Ziemia i Księżyc.pdf

Ziemia i Księżyc

Trzecią według oddalenia od Słońca planetą jest Ziemia. Jej powierzchnia

to jedyne znane miejsce we Wszechświecie, gdzie rozwinęło się życie.

Ziemia jest także jedyną planetą Układu Słonecznego, której

powierzchnię w ponad 70% pokrywa woda. Ziemia okrąża Słońce po

prawie kołowej orbicie (o mimośrodzie 0,017) w średniej odległości 149,6

mln km (przyjętej jako jednostka astronomiczna ) . Płaszczyzna ruchu

Ziemi wokół Słońca definiuje tzw. płaszczyznę ekliptyki, względem której

określa się położenia płaszczyzn ruchu ciał Układu Słonecznego. Średnia

prędkość orbitalna Ziemi wynosi 29,8 km/s. Okres obiegu Ziemi wokół

Słońca przyjmuje się jako jednostkę czasu, zwaną rokiem . Niemal kulisty glob ziemski wiruje wokół osi

(co jest przyczyną niewielkiego spłaszczenia naszej planety na biegunach: promień równikowy, równy

6378 km, jest o 2 km dłuższy od promienia biegunowego) nachylonej do płaszczyzny ekliptyki pod

kątem 66,6 o . Okres obrotu globu ziemskiego przyjmuje się również jako jednostkę czasu, zwaną dobą.

Masa Ziemi wynosi 5,9749 x 10 24 kg i stanowi zaledwie trzystutysięczną część masy Słońca. Średnia

gęstość materii ziemskiej wynosi 5,52 g/cm 3 i jest największa wśród wszystkich planet Układu

Słonecznego.

Wnętrze Ziemi nie jest jednorodne. Współczesne modele budowy wewnętrznej Ziemi przewidują, że w

środku znajduje się stałe jądro wewnętrzne o promieniu 1227 km, złożone ze stopu żelaza z

domieszką niklu, które otoczone jest warstwą jądra zewnętrznego o grubości 2258 km, zawierającego

ciekły stop żelaza z dodatkami siarki, krzemu i tlenu. Ogółem promień jądra ma długość 3485 km i

zawiera około 32% masy Ziemi. Nad jądrem rozpościera się płaszcz skalisty o grubości ponad 2800

km, przykryty kilkudziesięciokilometrową skorupą powierzchniową. Materiał skalny płaszcza składa się

głównie z oliwinu i piroksenu. Skorupa Ziemi do dziś pozostaje aktywna geologicznie, co jest wynikiem

grzania wewnętrznego, którego źródło stanowi stygnięcie jądra oraz energia rozpadu izotopów

promieniotwórczych wewnątrz Ziemi. Aktywność ta przejawia się przede wszystkim podziałem skorupy

na starsze i grubsze (około 40 km) płyty kontynentalne, pokrywające około 40% powierzchni, oraz

młodsze i cieńsze (około 7 km) płyty oceaniczne, obejmujące resztę powierzchni. Ruchy tych płyt

względem siebie odbywają się z prędkościami kilku centymetrów na rok.

Atmosfera Ziemi składa się głównie z azotu (78%) i tlenu (2%) z domieszkami niewielkich ilości gazów

szlachetnych, dwutlenku węgla i wodoru. Przy powierzchni atmosfera nasycona jest parą wodną, która

kondensuje na cząstkach pyłu, tworząc obłoki. Masa atmosfery stanowi zaledwie milionową część

masy Ziemi. Ciśnienie atmosferyczne przy powierzchni Ziemi wynosi średnio 0,1 MPa (definiuje

jednostkę, zwaną atmosferą). Na wysokości kilku kilometrów spada do połowy tej wartości, a

kilkunastu kilometrów - do 10%. Średnia temperatura przy powierzchni Ziemi wynosi +15 o C, a gęstość

atmosfery jest równa 1,22x10 -3 g/cm 3 . Przebieg zmian temperatury atmosfery w zależności od

wysokości jest podstawą wyodrębnienia kolejnych jej warstw: troposfery, stratosfery, mezosfery i

termosfery.

Skład chemiczny ziemskiej atmosfery (zestawiła M. Sołtan).

Cząsteczka

Symbol chemiczny Zawartość procentowa w jednostce objętości

Azot cząsteczkowy N 2

78,084

Tlen cząsteczkowy O 2

20,948

Argon

0,934

Dwutlenek węgla

CO 2

0,0333

Neon

0,001818

Hel

0,000524

Metan

CH 4

0,000200

Krypton

0,000114

Ziemia z kosmosu. Widać Afrykę i

Arabię Saudyjską. Fot. NASA.

Wodór cząsteczkowy H 2

0,000050

Ozon

O 3

0,000040

Podtlenek azotu

N 2 O

0,000027

Tlenek węgla

0,000020

Ksenon

0,0000087

Formaldehyd

H 2 CO

0,0000010

Amoniak

NH 3

0,0000004

Ciepło wydzielane podczas stygnięcia jądra Ziemi wzbudza w nim ruchy

konwekcyjne, które dzięki zjawisku dynama geomagnetycznego są

źródłem ziemskiego pola magnetycznego. Jest ono w przybliżeniu polem

dipolowym o osi odchylonej od osi obrotu Ziemi o 11,7o. Indukcja

magnetyczna na równiku wynosi 3 mikrotesli ( T). Wiatr słoneczny

napływający ku naszej planecie napotyka ziemskie pole magnetyczne i

tworzy wokół niej rozległą magnetosferę, która od strony Słońca sięga

odległości ponad 10 promieni ziemskich. Pole magnetyczne więzi w

pasach radiacyjnych Van Allena naładowane wysokoenergetyczne

cząstki (elektrony i protony); powstają w ten sposób dwa grube pierścienie, otaczające Ziemię nad

równikiem magnetycznym i rozciągające się w odległości około 1,5-2 i 3-4 promieni Ziemi.

>>>

Widoczna strona Księżyca. Na tarczy

zaznaczono miejsca lądowań

amerykańskich statków załogowych

Apollo , sond bezzałogowych Surveyor

oraz radzieckich sond bezzałogowych

Łuna . Fot. Obserwatorium Licka. Wg

"Atlas Układu Słonecznego NASA",

Prószyński i S-ka, Warszawa 1999.

Ziemia ma jednego satelitę, Księżyc, który jest drugim (po Słońcu) pod

względem jasności obiektem na niebie. Księżyc porusza się wokół Ziemi

po prawie kołowej orbicie (o mimośrodzie 0,05), położonej w płaszczyźnie

nachylonej do płaszczyzny ekliptyki pod kątem 5,1 o . Średnia odległość

Księżyca od Ziemi wynosi 384,4 tys. km, a okres jego obiegu wokół

naszej planety jest równy 27,3 dnia. Księżyc wiruje wokół osi nachylonej

do płaszczyzny ekliptyki pod kątem 88 o , a okres jego obrotu jest równy

okresowi obiegu wokół Ziemi, a więc Księżyc pozostaje do niej zwrócony

zawsze tą samą stroną. Promień Księżyca wynosi 1738 km (0,27

promienia Ziemi), a jego masa jest równa 7,35x10 22 kg, co stanowi 1/81

masy Ziemi (stosunek masy Księżyca do masy Ziemi jest największy ze

stosunków mas satelitów do mas ich macierzystych planet w Układzie

Słonecznym). Średnia gęstość materii, z której składa się Księżyc, wynosi

zaledwie 3,34 g/cm 3 .

>>>

Mapa topograficzna Księżyca

sporządzona na podstawie obserwacji

wykonanych przez sondę Clementine

w 1994 r. Najniżej położone obszary

mają kolor fioletowy, leżące nieco

wyżej - niebieski, jeszcze wyżej -

zielony i czerwony. Mapa obejmuje

450 o w długości (powtórzony na niej

został fragment 90-180 o ) i od -70 o do

+70 o w szerokości. Uwagę zwracają

dwa olbrzymie baseny (depresje):

basen Aitkena w pobliżu bieguna

południowego (u góry z prawej) i

obszar obejmujący centralno-

północną część widocznej strony

Księżyca (tzn. zwróconej ku Ziemi).

Najwyżej położone fragmenty

powierzchni Księżyca znajdują się na

jego niewidocznej stronie, w centrum i

na północ. Fot. USGS/NASA.

Znacznie mniejsza niż Ziemi średnia gęstość Księżyca wskazuje na to, że

jego wnętrze musi być uboższe w żelazo. Według współczesnych modeli

niewielkie jądro żelazne (o promieniu około 700 km) otacza warstwa

stopionych skał o grubości mniej więcej 400 km, nad którą rozpościera się

sztywny płaszcz skalisty pokryty kilkudziesięciokilometrową twardą

skorupą. Wprawdzie skład chemiczny Księżyca różni się od ziemskiego,

ale jego niemal identyczny z ziemskim skład izotopowy wydaje się

sugerować wspólne pochodzenie obu ciał. Przypuszcza się, że Księżyc

powstał w końcowej fazie tworzenia się Układu Słonecznego jako rezultat

zderzenia protoplanety wielkości Marsa z rozwarstwioną już na jądro i

płaszcz Ziemią. Zderzenie nie było centralne i dlatego w jego wyniku

Ziemia pozbawiona została tylko części płaszcza, zachowując większość

żelaznego jądra. Materiał płaszcza, rozproszony w postaci dysku na

bliskiej orbicie okołoziemskiej, stygnąc szybko skondensował do postaci

naturalnego satelity. Oddziaływania pływowe oddaliły od siebie oba ciała -

jeszcze dziś odległość Księżyca od Ziemi wzrasta w tempie 3 cm na rok.

Powierzchnię Księżyca tworzą głównie skały bazaltowe pochodzenia

wulkanicznego. Cała pokryta jest kraterami uderzeniowymi; na widocznej

z Ziemi części powierzchni znajduje się około 300 tys. kraterów o

>>>

Ziemia i Księżyc - podwójna planeta

sfotografowana przez sondę Galileo w

1990 r. w drodze ku Jowiszowi. Fot.

JPL/NASA.

>>>

Zdjęcie Księżyca wykon ane w maju

1967 r. przez sondę Lunar Orbiter 4 .

W środku jest widoczny basen Mare

Orientale - uważany za

najefektowniejszą strukturę

uderzeniową (powstałą w wyniku

spadku innego ciała) na powierzchni

Srebrnego Globu. Fot. NASA.

średnicy ponad 1 km; na odwrotnej stronie jest ich dużo więcej. Wśród innych struktur

powierzchniowych zwracają uwagę łańcuchy gór, których wysokość dochodzi do 8 km, a także bruzdy

i szczeliny o szerokości do 5 km i długości kilkuset km. Temperatura powierzchni Księżyca zmienia się

od +110 o C w środku dnia księżycowego do -80 o C w środku nocy; tak duże różnice spowodowane są

brakiem atmosfery.

Na powierzchni Księżyca nie ma wody. Ale w 1996 r. doniesiono, że wnikliwa analiza wyników

obserwacji radarowych, wykonanych dwa lata wcześniej z krążącej wokół Księżyca sondy Clementine ,

wskazuje, że dna głębokich kraterów w okolicach biegunów, do których nigdy nie dociera

promieniowanie słoneczne, pokrywa warstwa lodu wodnego . Gdyby przyszłe badania to potwierdziły,

byłoby to jedno z donioślejszych odkryć o znaczeniu również i praktycznym. Księżyc jest bowiem

dotychczas jedynym naturalnym obiektem pozaziemskim, na którym był już człowiek i wobec którego

ma dalsze ambitne plany eksploracyjne.

Krzysztof Ziołkowski

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: