9. Планети – гіганти, їх склад і будова

Характеристики Юпітера:

середній радіус орбіти 778 330 000 км;

діаметр 142 984 км;

маса 1,9∙10²⁷ кг.

Юпітер находиться|перебуває| значно далі (більш, ніж в 5 разів) від Сонця, чим Земля|грунт|. Повний|цілковитий| оборот|зворот| навколо|навкруг| Сонця Юпітер здійснює|скоює| за 11,87 років. Юпітер швидко обертається навколо|навкруг| своєї осі, роблячи|чинити| один оборот|зворот| за 9 годин 55 хвилин|мінути|, причому екваторіальна зона Юпітера обертається швидше, а зони полюсів – повільніше|повільний|. Втім, це не дивно|напрочуд|, оскільки Юпітер не є|з'являється| твердим тілом. Розміри Юпітера дуже великі – він в 11 з гаком раз більше Землі|грунту| за розмірами і в 318 разів – за масою. Але|та|, оскільки основні елементи, з|із| яких складається Юпітер, – це легкі гази водень і гелій, то щільність його невелика – всього 1,13 г/см³, що приблизно в 4 рази менше щільності Землі|грунту|. По своєму складу Юпітер схожий на Сонце – 89% його атмосфери доводиться|припадає| на водень і 11% - на гелій. Крім того, в атмосфері є|наявний| і інші речовини – метан, аміак, ацетилен, а також вода. У атмосфері Юпітера відбуваються|походять| бурхливі процеси – дмуть могутні вітри і утворюються вихори. Вихори на Юпітері можуть бути дуже стійкими, наприклад, знаменита Червона пляма – могутній вихор в атмосфері Юпітера, відкритий|відчиняти| більше 300 років тому, продовжує існувати до цих пір.

Існують різні уявлення про внутрішню будову|споруди| Юпітера. Зрозуміло, що усередині|всередині| гігантської планети існує величезний тиск|тиснення|. Деякі учені вважають|гадають|, що на достатньо|досить| великій глибині водень, з|із| якого переважно складається Юпітер, під впливом цього гігантського тиску|тиснення|, переходить в особливу фазу – т. з. металевий водень, якій стає рідким і таким, що проводить електричний струм|тік|. Імовірно|приблизно|, в самому центрі Юпітера знаходиться|перебуває| ядро, що складається з твердих порід, яке, хоча і складає лише маленьку частину|частку| маси Юпітера, ймовірно|певно|, все ж таки|все же| у декілька разів більше і важче за Землю|грунт|.

Юпітер має дуже потужне магнітне поле, набагато сильніше, ніж земне. Воно тягнеться на багато мільйонів кілометрів від планети. Передбачається|припускається|, що основним генератором цього магнітного поля є|з'являється| шар металевого водню, що знаходиться|перебуває| в глибинах Юпітера.

Характеристики Сатурну:

середній радіус орбіти 1,429,400,000 км;

діаметр 120 536 км;

маса 5,68∙10²⁶ кг.

Сатурн находиться|перебуває| далеко від Сонця – майже в 10 разів далі, ніж Земля|грунт|, на відстані більше мільярда кілометрів. Свою відстань по орбіті він проходить|минає| за 29,46 років. За розміром Сатурн приблизно в 9 разів більше Землі|грунту| і в 95 разів більше її за масою. Так само, як і Юпітер, він складається|перебуває|, в основному, з|із| легких газів – водню і гелію, що обумовлює| його дуже маленьку щільність, яка навіть менше, ніж щільність води, – всього 0,63 г/см³. Сатурн швидко обертається навколо|навкруг| своєї вісі (період обертання|звертання| близько 10 годин), причому, так само, як і у|біля| Юпітера, в екваторіальній області його обертання швидше, а поблизу полюсів повільніше|повільний|. Із-за відцентрових сил Сатурн помітно сплюснутий само, як і на Юпітері, в атмосфері Сатурну присутні хмари, що складаються з аміаку, метану, водяної пари та ін.. При цьому хмарний покрив|покривало| на Сатурні могутніший, ніж на Юпітері. У атмосфері Сатурну також дмуть сильні вітри і спостерігаються грозові розряди. Передбачається|припускається|, що в центрі Сатурну, як і в центрі Юпітера, під впливом могутнього тиску|тиснення| водень переходить в особливу фазу – т. з. металевий водень, здатний|здібний| проводити електричний струм|тік|. Циркуляції в шарі металевого водню створюють| магнітне поле навколо|навкруг| Сатурну, проте|однак| у нього воно значно менш могутнє, чим у|біля| Юпітера.

Найбільш відомою особливістю Сатурну є|з'являється| наявність у нього кілець. Ці кільця легко видно|показний| із Землі|грунту| навіть в невеликий телескоп. Кільця Сатурну були відкриті|відчиняти| ще в 17 столітті.|ст|. Самі кільця складаються з великого числа кам'яних і крижаних|льодяних| осколків, розміри яких – від розміру порошинки до декількох метрів.

Характеристики Урану:

середній радіус орбіти 2 870 990 000 км;

діаметр: 51,118 км;

маса 8,68∙10²⁵ кг.

Уран находиться більш ніж в 19 разів далі від Сонця, чим Земля. Період його обертання по орбіті – 84 року. Уран обертається навколо своєї вісі, повний оборот він робить приблизно за 17 годин. Вісь обертання складає дуже невеликий (біля 7°), на відміну від інших планет, у яких цей кут швидше ближче до 90°. Одна з гіпотез, що пояснює таке незвичайне положення вісі обертання Урану, припускає, що зсув вісі відбувся із-за зіткнення Урану з якимсь крупним небесним тілом. Крім того, подібно до Венери і на відміну від решти планет, Уран обертається убік, зворотній своєму руху по орбіті. Уран приблизно в 4 рази більше Землі за розміром і в 14 разів за масою. Крім того, в атмосфері Урану багато метану (який додає планеті голубуватий відтінок) і інших домішок. У ній спостерігаються смуги хмар і дмуть вітри. Подібно до інших планет-гігантів, атмосфера Урану в основному складається з водню, гелію і метану, хоча їх відносні внески декілька нижче в порівнянні з Юпітером і Сатурном.

Теоретична модель будови Урану така: його поверхневий шар є газово-рідкою оболонкою, під якою знаходиться крижана (суміш водяного і аміачного льоду) мантія, а ще глибше ядро з твердих порід. Маса мантії і ядра складає приблизно 85-90% від всієї маси Урану. Зона твердої речовини тягнеться до 3/4 радіусу планети. Температура в центрі Урану близька до 10000^оК при тиску 7-8 млн. атмосфер (одна атмосфера приблизно відповідає одному бару). На межі ядра тиск приблизно на два порядки нижчий (близько 100 килобар). Ефективна температура, що визначається за тепловим випромінюванням з поверхні планети, складає біля 55^оК. У Урану є магнітне поле, за своїй силою воно зіставимо з магнітним полем Землі. Окрім цього, у Урану є невеликі кільця, що складаються з дрібних твердих уламків, як і у решти всіх планет-гігантів.

Нептун находиться|перебуває| дуже далеко від Сонця. Радіус орбіти Нептуна в 30 разів більший, ніж орбіти Землі|грунту|, а один оборот|зворот| навколо|навкруг| Сонця Нептун здійснює|скоює| лише за 164,5 років. Нептун обертається навколо|навкруг| своєї вісі, період обертання |звертання|дорівнює 15,8 годин. За розмірами Нептун приблизно в 4 рази більше Землі|грунту| і в 17 разів більше її за масою. Розмір Нептуна трохи менше розміру Урану, а маса трохи більше, за рахунок більшої щільності. Склад атмосфери Нептуна подібний до складу атмосфери інших планет-гігантів. Тут присутні, в основному, водень і гелій і невелика кількість метану, що додає|наділяє| планеті синій колір|цвіт|. Атмосферні процеси на Нептуні дуже інтенсивні, на ньому немає таких стійких утворень, які могли б зберігатися десятки років. У атмосфері Нептуна дмуть дуже сильні вітри, найшвидші в Сонячній системі. У Нептуна також є|наявний| магнітне поле.

Зі|із| всіх елементів на Нептуні переважають водень і гелій приблизно в такому ж співвідношенні, як і на Сонці: на один атом гелію доводиться|припадає| близько 20 атомів водню. У незв'язаному стані|достатку| водню на Нептуні значно менше, ніж на Юпітері і Сатурні. Присутні і інші елементи, в основному легкі. На Нептуні, як і на інших планетах-гігантах, відбулася багатошарова диференціація речовини, в процесі якої утворилася протяжна крижана|льодяна| оболонка як на Урані. По теоретичних оцінках, є|наявний| і мантія, і ядро. Маса ядра разом з крижаною|льодяною| оболонкою згідно|згідно з| розрахунковим моделям може досягати 90% всієї маси планети.

Поблизу Нептуна побував тільки|лише| один космічний апарат, "Вояджер-2", в серпні 1989 р.. Він, зокрема, підтвердив існування у Нептуна кілець, подібних до кілець інших планет-гігантів.

На сьогоднішній день у Нептуна знайдено 13 супутників.

Супутник Нептуна Тритон. Самий великий супутник Нептуна – Тритон, він входить до числа найбільших супутників в Сонячній системі. Тритон складений, мабуть, з твердих кам'яних порід, з домішкою близько 25% льоду. У нього є слабка азотна атмосфера. На Тритоні так холодно (всього лише біля 35^оК), що поблизу полюсів навіть азот замерзає, утворюючи полярну шапку.

Характеристики Нептуна:

середній радіус орбіти 4 504 000 000 км;

діаметр 49,532 км;

маса 1,02 ∙10²⁶ кг.

10. Загальна характеристика Юпітера та його великих супутників

Періоди обертання|звертання| по орбітах навколо|навкруг| Юпітера Іо, Європи, Ганімеда і Калісто майже точно співвідносяться між собою як 1:2:4:8, це наслідок резонансу. Всі ці супутники Юпітера за своїм складом і внутрішній будовою|споруді| подібні до планет земної групи, хоча за масою всі вони і поступаються найменшій з|із| великих планет – Меркурію. Ганімед, Калісто і Іо навіть більше Місяця, а Європа зовсім трохи поступається йому за розмірами.

11. Таблиця

12. Характеристика великих супутників Юпітера

Назва	Радіус орбіти, тис. км	Період обертання навколо Юпітера, земних діб	Радіус, км	Маса, кг	Відкритий, рік
Іо	422	1,76914	1830×1818×1815	8,9∙1022	1610
Європа	671	3,55118	1565	4,8∙1022	1610
Ганімед	1070	7,15455	2634	1,5∙1023	1610
Калісто	1883	16,6890	2403	1,1∙1023	1610

Іо є самим ближнім до Юпітера з крупних супутників. Унаслідок приливних взаємодій його обертання навколо своєї вісі загальмоване, і він повернений до Юпітера весь час однією стороною. Великим сюрпризом для учених стало виявлення на Іо вулканів, що активно діяли. Ці вулкани постійно викидають маси сірі і сірчистого газу, унаслідок чого поверхня Іо має оранжевий колір. Частина сірчистого газу відлітає в космос і утворює слід, що тягнеться по орбіті. На Іо є дуже слабка атмосфера, щільність її в 10 млн. разів менше земної.

Європа виявилася не менш цікавим супутником, чим Іо. Головною особливістю Європи є те, що зверху вона повністю покрита товстим шаром льоду. Крижана поверхня поцяткована численними складками і тріщинами. Згідно припущенням учених, під цим товстим шаром льоду повинен існувати океан, тобто велика маса води в рідкому стані. Деякі учені висунули гіпотезу, що в такому океані здатні існувати прості мікроорганізми. Чи так це чи ні, ще належить з'ясувати.

Ганімед є найбільшим супутником Юпітера і взагалі найбільшим супутником в Сонячній системі. Чимось рельєф Ганімеда нагадує Місяць. На нім виявлені темні і світлі ділянки, що чергуються, кратери, гори і жолоби. Проте щільність Ганімеда істотно менше щільності Місяця – очевидно, на нім дуже багато льоду. Також у Ганімеда виявлено невелике власне магнітне поле.

Калісто, подібно до Ганімеду, покритий кратерами, багато з яких оточено концентричними тріщинами. Його щільність ще менша, ніж у Ганімеда, очевидно, в його складі лід складає близько половини маси, останнє доводиться на каміння (силікати) і металеве ядро.

13. Великі супутники Юпітера, їх склад і будова

14. Великий супутник Сатурну Титан, його характеристика

Титан був відкритий|відчиняти| Гюйгенсом ще в 17 столітті|віці|. Супутник має досить великі розміри (його діаметр перевищує 5 тис. км., що тільки|лише| в два з|із| невеликим разу менше діаметру Землі|грунту|), але|та| маленьку щільність. Передбачається|припускається|, що Титан складається з кам'яного ядра, покритого крижаною|льодяною| оболонкою. Єдиний зі|із| всіх супутників в Сонячній системі, Титан має щільну атмосферу. У|біля| поверхні Титану тиск|тиснення| атмосфери в 1,5 разу вище, ніж на Землі|грунті|. Здебільшого|здебільше| атмосфера Титану складається з азоту (близько 90%), також в ній присутній аргон і невелика частка|доля| метану і інших газів. Можливо, атмосфера Титану за своїм складом подібна до тієї, яку мала Земля|грунт| на ранніх стадіях свого існування. Титан находиться|перебувають| дуже далеко від Сонця, і температура там дуже низка. На його поверхні вона складає всього 90-100^оК (біля - 180°С|). Хмарний покрив|покривало| заважає|мішає| розгледіти деталі поверхні з|із| космосу. Тому космічний апарат "Кассині", направлений|спрямований| зокрема для вивчення Титану, мав великий|величезний| набір устаткування|обладнання|, включаючи радар, прилади для вивчення в інфрачервоному спектрі, і, найголовніше, посадочний модуль, призначений для висадки на поверхню супутника. У січні 2005 р. цей модуль успішно зробив|вчинив| посадку на Титан і зміг передати|передавати| на Землю|грунт| точніші дані про склад атмосфери, температуру і тиск|тиснення|, а також знімки поверхні Титану з невеликої висоти і безпосередньо фото|фото-матеріалу| з самої поверхні (рис. ). Отримані|одержувати| знімки дали вченим|ученим| підтвердження раніше висловлених припущень|гадок| про те, що метан може існувати на Титані в рідкому стані|достатку| і грати роль, подібну до води на Землі|грунті|, утворюючи великі|величезні| водоймища і річки.|ріки|, Також, мабуть|очевидно| на Титані випадають метанові дощі.

15. Загальна характеристика Землі та вплив на неї Місяцю

16. Загальна характеристика Марсу та його супутників

17. Загальна характеристика Меркурію і Венери

1. Поняття геоекології і екологічної геології. Чим відрізняються ці наукові дисципліни?

2. Природні і природно-техногенні системи літосфери

3. Ієрархія геоекосистем

Геоекосистема - генетично єдиний просторово обмежений компонент навколишнього природного середовища, що розглядається як геоекологічний об'єкт, у межах якого здійснюються природні геологічні процеси і який піддається впливу антропогенної діяльності.

Природними компонентами геологічного середовища є континенти й океани, гірські масиви і вулкани, ріки, водойми і підземні води, гірські породи і мінерали. На них порізно або спільно впливають природні геологічні процеси й антропогенна (техногенна) діяльність. У рамках геоекології їх доцільно виділяти в якості геоекосистем різноманітних ієрархічних рівнів (рис. 2.2.1).

Рис. 2.2.1. Ієрархія геоекосистем [29]

Глобальна геоекосистема - це вся Земля в цілому. В якості мегагеоекосистем можуть розглядатися геосфери - літосфера, гідросфера, атмосфера. Мезогеоекосистемами (міжрегіональними геоекосистемами) є океани, континенти, платформи, гірськоскладчасті області (Середиземноморсько-Гімалайська й ін.). Макрогеоекосистемами (регіональними геоекосистемами) можуть бути окраїнні або внутрішні моря, значні річкові системи і т.п. Локальні геоекосистеми - антикліналь, вулкан, льодовик, водойма, родовище і т.п. Мікрогеоекосистеми - відособлена гірська порода або мінерал і т.п.

4. Поняття екологічної ємності і асиміляційного потенціалу довкілля

Завдяки наявності в природного середовища здатності асимілю-

вати деяка кількість шкідливих викидів ми маємо можливість за-

ощаджувати на природоохоронних витратах. У кінцевому рахунку

ця економія і визначає цінність «асиміляційного потенціалу» приро-

дного середовища.

5. Асиміляційний потенціал геологічного середовища та його складові

6. Загальні відомості про екологічні функції літосфери, їх роль для існування природних екосистем

Літосфера являється одним із джерел енергії, додатковий до сонячної радіації і космічного випромінювання, вона виступає як її перетворювач, накопичувач, поглинач і як передаюче середовище. Значна частина цієї енергії витрачається на підтримку геологічних процесів, а також на створення умов, придатних для життєдіяльності представників рослинного і тваринного світу, які населяють нашу планету. Ці якості лі­тосфери виникають з особливостей її будови, стану і геологічних процесів, що відбуваються всередині і на поверхні літосфери та реалізуються через її екологічні функції. Поняття екологічних функцій літосфери формулюється наступним чином (В.Т.Трофимов, 2002): під екологічними функціями літосфери розуміється все різноманіття функцій, що визначають і відображають роль і значення літо­сфери, включаючи підземні води, нафту, гази, геофізичні поля і геологічні процеси, які в ній здійснюються, в життєзабезпеченні біоти і, головним чином, людського співтовариства.

Все різноманіття функціональної залежності між природною і техногенно перетвореною літосферою та біотою і людиною (як біологічним видом, так і суспільною соціальною структурою) зводиться до чо­тирьох екологічних функцій - ресурсної, геодинамічної, геофізичної і геохімічної. Визначимо їх зміст.

Ресурсна екологічна функція літосфери визначає роль мінеральних, органічних і органомінеральних ресурсів і геологічного простору лі­тосфери для життя і діяльності біоти як біогеоценозу, так і соці­альної структури;

Геодинамічна екологічна функція літосфери відображає властивості літо­сфери впливати на стан біоти, безпеку і комфортність мешкання людини через природні і антропогенні процеси і явища;

Геохімічна екологічна функція літосфери відображає властивості геохі­мічних полів (неоднорідностей) літосфери природного і техногенного походження впливати на стан біоти в цілому, включаючи людину, зокрема;

геофізична екологічна функція літосфери відображає властивості геофі­зичних полів (неоднорідностей) літосфери природного і техногенного походження впливати на стан біоти, включаючи людину.

Екологічні властивості літосфери слід розглядати як результат її еволюційного розвитку і техногенного перетворення, з яким пов'язане існування біоти і її подальше функціонування. Це екологічна складова (грань) літосфери що вивчається екологічною геологією. Для кращого розуміння сутності екологічних властивостей літосфери інформація про них приведена в табл. 1, яка не претендує на повноту переліку всіх властивостей. Аналіз змісту цієї таблиці до­зволяє стверджувати, що екологічні функції літосфери є конкретним, реально відчутним проявом (виразом) її екологічних властивостей.

7. Види ресурсів геологічного середовища

Ресурси літосфери досить багатогранні і включають наступні основні категорії [50]: мінеральні ресурси літосфери, необхідні для життя біоти; мінеральні ресурси, необхідні для людського співтовариства як соціальної структури; ресурси геологічного простору - площинні і об'ємні ресурси літосфери, необхідні для розселення і існування біоти, включаючи людину як біологічний вигляд і людства як соціальну структуру

8. Ресурси геологічного середовища, необхідні для існування біоти

Ресурси, необхідні для життя біоти. Біосфера – складна зовнішня оболонка Землі, населена живими організмами, які у сукупності складають живу речовину нашої планети. Маса останньої в біосфері наближається до n·10¹⁴ - 2·10¹⁶ т. Біосфера повністю або частково охоплює інші геосфери: нижню частину атмосфери – тропосферу, гідросферу і верхню частину літосфери (до глибини 2-3 км). Жива і нежива природа мають спільну основу. Їх починають розрізняти десь з молекулярного рівня, а потім вони мають свої рівні організації. Значна частина живих організмів „населяють” геоморфологічні елементи поверхні нашої планети. Жива матерія існує в певних межах фізичних умов. Для неї потрібен певний інтервал температур і тиску, певний набір елементів (сполук) і енергія, які вона може споживати із оточуючого середовища. Окремий ландшафтний структурний елемент приповерхневої частини Землі, разом з біотою, яка його населяє, з притаманними для нього кліматичними умовами, геологічною будовою, ґрунтами, тектонічним гідрологічним і гідрогеологічними режимами отримав назву „біогеоценоз”.

Ресурси літосфери, необхідні для життя біоти, включаючи людину як біологічний вид, представлені чотирма складовими: 1 – гірськими породами, що включають елементи біофільного ряду - розчинні елементи, життєво необхідні організмам, які називають біогенними елементами; 2 – кудюритами - мінеральною речовиною кудюрів, які є мінеральною їжею тварин - літофагів; 3 – куховарською сіллю (NaCl); 4 – підземними водами.