Оглавление
В центре Солнечной системы
Космические объекты, принадлежащие к первой группе, расположены внутри орбиты пояса астероидов. Для этих планет характерно следующее строение:
- Центральная область — горячее и тяжелое ядро, состоящее из железа и никеля.
- Мантия, большую часть которой составляют ультраосновные магматические породы.
- Кора, состоящая из силикатов (исключение — Меркурий). В связи с разряженностью атмосферы, его верхний слой сильно разрушен метеоритами).
Некоторые астрономические параметры и сила тяжести на других планетах кратко отражены в таблице.
Оперируя данными таблицы, можно определить, что сила тяжести на поверхности Меркурия и Марса в 2,6 раза меньше, чем на Земле, а на Венере вес космонавта будет меньше земного лишь на 1/10 часть.
Какая роль силы тяжести в природе?
Если бы не было силы тяжести, то мы все выплыли в космос. Без нее все наши наземные виды медленно увядали и умирали. В то же время, наши мышцы дегенерировали, кости у людей и животных становились хрупкими и слабыми, а органы переставали функционировать должным образом.
Поэтому без преувеличений можно сказать, что сила тяготения — это не только факт жизни на Земле, но и предпосылка для этого. Однако порой люди намерены выйти из сферы влияния этой силы.
Сила тяжести оказывает незначительное влияние на материю в наименьшем из масштабов, то есть на субатомные единицы. Однако она имеет большое значение для развития объектов на макроуровне.
Поскольку на макроскопическом уровне, то есть на уровне планет, звезд и галактик, она является доминирующей силой, влияющей на взаимодействие материй. Она вызывает формирование и влияет на траекторию астрономических тел, управляя астрономическим поведением. Сила тяготения сыграла важную роль в эволюции ранней Вселенной.
Именно сила тяжести отвечала за совокупление материи, чтобы образовать облака газа, которые подверглись гравитационному коллапсу. Облака образовывали первые звезды, которые затем формировали первые галактики. Кстати, без нее, например, звезды превращаются в черные дыры.
В пределах отдельных звездных систем это заставило пыль и газ слиться. В результате образовывались планеты
Сила тяжести управляет движениями орбит планет вокруг звезд, вращением звезд вокруг центра их галактики и слиянием галактик.
Но нельзя недооценивать всю ее важность – именно сила тяжести и создает необходимую для жизни атмосферу. Именно от нее и зависит атмосферное или гидростатическое давление
А также она закладывает основу нашего скелета и вестибулярного аппарата.
Без силы тяжести мы все бы улетели в космос
Сколько лететь до Марса?
1. Это будет очень долгий и невеселый полет
Компания Mars One заявила, что полет займет от 7-ми до 8-ми месяцев (минимум 210 дней), в зависимости от взаимного расположения Земли и Марса.
Космонавты проведут все это время в очень тесном пространстве (около 20 кв. метров на каждого), лишенные многих удобств. Они не смогут помыться, будут питаться консервами и слышать постоянный шум от вентиляторов, компьютеров и систем поддержания жизни. В случае солнечной бури им придется укрыться в еще более узком пространстве для защиты.
2. Это станет испытанием для психики
Когда Россией был проведен проект Марс-500, где шесть добровольцев находились в замкнутом пространстве в течение 520 дней, выяснилось, что у четырёх из них во время миссии появились проблемы со сном или развилась депрессия.
У одного члена экипажа появилось хроническое недосыпание, из-за чего пострадала его концентрация и внимание.
Венера
Еще одной самой близкой к нам планетой (кроме Луны) является Венера. Это мир с чудовищными условиями и невероятно плотной атмосферой, заглянуть за которую долгое время никому не удавалось. Ее наличие, кстати, открыл не кто иной как Михаил Ломоносов.
Атмосфера является причиной парникового эффекта и ужасающей средней температуры на поверхности в 467 градусов по Цельсию! На планете постоянно выпадают осадки из серной кислоты и кипят озера жидкого олова. Такая вот негостеприимная планета Венера. Сила тяжести ее составляет 0,904 G от земной, что почти идентично.
Она также является кандидатом на терраформирование, а впервые ее поверхности достигла советская исследовательская станция 17 августа 1970 года.
Венера
Еще одной самой близкой к нам планетой (кроме Луны) является Венера. Это мир с чудовищными условиями и невероятно плотной атмосферой, заглянуть за которую долгое время никому не удавалось. Ее наличие, кстати, открыл не кто иной как Михаил Ломоносов.
Атмосфера является причиной парникового эффекта и ужасающей средней температуры на поверхности в 467 градусов по Цельсию! На планете постоянно выпадают осадки из серной кислоты и кипят озера жидкого олова. Такая вот негостеприимная Сила тяжести ее составляет 0,904 G от земной, что почти идентично.
Она также является кандидатом на терраформирование, а впервые ее поверхности достигла советская исследовательская станция 17 августа 1970 года.
Скафандр
Основной задачей скафандра является создание внутри него повышенного давления, так как в условиях космоса легкие человека могут «взорваться», а сам он раздуться… Все скафандры обеспечивают защиту космонавтов от таких неприятностей.
Недостатком современных скафандров является их громоздкость. Как отметили космонавты, особенно неудобно было передвигаться в таком костюме на Луне. Было замечено, что лунные прогулки легче осуществлять при помощи прыжков. Гравитация Марса предполагает более свободное передвижение. Тем не менее на Земле сложно создать похожие условия, чтобы осуществить своеобразные тренировки.
Для того чтобы чувствовать себя комфортно на Марсе, человеку необходим более облегающий скафандр, вес которого составит около двух килограммов. Необходимо также предусмотреть способ охлаждения костюма и решение проблемы дискомфорта, который создает в паху у мужчин и в груди у женщин такая одежда.
Искусственная гравитация
Еще одной проблемой для космонавтов является невесомость. Если принять земную гравитацию за единицу, то, к примеру, сила гравитации Юпитера окажется равной 2,528. В невесомости человек постепенно теряет костную массу, а его мышцы начинают атрофироваться. Поэтому в условиях космического полета астронавтам необходимы длительные тренировки. Пружинистые тренажеры могут помочь в этом, но не в той степени, в которой необходимо. В качестве примера искусственной гравитации можно привести центробежную силу. В летательном аппарате должна присутствовать громадная центрифуга с кольцом вращения. Оснащения кораблей такими аппаратами пока не производилось, хотя подобные планы существуют.
Находясь в космосе 2 месяца, организм космонавтов адаптируется к условиям невесомости, поэтому возвращение на Землю становится для них испытанием: им даже сложно стоять более пяти минут. Представьте себе, какое влияние на человека окажет 8-месячное путешествие на Марс, если костная масса в условиях невесомости уменьшается со скоростью 1% в месяц. Кроме того, на Марсе космонавтам необходимо будет выполнять определенные задачи, привыкая к специфической гравитации. Затем – полет в обратный путь.
Одним из способов создания искусственной гравитации является магнитизм. Но и у него есть свои недостатки, так как к поверхности примагничиваются только ноги, тело же остается вне действия магнита.
Проблемы и недостатки современных систем для космических перелетов по эллиптическим орбитам и сложности полета на Марс
Межпланетные полеты по эллиптическим орбитам, доступные нам в настоящее время и подробно описанные выше имеют очень существенное преимущество – они очень экономичны, так как всю работу делает солнечная и планетная гравитация, что позволяет очень ограниченно использовать двигатели (и тратить топливо).
Но полеты по эллиптические орбиты имеют и существенный недостаток: слишком велика продолжительность полета. Так, например, полет по полу эллипсу до Марса займет 259 суток, то есть более 8,5 месяца.
В случае полета на Марс корабля с экипажем возникает проблема обязательного возвращения людей па Землю. И пока эта проблема не будет решена, ни о каких полетах человека к планетам не может быть и речи. Сколько же времени понадобится на весь полет?
Начнем с того, что межпланетный корабль необходимо отправлять в полет в период удобного расположения планеты назначения относительно Земли. Иначе он ее не достигнет. Такие «стартовые окна» при запусках к Марсу повторяются в среднем через 2 года и 2 месяца. А чтобы экипаж смог благополучно возвратиться на Землю, люди должны выжидать на Марсе 450 суток, пока не наступит «стартовое окно» для полета к Земле. В конечном счете все путешествие продлится 2 года и 8 месяцев!
Вполне понятно, что такие сроки неприемлемы. Как же быть?
Для примера изображена схема полета межпланетной станции «Мессенджер» к Меркурию. Как видите аппарат совершил в общей сложности 6 гравитационных маневров, тормозя сперва «об Венеру» и только сбросив скорость до приемлемой, двинулся дальше к Меркурию
Добиться существенного сокращения продолжительности межпланетного полета можно за счет увеличения начальной скорости в момент старта. Допустим, что при старте с околоземной орбиты ракета придаст кораблю не вторую, а третью космическую скорость — 16,7 км/с. Тогда полет будет совершаться уже не по эллипсу, а по скоростной параболической траектории и паши путешественники смогут достичь Марса всего за 70 суток! В этом случае время пребывания на Марсе можно сократить до 12 суток, а вес путешествие по трассе Земля—Марс—Земля продлится 152 дня.
Но чем дальше нужно лететь, тем большую скорость требуется сообщить межпланетному кораблю при старте. Так, если для полета к ближайшим планетам — Венере и Марсу — минимальные начальные скорости относительно Земли составляют 11,5 и 11,6 км/с соответственно, то для полета к Юпитеру начальная скорость должна быть не меньше 14,2 км/с., а для достижения далекого Плутона — 16,3 км/с, то есть почти равна третьей космической скорости.
Последнее объясняется тем, что для полетов к окраинам Солнечной системы корабль должен располагать еще некоторым дополнительным запасом энергии, необходимой для преодоления силы тяготения Солнца.
И наконец, если отправиться в межпланетный полет со скоростью, превышающей значение третьей космической скорости, то наш корабль будет лететь уже не по параболе, а по самой скоростной — гиперболической трассе. Достижение гиперболических скоростей позволит максимально сократить сроки межпланетных полетом.
Но как получить такие большие скорости? Ученые и конструкторы новой космической техники видят решение этой проблемы в создании межпланетных кораблей с атомными и электрическими ракетными двигателями.
Доклад про Марс
1. Вступление.2. Немного истории.3. Характеристики планеты МАРС и его строение.4. Изучение Марса и его колонизация.5. Заключение.
Во всей времена люди обращали свой взор на звёздное небо и задумывались над тайнами мироздания. По легенде, боги, поднявшись на небо, превратились в звёзды и планеты. Одну из планет – кроваво-красную, люди стали отождествлять с богом войны Марсом. Эта красная точка на небе всегда манила своей неизвестностью и порождала великое множество загадок и небылиц.
4,2 миллиарда лет назад, когда атмосфера на Марсе была плотной, там было тепло, как на Земле. На планете плескались океаны, моря, текли реки. Но из-за того, что стремительный поток заряженных частиц, исходящих от Солнца, постепенно сдувал её плотные слои, атмосфера на Марсе стала разряженной. Давление упало, вода замёрзла, планета стала безжизненной и блёклой.
В будущем, когда Марс обзаведётся плотной атмосферой (сможет остановить её потерю) и влагой, он снова станет пригодным для жизни.
С появлением телескопа, поверхность Марса приблизилась, и стали заметны образования, которые люди приняли за рукотворные сооружения – каналы с водой. Но после того, как космические аппараты побывали на поверхности Марса, выяснилось, что никакой воды в этих каналах нет. Теоретически она может быть в подземных резервуарах или в полярных шапках (ледниковые образования на полюсах планеты).
Характеристики планеты Марс:
Марс – четвёртая по удалённости от Солнца планета солнечной системы. Расстояние от неё до солнца составляет 227 миллионов 900 тысяч километров.
Масса составляет 10,7% массы Земли (произведение 6.39 на 10 в 23 степени). Поэтому сила тяжести на Марсе в 3 раза меньше, чем на Земле. Радиус:3, 390 километров. Продолжительность суток:1 день 0 часов 37 минут (один год на Марсе равен почти 686 земным дням).
Температура на Марсе намного ниже, чем на Земле – (-63 градуса Цельсия). Летом воздух прогревается до +20, а зимней ночью падает до-125 градусов (а на полюсах до-170 градусов). Таким образом, средняя температура на планете -40 градусов Цельсия.
Давление на Марсе не достигает и 0,01 земного, поэтому, дышать там невозможно. Воздух Марса уничтожил бы нас, т. к. смесь из углекислого газа (95%), азота (3%) и аргона (1,6%) не позволила бы нам сделать вдох. Поэтому, гулять по песчаной, красной поверхности Марса без скафандра никак не получится!
Спутники Марса – Фобос(с греч.- страх) и Деймос (с греч. ужас). Эти имена они получили в честь сыновей Марса (Ареса) и Афродиты.
Поверхность Марса холмистая, есть и горы, в частности, потухший вулкан Олимп, высотой 25 км, (в 3 раза выше Эвереста). Также есть самый крупный из каньонов – долина Маринер.
В составе Марса выделяют 3 слоя:
- кора – значительно толще земной ( толщина её в северном полушарии составляет 80 км., а в южном — около 35км.).
- мантия – расположена под корой и служит связующим звеном между ней и ядром.
- ядро – открытие намагниченных пород указывает на то, что ядро имеет частично жидкое строение.
Учёные считают Марс наиболее подходящей для жизни планетой. Многие космические агентства планируют осуществить ряд исследований, запустив космические аппараты на поверхность Марса. Их целью является выяснить, возможна ли жизнь на Марсе, и можно ли, восстановив атмосферу, построить там колонию и сделать планету пригодной для жизни. Итак, начиная с 2018 по 2024год, будут совершены первые беспилотные и пилотируемые полёты космических установок на Марс.
Заканчивая рассказ о красной планете, хочется верить в то, что и на Марсе будут яблони цвести и на извечный вопрос учёных: «Есть ли жизнь на Марсе?», мы с гордостью сможем ответить: «Есть! Ура!»
2, 3, 4, 5, 7, 11 класс окружающий мир для детей. География
Влияние силы притяжения на живые организмы
Сила притяжения также оказывает различные воздействия на живых существ. Попросту говоря, когда будут открыты другие обитаемые миры, мы увидим, что их обитатели сильно отличаются друг от друга в зависимости от массы их планет. К примеру, будь Луна обитаема, то ее населяли бы очень высокие и хрупкие существа, и наоборот, на планете массой с Юпитер жители были бы очень низкие, крепкие и массивные. А иначе на слабых конечностях в таких условиях попросту не выживешь при всем желании.
Сила притяжения сыграет важную роль и при будущей колонизации того же Марса. Согласно законам биологии, если чем-то не пользуешься, то это постепенно атрофируется. Космонавтов с борта МКС на Земле встречают с креслами на колесах, так как в невесомости их мышцы задействованы очень мало, и даже регулярные силовые тренировки не помогают. Так что потомство колонистов на других планетах будет как минимум выше и физически слабее своих предков.
Так что мы разобрались с тем, какая сила тяжести на других планетах.
В этом сухом, иссушенном мире средняя температура поверхности составляет -55 градусов по Цельсию. На полюсах температура может опускаться до -153 градусов по Цельсию. Во многом это из-за тонкой атмосферы планеты, которая не может удержать тепло (не говоря уж о пригодном для дыхания воздухе). Почему же идея колонизации Марса так интригует нас?
На это есть ряд причин, среди которых сходство этой планеты с нашей родной, наличие воды, перспективы выращивания пищи, производства кислорода и строительных материалов на месте. Есть также долгосрочные выгоды от использования Марса как источника сырья и терраформирования его в более пригодную для жизни среду. Давайте подробно поговорим об этом.
Как уже упоминалось, есть много интересных сходств между Землей и Марсом, которые делают последний жизнеспособным вариантом для колонизации. Для начала Марс и Земля обладают похожей длиной дня. Марсианский день (сол) длится 24 часа и 39 минут, а это означает, что растениям и животным, не говоря уж о колонистах со стороны людей, такой суточный цикл придется вполне по душе.
Марс также обладает наклоном оси, который очень похож на земной, что означает практически те же основные перемены времен года, к которым мы привыкли на Земле. В основном когда одно полушарие направлено на Солнце, оно испытывает лето, тогда как на другом царит зима — только температуры выше и дни дольше.
Это будет весьма на руку, когда дело дойдет до выращивания культур и обеспечения колонистов комфортными условиями и способом измерения течения года. Подобно фермерам на Земле, будущие марсиане будут переживать сезон роста урожая и сезон его сбора, а также иметь возможность проводить ежегодные торжества по случаю смены времен года.
Кроме того, как и на Земле, Марс расположен в пределах потенциально обитаемой зоны нашего Солнца (так называемой зоны Златовласки), хотя и смещен к ее внешнему краю. Венера тоже находится в этой зоне, но расположена ближе к внутреннему краю, что в сочетании с ее толстой атмосферой сделало ее самой горячей планетой Солнечной системы. Отсутствие кислотных дождей также делает Марс более привлекательным вариантом.
В дополнение к этому, Марс находится ближе к Земле, чем другие планеты Солнечной системы — кроме Венеры, но мы уже поняли, что она не подходит для первых колонистов. Это упростит процесс колонизации. На самом деле, каждые несколько лет, когда Земля и Марс находятся в оппозиции — то есть на минимальной дистанции, — открываются «окна запуска», идеальные для отправки колонистов.
К примеру, 8 апреля 2014 года Земля и Марс были на 92,4 миллиона километров друг от друга. 22 мая 2016 года они будут на расстоянии 75,3 миллиона километров, а к 27 июля 2018 года сойдутся на 57,6 миллиона километров. Запуск в нужный момент позволит сократить время полета с нескольких лет до месяцев.
Кроме того, Марс обладает изрядными запасами воды в форме льда. Большая его часть расположена в полярных регионах, но изучение марсианских метеоритов показало, что много воды может находиться под поверхностью планеты. Ее можно добывать и очищать в питьевых целях, причем довольно просто.
В своей книге The Case for Mars Роберт Зубрин также отмечает, что будущие колонисты могли бы жить за счет почвы, отправляясь на Марс, и в конечном счете колонизировали бы планеты на все сто. Вместо того чтобы возить все припасы с Земли — подобно жителям Международной космической станции, — будущие колонисты могли бы делать собственный воздух, воду и даже топливо, расщепляя марсианскую воду на кислород и водород.
Гравитация на Марсе особенности планеты
Планета Марс по ряду характеристик похожа на нашу Землю. Так, например у обоих планет имеется схожая площадь, устойчивые ледяные полярные круги и схожий наклон оси вращения. Имеется ярковыраженная сезонность, что влияет на изменение климата.
И все же наша планета и Марс совершенно разные. Показатель давления на Марсе куда меньше, нежели чем на Земле. Если показатель среднего атмосферного давления на Земле составляет 100.000 миллибар, то на Марсе этот показатель равняется 7,5 миллибар. Температура на Марсе также отличается от того, что мы видим на Земле. В среднем зимой столбик термометра находится на отметке в 63 градуса мороза. Летом же поверхность Красной планеты прогревается до +15 градусов. Длина суток на Марсе схожа с земными, но при этом марсианский год длится 687 суток.
Гравитация на Марсе меньше земной на 62 %. Поэтому человек, вес которого на земле составляет 100 килограмм, на Марсе уже будет весить лишь 38 килограмм.
Причины различия в гравитации многогранны. Это плотность, радиус, а также масса планеты. Если площадь поверхности Марса примерно равняется земной, то плотность и диаметр куда меньше, нежели чем на Земле. Именно поэтому масса Марса составляет лишь 11 % от массы Земли.
Учёные на основании имеющихся данных о плотности этой планеты и диаметра рассчитали показатель силы гравитации. Они были удивлены столь существенной разницей у планет, которые схожи по своей площади.
Правильный расчёт гравитации Марса и осознание этой характеристики позволит в будущем отправить на Красную планету исследователей и астронавтов. Вполне возможно, даже в отдалённой перспективе на этой планете появятся колонии поселенцев. Необходимо учитывать, что длительное воздействие на человека гравитации, которая составляет лишь треть от земной, неизменно окажет влияние на организм человека. Это является ключевым аспектом при планировании будущих пилотируемых миссий на эту планету.
Американское космическое агентство НАСА разрабатывает проект Mars One. Проведенное компьютерное моделирование показало, что даже при нахождении человека на Марсе в течение шести месяцев отмечаются потери мышечной массы в 15 %, а мышечная деятельность сократится на 30 процентов. То есть, фактически, человек на Марсе теряет свою силу, появляется вероятность развития остеопороза и различных мышечных повреждений.
Планируемая в настоящее время миссия на Марс возможна лишь в качестве одностороннего путешествия. То есть, первые колонизаторы, прилетев на Марс, не смогут вернуться обратно, а будут вынуждены пробыть на Марсе до конца своей жизни. Как поведёт себя организм при условии столь существенного различия гравитации и ослабления мышечной деятельности неизвестно. Учёные утверждают, что они планируют разработать различные технологии, которые снизят влияние уменьшенной гравитации на человека. Должна появиться эффективная программа контрмер, которые сделают возможным длительное пребывание человека на этой планете.
В настоящее время планета Марс активно исследуется различными зондами и космическими аппаратами. Чем больше мы сможем узнать об этой планете, тем проще в последующем отправить уже пилотируемую миссию на Марс и начать освоение ближайшего космоса. Планируется, что такой пилотируемый полёт на Марс выполнят уже в 2030-м году. Но при этом учёным необходима ещё глубокая подготовка и многосторонние исследования Марса, что и позволит успешно провести такой полёт человека на Красную планету.
Планеты разные, а правила для всех одинаковые?
Различия между Венерой, Марсом и Землей на первый взгляд довольно очевидны. На одной слишком жарко, на другой слишком холодно, третья же в самый раз подходит человеку. Но, по большому счету, все они — лишь каменистые планеты среднего размера. Модели климатических изменений, разработанные на Земле, могут с большой вероятностью работать и на других планетах — надо лишь учесть различия в толщине атмосферных слоев, размеры и относительную близость каждой планеты к Солнцу. Однако некоторые аспекты марсианского климата остаются для исследователей загадкой.
«Данные, полученные с помощью роверов, показывают, что на планете была жидкая вода около 4 миллиардов лет назад. Если вернуться в прошлое, то на Марсе обнаружится большое количество озер и рек, могущих выполнять ту же важную для жизни функцию, что и земные. Но вот загадка: если у вас раньше были большие массивы жидкой воды, а сейчас нет, то что же произошло с атмосферой планеты?», задается вопросом Чаффин.
Здесь-то на помощь и приходит MAVEN. Зонд НАСА вращается вокруг планеты с 2014 года, исследуя состав ее атмосферы и радиационный фон. Исследователи пытаются выяснить, что привело к резкой потере значительной части атмосферы в прошлом. «Марс теряет 180 грамм заряженных атмосферных частиц в секунду. Этого достаточно, чтобы за всю историю Марса исчезла вся текущая, тонкослойная атмосфера, но это не объясняет потерю раннего, более плотного атмосферного слоя», говорит ученый.
Модель спутника MAVEN, сканирующего марсианскую атмосферу с 2014 года
Эта тема закрыта для публикации ответов.