Алим Войцеховский - ЗНАК ВОПРОСА 1996 № 01

Помимо собственно Солнца, в состав его системы входят девять больших планет со спутниками, несколько десятков тысяч малых планет (астероидов), большое множество комет и неисчислимое количество мелких метеорных тел.

Планеты расположены в следующем порядке от Солнца: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон. Расстояния планет от Солнца образуют закономерную последовательность: промежутки между орбитами планет увеличиваются с удалением от Солнца.

Планеты делятся на две группы, отличающиеся друг от друга по массе, химическому составу, скорости вращения и количеству спутников. Ближайшие к Солнцу планеты (Меркурий, Венера, Земля и Марс) называют планетами земной группы. Они сравнительно невелики по своим размерам, имеют примерно одинаковый химический состав и состоят преимущественно из тяжелых металлов. Так, например, средняя плотность вещества Земли составляет 5,52 единицы, где за единицу принимается плотность воды. У второй группы планет-гигантов (Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна) значительную часть массы составляет водород и его соединения с углеродом или с азотом (соответственно, метаном и аммиаком). От поверхности в глубь этих планет газообразное состояние постепенно переходит в жидкое конденсированное состояние. Предполагается, что это происходит на глубине в несколько сот километров. Планета Плутон не включена ни в одну группу, так как информации, необходимой для классификации, нет.

Наша планета вращается вокруг своей оси с запада на восток. Поэтому наблюдателю с Земли кажется, что все время звезды ночью, а Солнце днем смещаются к западу. Все планеты земного ряда движутся по своим орбитам тоже с запада на восток. Даже само Солнце медленно вращается вокруг своей оси с запада на восток. Все планеты, кроме Венеры и Урана, обращаются вокруг своей оси в том же направлении, в котором они движутся вокруг Солнца. Венера вращается в обратном направлении, а ось вращения Урана располагается в плоскости его орбиты. Абсолютное большинство спутников планет обращаются по орбитам того же направления, в котором вращаются их планеты вокруг своих осей.

Примечательная для Солнечной системы особенность — согласованность движения космических тел — свидетельствует о том, что Солнце, планеты и их спутники имеют общее происхождение. Как предполагают сегодня астрономы, все эти небесные тела возникли из единого облака межзвездной материи.

Земля, как и другие планеты, получает энергию от Солнца — звезды среднего размера диаметром 1,39 х 10 9километров. Выделяемая Солнцем энергия за одну секунду составляет 10 26Дж. Почти вся энергия, достигающая земной поверхности, приходит в виде электромагнитного излучения, обладающего широким спектром и включающего рентгеновские и ультрафиолетовые лучи, видимый свет, тепловое излучение и радиоволны. Озоновый слой в верхних слоях земной атмосферы препятствует свободному проникновению к поверхности Земли опасных для живых организмов ультрафиолетовых и рентгеновских излучений Солнца.

Непосредственные замеры на поверхности Земли, а также астрономические наблюдения и измерения из космоса позволили определить форму и размеры нашей планеты, ее массу, гравитационное и магнитное поля, величину теплового потока, идущего из недр, и ряд физических свойств земной поверхности.

Средний радиус Земли равен 6371 километр, а полярный — 6356,78 километра. Экваториальное расширение и полярное сжатие возникли из-за вращения Земли вокруг своей оси и ее наклона. В целом же форма Земли очень близка к эллипсоиду вращения, который носит название «геоид».

Масса Земли составляет 5,976 × 10 9триллионов тонн. Объем Земли равен 1,083 х 10 27кубических сантиметров. Зная объем и массу Земли, нетрудно определить и ее среднюю плотность, она составляет 5,52 грамма на кубический сантиметр.

Многочисленными лабораторными исследованиями установлено, что плотность горных пород на земной поверхности оказывается равной 2,8 грамма на кубический сантиметр, а это означает, что в недрах нашей планеты должны находиться породы с плотностью, в несколько раз превышающей среднюю плотность Земли.

Ускорение свободного падения на поверхности Земли составляет в среднем на экваторе 978,049 см/с 2. В нем учтено центробежное ускорение, создаваемое вращением Земли и равное 3,392 см/с 2. На земных полюсах центробежное ускорение, как известно, отсутствует, и поэтому там ускорение свободного падения больше, чем на экваторе, всего на 1/189. В различных точках на поверхности Земли существуют отклонения от средней величины ускорения свободного падения. Это зоны так называемых гравитационных аномалий, в которых величина отклонений может достигать значений в несколько сот см/с 2.

Достаточно хорошо известно, что Земля обладает магнитным полем. Единицей измерения магнитной индукции является тесла (Тл). Положения магнитных полюсов Земли не совпадают с географическими. Так, например, северный конец стрелки компаса притягивается к полюсу, расположенному около Гренландии (73°с.ш. и 100°з.д.), а южный — к полюсу, находящемуся в австралийском секторе Антарктики (68°ю.ш. и 134°в.д.). Величина индукции геомагнитного поля максимальна у магнитных полюсов (0,7 × 10 -4Тл у Южного и 0,6 х 10 -4Тл у Северного) и значительно меньше, минимальна, у экватора (0,42 х 10 -4Тл).

Важным моментом является то, что исследования магнитологов установили факт смены магнитными полюсами своего месторасположения (инверсию), т. е. в определенные промежутки времени Северный полюс становится Южным, а Южный — Северным. Продолжительность временных периодов относительно устойчивого положения знака магнитных полюсов оценивается специалистами в пределах от 700 тысяч до 1,5 миллиона лет.

Ученым давно стало известно, что из земных глубин постоянно исходит тепло. О существовании внутри Земли крупного источника тепла свидетельствуют извержения вулканов, когда на поверхность планеты изливаются многочисленные лавовые потоки с температурой более 1500 °C. Выполненные измерения показывают, что с глубиной температура увеличивается с вполне определенной интенсивностью: при «опускании» на каждый 1 километр температура возрастает на 30 °C.

Геотермический поток, «стекающий» из земных недр, дает близкие значения по интенсивности как для суши, так и дли океанического дна: (1,2–1,6) 10 -6Дж/(см 2 х с). Следует, правда, отметить, что минимальные значения геотермического потока тепла наблюдаются в центральных частях континентов, где находятся наиболее древние горные породы, а максимальные — в областях интенсивной вулканической деятельности и вдоль осевой части срединно-океанических хребтов, т. е. протяженных горных систем, имеющихся на дне Мирового океана.