение. Кроме того, наблюдение затмений юпитеровых спутников привело к выводу (в XVII веке) о том, что свет распространяется не мгновенно, а со скоростью около 300 тысяч километров в секунду.

Рис. 15. Орбиты некоторых астероидов. Большинство их движется в зоне между Марсом и Юпитером.

В ночь на 1 января 1801 года итальянский астроном Пиацци заметил в одном из участков неба звёздочку, которой там никто раньше не видел. Заинтересовавшись неожиданной «находкой», учёный начал внимательно следить за ней. Звёздочка была «блуждающей», подобно планетам, она постепенно перемещалась среди других звёзд. Спустя некоторое время Пиацци заболел и потерял свою «находку», которая ушла со своего прежнего места и затерялась в звёздном мире.

Но тут на помощь пришли математические расчёты. Немецкий математик Гаусс, узнав от Пиацци три положения неизвестной планетки, где она находилась в разное время, определил, что она движется вокруг Солнца по эллиптической орбите между Марсом и Юпитером. А определив это, Гаусс указал, где можно будет увидеть новую, неизвестную планетку. В декабре 1801 года она была найдена! Планета была названа Пиацци Церерой.

Так было положено начало открытиям малых планет. В телескопе эти небесные тела выглядят как звёзды, в виде ярких точек. Поэтому их назвали астероидами, т. е. звёздоподобными.

Большой промежуток между орбитами Марса и Юпитера уже давно наводил астрономов на мысль о возможности существования в этой области неизвестной планеты. Поэтому открытие здесь малой планеты не особенно удивило астрономов. Затем количество открываемых малых планет стало расти.

К настоящему времени число открытых и занесённых в каталоги астероидов уже приближается к 2000. У всех этих планеток определены их орбиты движения (рис. 15). В отличие от больших планет некоторые астероиды движутся по сильно вытянутым эллипсам. Самая большая из малых планет — Церера; она имеет диаметр около 800 километров. Другие астероиды значительно меньше. Большинство из них представляет собой куски самой различной формы, обломки скал. Некоторые из этих малых космических тел, как, например, астероид Эрос, формой своей напоминают удлинённый брусок.

Некоторые учёные предполагают, что спутники некоторых планет образовались из астероидов Таковы, повидимому, внешние спутники Юпитера и Сатурна, некогда захваченные этими планетами среди астероидов.

Малые астероиды хорошо можно различить лишь на фотоснимках, а наиболее крупные — видимы и в телескоп. Изучение их расширяет наши познания о солнечной системе, о её происхождении и развитии.

СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ И ПЛАНЕТ

Как устроены Земля и другие планеты?

В настоящее время мы можем нарисовать уже довольно чёткую картину строения нашей планеты.

Поверхность Земли является как бы дном воздушного океана — атмосферы. Этот «океан» окружает нас со всех сторон. Где же граница атмосферы Земли?

Рис. 16. Строение атмосферы Земли. Нижний ее слой называется тропосферой Затем идёт слой стратосферы. Ещё выше — ионосфера.

Изучение некоторых природных явлений, таких, как сумеречный свет неба и полярные сияния[9], говорят о том, что даже на высотах более чем 1000 километров над поверхностью Земли ещё есть очень разреженный воздух. Какой-либо чёткой границы газовой оболочки у Земли просто нет. Плотность атмосферы с высотой уменьшается постепенно (рис. 16). Земной воздух состоит главным образом из смеси двух газов — азота (немного менее 4⁄5) и кислорода (1⁄5). Кроме того, в нём присутствуют и некоторые другие газы, составляющие в общем около одного процента. Самым важным для животного и растительного мира из содержащихся в воздухе газов является кислород: без него невозможна жизнь.

Воздух необходим для дыхания. Но кроме того, он предохраняет нашу планету от сильного охлаждения ночью и чрезмерного нагревания днём. Не будь Земля окутана «воздушным покрывалом», температура на её поверхности изменялась бы за сутки на 200 с лишним градусов, как это происходит на Луне. Известные нам формы жизни не выдержали бы таких резких температурных скачков — от стоградусной дневной жары до жесточайшего стоградусного мороза ночью.

Наконец, воздушная оболочка Земли защищает нас от небесных пришельцев — метеоритов.

Изучение внутреннего строения нашей планеты — более трудное дело.

В течение долгого времени учёные считали, что под твёрдой корой Земли вещество находится в расплавленном состоянии. Наблюдения, казалось, подтверждали эту мысль. В самом деле, по мере проникновения в глубь Земли температура горных пород растёт. В шахтах и буровых скважинах с увеличением глубины на каждые 30 метров температура повышается примерно на один градус.

Однако в дальнейшем от такой мысли отказались. Если бы всё вещество внутри нашей планеты было жидким, то плавающие на поверхности расплавленных масс материки должны были бы испытывать резкие колебания: под влиянием лунного притяжения в расплавленном теле Земли неизбежно появилась бы приливная волна[10]. В действительности же земной шар почти не поддаётся действию приливных сил и ведёт себя так, как если бы он состоял из самой твёрдой стали. Таким образом, надо считать, Что вещество Земли в целом является твёрдым.

Однако мы знаем, что временами в разных местах земного шара происходят грозные явления — извержения вулканов. При этом из недр Земли иногда выбрасывается на поверхность огненно-жидкое вещество; это вещество, изливающееся в виде лавы, получило название магмы[11]. Какая же в действительности наша планета внутри — твёрдая или жидкая?

Мы ещё точно не знаем, какая температура господствует в недрах Земли. Известный советский учёный академик А. Е. Ферсман полагал, что температура земных недр на тысячекилометровой глубине свыше 1000 градусов, а в центральной части Земли доходит до нескольких тысяч градусов. При таких огромных температурах никакое вещество, казалось бы, не может оставаться твёрдым. Не значит ли это, что внутренняя часть Земли жидкая. Оказывается, нет.

Посредством остроумных, очень точных опытов учёным удалось «взвесить» Землю, определить её массу. Это позволило определить среднюю плотность нашей планеты. Выяснилось, что плотность вещества земного шара в пять с половиной раз превышает плотность воды. Это дало возможность вычислить, чему равно давление в центральной части Земли.

Оно оказалось равным примерно полутора миллионам атмосфер. Такое колоссальное давление препятствует плавлению раскалённого вещества в глубинах нашей планеты. Следовательно, основная часть вещества земного шара должна быть твёрдой.