Күн атмосферасының активтілігі және оның периоды 3 страница

Юпитер атмосферасының жоғарғы қабаттары осы планетаның көрінерлік дискісі болып табылады және бұл дискінің бетінде экваторға паралель орналасқан, аралары ақшылтым облыстарымен бөлінген көптеген күреңқызыл (8-сурет) жолақтарды байқауға болады. Мұндай ақшылтым облыстар зоналар деп аталады. Юпитердің бетінде күреңқызыл жолақтармен бірге өлшемдері әртүрлі дақтар да кездеседі. Олардың ішіндегі ең үлкенін Үлкен Қызыл Дақ деп атайды. Бойлық ұзындығы болатын осы Үлкен Қызыл Дақ алғашқы рет 1878 жылы табылған. Бұл дақтың интенсивтілігі өзгермелі болып келеді.

Юпитер дискасының жолақ құрылымы параллельдер бойымен бағытталған атмосферадағы желдермен түсіндіріледі. Жалпы атмосфера-

 

 

8-сурет. Юпитер

 

лық циркуляция полярлық және экваторлық облыстарда Күннен алатын жылудың айырмашылығынан туындайды. Гидродинамикалық ағындар Кориолис күші әсерінен экваторға параллель қозғалады. Осыған қосымша әртүрлі жылдамдықтағы гидродинамикалық ағындардың шегарасында конвективтік қозғалыстар байқалады. Конвективтік қозғалыс жоғары қарай қызғылт түсті затты шығарады. Қоңыр жолақтарда конвективтік қозғалыс күшті болып олардың түсінің интенсивтілігін арттырады. Юпитер атмосферасында циклондар пайда болады. Ірі циклондар көп уақыт өмір сүреді. Бүгінгі күндері Юпитердің бетінде кішірек бірнеше қызғылт дақтар бақыланады. Экваторға жақын орналасқан екі жолақтың интенсивтілігі жоғары және ағынның жылдамдығы 100 м/с-ке жетеді.

Юпитер атмосферасының құрамына келер болсақ, оның 77%-і сутегіден, ал 23%-не жақын гелиийден тұрады да, қалғаны метан мен аммиактың үлесіне тиеді. Бұлт қабатының жоғарғы шекарасында қысым 0,5 атм. Жоғарғы бұлттар аммиак кристалдарынан тұрады да, төменгі бұлттардың құрамында мұз бен судың болуы ықтимал. Юпитер атмосфераның жоғарғы қабаттарының температурасы 130 К-қа жақын. Планета атмосфераның төменгі қабаттарынан жоғарғы қабаттарда келетін жылу ағыны Күннен келетін жылу ағынынан 2 есе үлкен болғандықтан, жоғарғы қабаттардың температурасы күндіз-түні өзгермейді.

Юпитердің атмосферасында күшті дауылдар, циклондар жиі болып отырса, атмосфераның түнгі аймақтарында жарқыраған найзағай-лар мен поляр шұғылалары (9-сурет) байқалып тұрады. Юпитер атмосферасындағы Үлкен Қызыл Дақ антициклон болып табылады және оның айналасының периоды 6 тәулік.

9-сурет. Юпитердегі полярлық шұғылалар

Бақылау нәтижелерінен алынған деректер бойынша Юпитердің ішкі құрылысының үлгісі жасалған. Бұл үлгіде массасының 72%-і сутегі, 22%-і гелий, 6%-і ауыр элементтер

болып табылатын Юпитер планетасының атмосферасы 4-6 мың км тереңдікке дейін созылып жататындығы көрсетілген. 5 км тереңдіктегі гелий мен сутегінің қоспасы түріндегі газдың қысымы атм., ал оның температурасы Осы тереңдікте газ бен сұйық өзара аралас күйде кездеседі де, одан төмен жатқан қабаттарда сутегі мен гелиийдің сұйық күйге айналғандығы байқалады. Қысымы 3 млн.атм., температурасы 1100 болатын 24000 км тереңдіктегі қабаттарда сутегі металдық фазада кездеседі. Диаметрі 8000-9000 км болатын Юпитер планетасының ядросы өте тығыз сұйық заттан тұрады да, оның құрамына сутегі, гелий, темір, никель енеді. Ядроның шекарасындағы қысым 20 млн.атм. болса, температурасы С. Қызған ішкі қабаттарынан жан-жаққа жылу ағыны таралып, планетаның жоғарғы қабаттарының температурасын арттырады.

Юпитердің магнит өрісінің пайда болуы осы планетаның жылдам айналуы мен электр өткізгіш қабілеті жоғары сұйық ішкі қабаттарына байланысты болады. Планетаның магнит өрісінің кернеулігінің мәні шамамен 10 Э, полярлығы жердің магнит өрісінің полярлығына қарама-қарсы. Магнит өрісінің осі планетаның айналу осімен бұрыш жасайды. Юпитердің магнитосферасы 6 млн.км-ге дейін созылып, күшті радиациялық белдеу 1,5-6 R зонада орналасады да, ол Юпитердің күшті радиосәулелену көзі болып табылады.

Юпитердің 16 серігі бар (10-сурет), солардың ішіндегі Ио, Европа, Ганимед, Каллисто деп аталатын ең ірі деген төртеуін 1610 жылы Галилео Галилей ашқан болатын. Планетаның осы аталған серіктері экватордың жазықтығында синхронды түрде және тура бағытта айналып қозғалады.

Ганимед аумағы жағынан Меркурийден үлкен, ал Калисто Меркурийдің өлшеміндей болады. Юпитердің қалған серіктерінің өлшемдері 10-240 км. Ио серігінің бетінде жалпы саны 7-ге тең актив жанар тауларының бар екендігі анықталды. Планетадан ең алыс қашықтықта орналасқан 4 серік кері бағытта қозғалады, бұлар астероид белдеуінен тартылған денелер болуы ықтимал.

Сатурн. Сатурн – Юпитерден кейінгі екінші алып планета болып табылады және ол Күнді 29,5 жыл ішінде айналып өтеді. Жер бетінен жүргізілген бақылау-зерттеулер бұл планета жөнінде нақты мәліметтерге қол жеткізе қойған жоқ.

Дейтұрғанмен, зерттеулер мен бақылаулардың нәтижелерінің ішінде 1670 жылы Х. Гюйгенс ашқан планета сақинасының алатын орны ерекше. XIX ғасырда сақинаның ұсақ бөлшектерден құралатындығы жөніндегі тұжырымды Дж.Максвелл мен С.В.Ковалевская теория жүзінде дәлелдеп көрсетті.

АҚШ-тың «Пионер-2», «Вояджер-1» және «Вояджер-2» космостық аппараттары осы планета жөнінде бірқатар мәліметтерге қол жеткізді, дәлірек айтқанда осы аппараттардың көмегімен планета атмосферасының химиялық құрамы мен активтілігін, айналу периодын, магнит өрісінің кернеулігінің шамасы анықталды. Осылармен бірге планетаның жаңа серіктері мен сақиналарының ашылуы, бұл сақиналардың құрылысы мен Титан серігінің атмосферасының параметрлері туралы мәліметтер белгілі болды.

Бұлт қабатының шекарасындағы Сатурн планетасының экваторлық радиусы 60330 км, планетаның айналу периоды 10сағат 39 минут 15 секунд, ал планетаның сығылу шамасы 1:10. Сатурнның массасы Жердің массасынан 95 есе үлкен, тығыздығы 0,71 , бетіндегі еркін түсу үдеуінің мәні 1100 , параболалық жылдамдығы 36,7 км/с. Планетаның айналу осінің көлбеулігі , оның айналмалы қозғалысы Юпитердің қозғалысына ұқсас және тура бағытта өтеді.

Сатурнның бетінде ондаған бұлт белдеулері, дақтар және Юпитердің Үлкен Қызыл дағына ұқсайтын басқа да объектілерді байқауға болады. Сатурн экваторындағы газ ағындарының жылдамдығы 480м/с немесе 1700 км/сағ. Осы аталған мәліметтер планета атмосферасының активтілігінің жоғары болатындығын айқындап отыр.

Бұлт қабаттарының жоғарғы шекарасындағы қысым 0,1 атм., температурасы - С. Сатурнның ішкі қабаттарындағы жылу көзінің ағыны Күннен келетін жылу ағынан 2,5 есе үлкен болатындықтан, планета атмосферасының температурасы жоғары болады. Планета атмосферасының 89%-і сутегіден, 11%-і гелийден құралады да, қалған бөлігіне метан, аммиак, этан, ацетилен, фосфин енеді. Температура төмен болғандықтан метан сұйық күйде кездеседі де, Сатурнның бұлттары негізінен алғанда осы метанның тамшыларынан құралады.

Планетаның температурасы мен қысымы тереңдікке байланысты түрде артып отырады. Сатурнның орташа облыстарында (h~0,5 R) температура мен қысымның мәндері сәйкесінше С, 3 млн.атм. болады. Планетаның ішкі қабаттары сутегі мен гелийден құралады және бұл заттар сұйық күйде кездеседі. Төменгі қабаттар металдық фазадағы, ал планетаның бетіне жақын орналасқан қабаттар молекулалық күйдегі сутегіден құралады. Сатурнның ядросының өлшемі аса үлкен және оның құрамы ауыр элементтерден тұрады.

Кернеулігі 0,5 Э болатын Сатурн планетасының магнит өрісі 23 R – қашықтыққа дейін созылып жатады. Сатурнның бірнеше радиациялық белдеулері бар, сондықтан да бұл планетаны күшті радиотолдқындар көзі деп атауға болады.

Планетаның 17 серігі бар. Титанды есептемегенде мұндай серіктердің құрамының 60%-80% мұздан тұрады. Планета серіктерінің бетінен метеориттердің іздерін (кратерлер) айқын байқауға болады. Япет деп аталатын планета серігінің беті ақшыл және қара түстес екі жарты шарға бөлінген. Титан Күн жүйесіндегі серіктердің ішінде үлкендігі жағынан екінші орында тұрады және Титаннан басқа серіктердің тығыз атмосферасы жоқ. Титан серігінің атмосферасының құрамы күрделі және оның 85% азоттан, 12% аргоннан, 1% метаннан тұрады. Осылармен қатар атмосфераның құрамынан этанды, ацетиленді және молекулалық күйдегі сутегіні де кездестіруге болады.Титанның бетіндегі температура қысым 1 атм. Қысым мен температураның осы көрсетілген мәндерінде Титтанның бетінде метан сұйық және қатты күйлерде де кездеседі. Бұл жағдайдың өзі Титанның бетінде метан өзендері мен жаңбырларының болатындығын толығымен растап отыр. Олай болса, Жер бетінде судың алатын маңызы қандай болса, Титан бетінде метан сондай ерекшелікке ие болады. Жер бетінен жүргізілген телескоптық бақылаулар Сатурнның үш сақинасының болатындығы жөніндегі мәліметтерге қол жеткізді, олар: сыртқы, жарқырауы орташа деңгейдегі А, жарқырауы күшті В және ішкі, жартылай мөлдір С сақиналары. Мұндай сақиналар планетаның экваторлық жазықтығында орналасады да, 60000 км қашықтыққа дейін созылып жатады және олардың әрқайсысының қалыңдығы 3 км-дей шамада болады. Сақиналардың аралығындағы (сақиналарды бөліп тұратын) кеңістікті саңылау деп атайды және әрбір сақина өте ұсақ бөлшектер жиынтығынан құралған (11-сурет).

1983 жылы өткен Халықаралық астрономиялық съездің XVIII-ассамблеясында соңғы кездегі ашылған жаңа сақиналар мен саңылаулардың аттары белгіленеді: атап айтсақ, бірнеше саңылаулар Энке, Гюйгенс, Максвелл, Ковалевская деп аталатын болды. Сатурн планетасының жоғарыда қарастырылып отырған 3-сақинасынан басқа D, E, F және G деп белгіленген сақиналардың да белгілі болды. D сақина Сатурнға өте жақын орналасса, сақиналардың одан кейінгі алыстау реті төмендегідей болады:

D, C, B, A, F, G, E.

Сатурнның ең алыс орналасатыны - Е сақинасы, оның ара қашықтығы 90000 км. Е сақинасының тығыздығы Сатурнның Энцелад серігінің орбитасы бағытында артады. F сақинаның структурасы (құрылымы) өзгермелі келеді. В сақинасында радиалдық элементтердің болатындығы анықталды және бұл элементтер «спицалар» деп аталады. Сонымен бірге, бұл сақинада «спицалармен» байланысты болатын импульсты түрдегі радиосәулеленудің де бар екндігі белгілі болды.

 

11-сурет. Сатурнның түнгі беті және сақиналары.

Кассини аппараты түсірген бейне

Уран, Нептун.

Уран мен Нептун – Юпитер мен Сатурннан кейінгі алып планеталар болып табылады және олар физикалық табиғаты жағынан аталып еткен алдыңғы планеталарға ұқсас келеді.

Уранның радиусы 26200 км, массасы кг, тығыздығы . Планетаның айналу периоды және оның өз осінен айналуы қозғалысы кері бағытта болады экваторының көлбеулігі .

Уранның атмосферасының құрамына келсек, оның 15% гелийдің, 2% метанның қалғаны сутегінің үлесіне тиеді. Атмосфераның ең жоғарғы қабаты сутегіден тұрады және осы қабаттың күндізгі жартысының температурасы 750 К, түнгі жартысыныңкі 1000 К. Бұлт қабаттарында экваторға паралель болатын ағындарды да кездестіруге болады. Полярлық облыстардағы ағындардың жылдамдығы 700км/сағ болса, экваторлық ағындардың жылдамдығы 300 км/сағ.

12-сурет. Сақиналы Уран

Уран планетасының магнит өрісінің кернеулігі 0,5 Э, полярлығы жердің магнит өрісі кернеулігінің бағытына қарама-қарсы бола алады. Сонымен бірге магнитосферасы өте қалың келеді және радиациялық белдеулер сутегінің иондары мен электрондардан құралады.Жерден жүргізілген бақылаулар нәтижелері бойынша анықталған Уран планетасының 5 серігінен басқа оның 10 серігінің болатындығы анықтала-

ы. Американың «Вояджер-2» космостық аппараты осы серіктердің ішіндегі ең ірілерінің суретін түсіріп, жерге жіберді. Осы суреттерге қарап отырып, серіктердің бетінде метеорит кратерлерінің, биік таулар мен терең сайлардың бар екендігі жөнінде белгілі бір тұжырым жасауға болады. Айта кететін тағы бір нәрсе, қарастырылып отырған серіктердің ішіндегі ең ірі дегендерінің формасы шар тәрізді болып келеді.1977 жылы Уран планетасының 9 сақинасы анықталса, «Вояджер-2» маңайында жүргізілген зерттеу жұмыстарының нәтижесінде тағы да 2 сақина белгілі болды (12-сурет).

Ендігі жерде Нептун планетасын қарастырайық. Радиусы 24764 км, массасы Жердің массасынан 17 есе үлкен және тығыздығы болатын Нептун планетасының айналуы тура бағытта өтеді, айналу периоды .2 және планета экваторының көлбеулігі .

Нептунның атмосферасының құрамы сутегі мен гелийден, 1% шамасындағы метаннан құралады. Атмосфераның қалыңдығы 3-5 мың км, оның түбіндегі қысым 200атм. болса, жалпы атмосфераның температурасы 59,3 К. Нептунның ішкі қабаттарынан механизмі әзір белгісіз жылу ағыны тарайды. «Вояджер-2» аппараты түсірген суреттерден планета дискісіндегі қара түсті экваторлық белдеу мен параллелдегі екі жалпақ жолақты анық көруге болады және олардың қысымы 1,2-1,3 атм. Планетаның бетінен Үлкен қара дақ деп аталатын объект анықталған және ол алып антициклон болып табылады. Планета атмосферасында өте үлкен жылдамдықпен қозғалатын (2200 км/сағ) метеорологиялық объектілері бар, жоғарғы қабаттарда кездесетін дымқыл тұман планета дискісінің шетінде доға тәріздес болып көрініп және ол негізінен алғанда этан, ацетилен, этилен болып табылады. Осы бұлттардың табиғаты әлі де болса жете зерттелмегенімен, ол жөнінде біршама теориялық болжамдар айтуға болады.

Нептунның магнит өрісі Уран планетасының магнит өрісіне ұқсас болғанымен, кернеулігі 2 есе аз. Радиациялық белдеулердегі зарядталған бөлшектердің концентрациясы , ал бұл шама Урандағыдан 3 есе, Юпитердікінен есе кем екендігі белгілі.

Басқа планеталар сияқты, Нептунның құрамына 4 сақина енеді дегенмен, сақиналар саны 5-еу деген болжамдар да бар. Планетаның ең сыртқы сақинасының құрамында тығыздығы жоғары және тұйықталмаған «арқа» деп аталатын детальдарды кездестіре аламыз. Мұндай детальдардың орнықтылығы жөніндегі мәліметтер осы кезге дейін белгісіз болып отыр.

Нептунға Жер бетінен жүргізілген бақылау жұмыстарының нәтижесінде планетаның Тритон, Нереида деп аталатын екі серігі анықталса, «Вояджер-2» аппаратының планета маңында жүргізілген зерттеулері тағы да 6 жаңа серіктер жөніндегі мәліметтерге қол жеткізді. Осы серіктерінің ішінде ең ірісінің диаметрі 400 км және ол Протеус деп аталады да, қалған серіктерінің өлшемдері 50-190 км. Космостық аппараттар түсірілген суреттерден планетаның ұсақ серіктері дұрыс емес беттерін метеорит кратерлері қаптаған денелер түрінде болатындығын көруге болады. Сонымен бірге, мұндай сурет мәліметтерден Тритонның бетінің тегіс еместігін және оның бетінде кратерлер мен таулардың бар екендігін байқау қиын емес. Тритонның атмосферасы толығымен азоттан тұрады, қысымы 15 мкбар және бұлттар мен тұман байқалады. Полярлық аймақта 50 шақты газ гейзерлері бар.

Сұрақтары: 1. Планеталардың физикалық ерекшіліктері. 2.Атмосферасы, беттік рельеф.3.Серіктері. 4.Сақиналары. 5.Күн жүйесі планеталарындағы өмір туралы проблемалар. 6.Планеталарды космостық станция лар арқылы зерттеудің нәтижелері. 7.Планеталардың физи-калық сипаттамасы бойынша екі топқа бөлінуі, әрбір топтағы планеталардың өзіндік ерекшіліктері. 8.Кіші планеталар, олардың ашылу тарихы. 9.Астероидтың айналу периоды, массасы, өлшемдері. Орбиталарының ерекшіліктері. Ерекше қызықты астероидтер.

Шы лекция. Кометалар. Сыртқы түрі. Кометалардың орбиталары. Қысқа периодты және ұзақ периодты кометалар. Кометалардың құрылымы, ядросы, басы және құйрығы. Кометалардың жарықталу механизмі. Кометалардың және комета құйрықтарының ыдырауы. Ерекше қызықты кометалар. Кометалардың пайда болу гипотезасы.Метеорлы шоғырдың пайда болуы. Метеорлық ағындар және олардың радианттары. Болидтер. Метеориттер, олардың классификациясы. Метеориттердің химиялық құрамы және физи-калық табиғаты. Метеориттердің жасын анықтау. Ерекше қызық метеориттер. Зодиакалық жарық.

Кіші планеталар. Марс пен Юпитер орбиталарының аралығындағы кеңістікте астероидтар деп аталатын көптеген ұсақ денелер қозғалып жүреді. Бұл денелердің астероидтар деп аталуы олардың жұлдыз тектес нүктелік объектілері түрінде болуымен тығыз байланысты.

Астероидтар ең алғаш 1801 жылы 1-қаңтарда Италиялық астроном Дж.Пиацци ашты және осы ашылған аспан денесіне Церера[2] деген ат берілді. 1802 жылы наурыз айында Паллада деп аталатын астероид белгілі болды. Телескоптық бақылау тәсілімен 1891 жылға дейін осындай 320 объект ашылды. Фотографиялық әдіспен ашылған астероидтар саны өте көп болғанымен, олардың ішіндегі орбитасы белгілерінің саны 2300. Бір қызықтығы, алғашқы анықталған астероидтар ежелгі грек мифологиясындағы кейіпкерлердің аттарымен аталса, одан кейінгілеріне гүлдердің, елдердің, қалалардың, обсерваториялардың, әйгілі оқымыстылар мен көрнекті адамдардың аттары беріліп отырды. Церера, Паллада, Веста, Бредихина, Глазенапия, Владилена сияқты әйел аттары берілген астероидтармен бірге Адонис, Аполлон, Геркулес, Эрот сияқты ер адамның аттары берілген және басқа астероидтармен салыстырғанда өзіндік ерекшеліктерімен көрінетін аспан денелерін жоғарыдағы айтылмаған ойымызға дәлел ретінде қарастырып отырмыз. Қазіргі кездері астероидтардың әрқайсысына реттік сан (номер) берілген.

Жоғарыда айтылып өтілгендей, астероидтардың 98% Марс пен Юпитердің орбиталарының аралығындағы кеңістікте қозғалады және олардың әрқайсысының Күнге дейінгі орташа қашықтығы 2,06-4,30 а.б. аралғында, әрбір астероидтың орбитасының эксцентриситеті 0,10-0,20 аралығында жатады да, көлбеуліктері аспайтындай болып келеді.

Басқалармен салыстырғанда өзгеше орбиталарға ие болатын астероидтар төмендегі кестеде келтірілген.

 

Астероид	а (а.б)	е	i	q (а.б)	Q (а.б)
Икар	1,08	0,826		0,19	1,97
Гермес	1,29	0,474		0,68	1,90
Эрос	1,46	0,223		1,13	1,79
Адонис	1,97	0,778		0,44	3,50
Ганимед	2,66	0,540		1,22	4,10
Гидальго	5,82	0,656		2,00	9,64

 

Көптеген астероидтардың жарқырауы . Астероидтар өлшемдері кіші болатын аспан денелері және олардың формалары дұрыс емес болып келеді. Осындай аспан денелерінің ішіндегі ең ірілері Церера (l ~1000 км). Паллада (l ~610 км), Веста (l ~540 км) және Гигея (l ~450 км) болса, 14 астероидтардың өлшемі 250км-ден жоғары да, қалғандарының өлшемдері 1 км-ден аз болатын аспан денелері астероидтар емес метеороидтер деп аталады.

Астероидтардың өлшемдерінің әртүрлі болуы олардың массасының да әрқалай шамада екендігінің бірден-бір дәлелі болып табылады. Мысалы, Церераның массасы кг болса, Герместікі кг. Астероидтардың орташа тығыздықтары оның химиялық құрамына тәуелді болады. Тас астероидтардың орташа тығыздығы , ал темір-никель жүйесінен тұратын астероидтардың орташа тығыздығы 7 - .