uabooks.top » Csillagászat » 12. A föld és a hold
Інформація про новину
  • Переглядів: 121
  • Дата: 17-06-2020, 03:16
17-06-2020, 03:16

12. A föld és a hold

Категорія: Csillagászat




1. A Föld - a Naprendszer Naptól számított harmadik bolygója. A világűrből nézve bolygónkat egy gyönyörű, kék gömbnek látjuk. A felhőtakarón át előtűnnek a kontinensek és óceánok.

A Föld 29 785 m/s átlagsebességgel elliptikus pályán kering a Nap körül (amely nagyon közeli a kör alakhoz) 149,6 millió km átlagos távolságban, közel 365,24 napos keringési periódussal (csillagév).

A Föld alakja - geoid. A Föld sugarának átlagértéke 6371,032 km, egyenlítői sugara - 6378,16 km, a pólusoknál - 6356,777 km. Bolygónk felszínének területe 510 millió km , térfogata - 1,083 • 1012 km3, átlagsűrűsége — 5518 kg/m3. A Föld tömege 5976 • 1021 kg. Felszíni hőmérséklete széles határok között változik: —90 °C-tól az Antarktiszon és +70 °C-ig a sivatagban. A Föld atmoszférája levegőből áll. Felszínének több mint 70%-át víz borítja.

A föld forgástengelyének hajlásszöge az ekliptika síkjához 66°33'22". Bolygónk tengelyforgási periódusa 23 h 56 min 4,1 s. A tengely körüli forgás következtében váltakoznak a nappalok és az éjszakák; a tengely és az ekliptika által bezárt szög változása a Föld Nap körüli keringésével együtt eredményezi az évszakok változását.

A megközelítőleg gömb alak és a légkör létezése a Föld gravitációs terének köszönhető. A Földet körülvevő gázburkot atmoszférának nevezzük. A Föld légkörének teljes tömege 5,15 ■ 1015 t, levegőből, azaz olyan gázkeverékből áll, amit főleg nitrogén (78,08%), oxigén (20,95%), argon (0,93%), szén-dioxid (0,03%) és egyéb gázok, így vízgőz, nemesgázok és más gázok alkotnak. Az atmoszféra óvja az élőlényeket a kozmikus sugárzás végzetes hatásától.

A Föld atmoszférája a következő rétegekre oszlik (3.1. ábra): troposzféra (15 km-ig), sztratoszféra (15-100 km), ionoszféra (100-500 km). A troposzféra és a sztratoszféra között egy vékony átmeneti réteg, a tropopauza található. A sztratoszféra alsó részén a napsugárzás hatására alakul ki az ózonréteg, amely védelmezi az élő szervezeteket a kozmikus sugárzástól. Feljebb helyezkednek el a mező-, termo- és exoszféra.

A légkör, mint a globális ökoszisztéma eleme, a következő feladatokat látja el: akadályt képez a kozmikus sugárzásnak az élőlényekre gyakorolt végzetes hatásával és a meteoritbecsapódásokkal szemben; szabályozza a hőmérséklet évszakos és napi ingadozásait; szabályozza a hőcserét a Föld és a kozmikus tér között; a vízkör

forgás közvetítő közege, és fenntartja a sugárzások egyensúlyát; a fotoszintézishez és az élőlények légzéséhez szükséges gázok forrása; egy sor összetett exogén folyamatot hoz létre — a kőzetek erózióját, a természetes vizek munkáját, a permafrost kialakulását, gleccserek képződését.

A Föld mágneses és azzal szorosan összefüggő elektromos térrel rendelkezik. Bolygónk mágneses tere a külső mag folyékony fémrétegében keletkezik.

Mivel a Föld felszíni formáit és az élet feltételeit már ismeritek, hosszabban térünk ki bolygónk belső felépítésére (3.2. ábra). A Föld és a többi Föld-típusú bolygó belső felépítése egy közel egységes modellnek felel meg.

A szeizmográfok által földrengések idején rögzített adatok alapján megállapították, hogy bolygónk belső tartományai függőlegesen több rétegre tagolódnak. Kémiai összetevőik és fizikai jellemzőik alapján három gömbhéj alakú réteget különböztetünk meg: szilárd kéreg, köpeny és mag. A legvékonyabb a külső réteg — a szilárd, kőzetekből álló kéreg. Átlagos vastagsága 35 km (az óceánok alatti kéreg — 10 km, a kontinentális kéreg - 70 km). A földkéreg kémiai összetételében szerepel oxigén (46,6%), szilícium (27,7%), alumínium (8,1%), vas (5%), kalcium (3,6%) és más kémiai elemek. A földkéreg össztömege a Föld tömegének 0,8%-ával egyenlő. A Föld kérgét éles határ választja el a köpenytől.

A mag - a Föld mélyebb rétegei közül a legnagyobb sűrűségű. Bolygónk felszínétől a középpontjáig haladva növekszik a nyomás, a sűrűség és a hőmérséklet. A Föld középpontjában a nyomás 3,6 • 1011 Pa, a sűrűség közel 12,5 • 103 kg/m3 és a hőmérséklet - 5000 - 6000 °С.

A mag sugara a Föld sugarának 55%-ával egyenlő, a tömege - bolygónk tömegének 30%-ával. A földmag külső és szilárd,

1270 km sugarú belső magra osztható. Az átmeneti zóna a mag külső és belső részei között nagyon vékony, közel 5 km. A kutatások során a geológusok megállapították, hogy a Föld szilárd központi magja 1—1,5 milliárd évvel ezelőtt alakult ki. A tudósoknak sikerült meghatározniuk a földmag növekedési sebességét: egy év alatt a sugara körülbelül egy milliméterrel növekszik.

2. A Hold - Földünk egyetlen természetes kísérője, egy 3475 km átmérőjű kőgolyó. A Hold tömege 81-szer kisebb a Föld tömegénél. Átlagos sűrűsége a Föld sűrűségének 0,6-ével egyenlő, és rajta a szabadesés gyorsulása 6-szor kisebb a földinél, azaz a Hold felszínén a tárgyak súlya 6-szor kisebb, mint a Földön. A szoláris középnap a Holdon egy szinodikus hónapig (29,5 földi nap) tart. A Holdon nem található cseppfolyós víz, és gyakorlatilag nincs légköre. Egy teljes holdi nap alatt, amely

közel 15 napig tart, a felszín felmelegszik +130 °C-ra, majd éjjel lehűl—170 °C-ra. Mivel a magas hőmérséklet következtében a gázmolekulák sebessége meghaladja a Hold felszínére vonatkozó második kozmikus sebességet (2,38 km/s), világűri kísérőnk mélyebb rétegeiből felszabaduló, vagy a meteoritok becsapódásakor keletkező gázok rövid idő alatt elhagyják a Holdat, de azok a napszélből folyamatosan pótlódnak. Védelmező, állandó gázlégkör nélkül a Hold ki van téve a Napból érkező teljes elektromágneses sugárzás hatásának és a különböző méretű meteortestek becsapódásának.

Szabad szemmel a Hold felszínén világos és sötét területeket figyelhetünk meg. A sötét és viszonylag egyenletes felületű területeket tengereknek nevezték el, ezek alkotják a Hold területének 16,9%-át. A világosabb hegyes területek — terra-vidékek -, akár a kontinensek, foglalják el a felszín fennmaradó hányadát, és jellemző felszíni struktúráik a lánchegységek, gyűrűs hegyek és kráterek (3.3. ábra).

Az első részletes térképet a Hold felszínéről 1647-ben készítette Jan Heweliusz (1611-1687) lengyel csillagász. Ebből a korból maradtak fenn a tengerek elnevezései — Nyugalom tengere (Maré Tranquillita-tis), Veszélyek tengere (Maré Crisium) stb. A tengerek széleinél húzódó lánchegységeket ismert földi hegyvonulatokról nevezték el - Appenninek, Kaukázus, Kárpátok stb. Az Appenninek legnagyobb magassága 6 km, a Kárpátoké csupán 2 km.

Az űrkutatás eredményei jelentős mértékben kibővítették tudásunkat a Holdról. 1959-ben a Luna-3 űrszonda első alkalommal készített képeket a Hold ellentétes, sötét, számunkra láthatatlan oldaláról. 1965-ben megjelent a Hold első teljes térképe (3.4. ábra).

A legnagyobb számban előforduló felszíni alakzatok a Holdon a kráterek (3.5. ábra). Átmérőjük a szinte mikroszkopikus kicsinységűtől akár 100 km-ig terjed. A nagy és közepes méretű krátereket kiemelkedő tudósok tiszteletére nevezték el: Ptolemaiosz, Arkhimédész, Platón, Kopernikusz, Tycho Brahe, Schmidt stb.

Földünk természetes kísérőjének felszínét közel 10 m vastagságban borítja a regolit. Regolit - a Hold talaja, nem más, mint összemorzsolódott kőzet, amely a felszínen por finomságú, mélyebben azonban egyre nagyobb szemcsékből áll. A holdi regolit összetevői még a gömb alakú üveg mikrorészecskék. A regolitnak nagyon kicsi a sűrűsége (a felső rétegé 1200 kg/m3), és na-

gyón gyenge a hővezető képessége (20-szor kisebb, mint a levegő esetében), ezért akár körülbelül 1 m mélységben gyakorlatilag már nem érzékelhetőek a hőingadozások.

Kémiai összetételük alapján a holdkőzetek nagyon hasonlóak a földi bazaltos kőzetekhez. A tengerek kőzeteiben magasabb a vas- és titán-oxid tartalom, a kontinensek kőzeteiben kiemelkedő az alumínium-oxid mennyisége. Nemrég egy Holdat vizsgáló űrszonda1 vízjég jelenlétét mutatta ki a poláris területeken - a kráterek árnyékos részeiben a Hold déli és északi pólusain.

Mivel a Hold egyenlítőjének dőlésszöge az ekliptikához viszonyítva mindössze 1,5°, a sarki területeken még a sekély kráterek alját sem világítják meg soha a Nap sugarai. Az állandó -200 °С hőmérsékleten a sarki kráterek alját regolit és jég keveréke borítja.

A Hold belső szerkezetének (3.6. ábra) tanulmányozása céljából a Földről odaszállított szeizmográfok segítségével rögzítették a meteorbecsapódások által okozott rengéseket. A regolitréteg alatt helyezkedik el a kéreg, melynek vastagsága a látható (Föld felé forduló) oldalon 60 km, az ellentétes oldalon - 100 km. A kéreg alatt található a közel 1000 km vastagságú köpeny. Az 1600 km-nél mélyebben elhelyezkedő zóna a földköpenyre emlékeztet, vastagsága 430 km, hőmérséklete közel 1800 K.

A legutóbbi kutatások alapján megerősítették, hogy a Hold közepében egy közel 300 km sugarú belső mag található, melynek tömege a kísérőnk tömegének 3%-ával egyenlő.

A Föld számára nagy jelentősége van a Hold létezésének. Bolygónkra gyakorolt legfontosabb hatása abban nyilvánul meg, hogy már több mint 4 milliárd éve stabilizálja az éghajlatot. A Hold nélkül Földünk forgástengelye sokkal erősebben billegne. Mivel bolygónk egyenlítője 23,5° szöget zár be a keringési pályájával, amelyen a Nap körül kering, ennek köszönhetően léteznek a különböző évszakok. Ha nem lenne a Hold, a Föld dőlésszöge 85°-ra változna. Ez azt jelenti, hogy a Föld tengelye majdnem a pályája síkjában lenne. Az Uránusz a maga 97° dőlésszögével úgy kering a Nap körül, hogy fél évig az északi félgömbje fordul a Nap felé, majd újabb fél évig a déli félgömbje. Ha ez így lenne a Földön is, teljesen más lenne az éghajlat. A hőmérséklet valószínűleg extrém értékeket venne fel. Sokkal erősebbek lennének a szelek is.

A kutatók kimutatták, hogy a Föld gyorsabban taszítja el magától a Holdat, mint bármikor az utolsó 50 millió év alatt. A Hold az apályok és dagályok következtében távolodik a Földtől, és ez magára a bolygóra is hatással van.

A Hold gravitációja hozza létre a dagályok és apályok napi ciklusát. Ez a folyamat lassítja a bolygó tengelyforgását, és arra kényszeríti a Holdat, hogy távolodjon a Földtől évenkénti közel 3,8 cm-rel. Ha feltételezzük, hogy a Hold távolodási üteme mindig azonos volt, akkor a keringési pálya távolodásából megállapítható a Hold kora - közel 1,5 milliárd év. Viszont ez csak közelítő érték, mert egyes holdkőzetek ennél magasabb korral rendelkeznek - 4,5 milliárd évesek -, ami inkább a Föld életkorával egyezik meg.

A Hold tehát egyre növekvő sebességgel távolodik Földünktől, de ennek pontos okát teljesen még ma sem ismerjük. Az egyik lehetséges ok az lehet, hogy az Atlanti-óceán északi része napjainkban sokkal szélesebb, mint 50 millió évvel ezelőtt. Ezért nagyon nagy hullámok és magas dagály alakul ki, amelyek erősebben taszítják a Holdat.

1 2009-ben a Chandrayaan-1 indiai űrszonda, fedélzetén a NASA speciális spektrométerével bizonyítékot talált arra, hogy a Hold felszínén jelentó's mennyiségű víz található.

KÉRDÉSEK A TANULTAKHOZ

1. Nevezzétek meg a Föld fő jellemzőit!

2. Jellemezzétek a Föld szerkezetét!

3. Jellemezzétek a Föld légkörének szerkezetét! Mi az atmoszféra szerepe?

4. Jellemezzétek a Föld kísérőjét, a Holdat!

5. Milyen sajátosságai vannak a Holdnak?

TUDJÁTOK-E, HOGY...

2011-ben a német Légügyi- és Űrhajózási Központban megalkották a Hold legteljesebb, részletes 3D-térképét, amely bemutatja kísérőnk felszínének több mint 98%-át. A térbeli modell létrehozásához, amely a domborzat számtalan részletébe nyújt betekintést, a tudósok több mint 70 ezer, az LRO amerikai műhold által 50 km magasságból készített sztereografikus felvételt dolgoztak fel. Számtalan szomszédos képkockát pixelenként illesztettek össze, figyelembe véve a műhold pozícióját a felvétel készítésének pillanatában, valamint a látóirányt. Végül 40 számítógép két hét komputeridő eltelte után 100 milliárd pontból összeállította a Hold domborzatának digitális térképét.

 

Ez a csillagászat tankönyve 11. évfolyamának anyaga Szirotyuk, Mirosnicsenko

 




^