Глава 1. Условия космического полета (1245049), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Напряженность поля на геомагнитных полюсах в 2 раза превышает напряженность поля на экваторе. Геомагнитные полюсы не являются диаметрально противоположными, мысленно проведенная через них линия будет расположена на расстоянии около 1100 км отцентра Земли. Геомагнитное поле располагается в ограниченной области околоземного космического пространства (вследствие постоянно действующегоСолнечного ветра).
Область расположения геомагнитного поля называетсямагнитосферой Земли.Радиационные пояса Земли. Зарегистрировано 2 больших пояса – внутренний и внешний, в которых в результате взаимодействия с магнитным полемЗемли «остаются» высокоэнергетические заряженные частицы – электроны ипротоны.Внутренний радиационный пояс состоит из частиц высокой интенсивности, в основном, протонов. Расположен симметрично относительно магнитногоэкватора и ограничен с внешней стороны силовыми линиями, выходящими нагеомагнитной широте 35-400. Внутренняя граница пояса, ближайшая к земнойповерхности, находится на расстоянии 500 км (в западном полушарии) и нарасстоянии 1500-1600 км (в восточном) от земной поверхности. Верхняя граница пояса расположена на высотах 9000-10000 км.Внешний радиационный пояс состоит, в основном, из электронов.
Онрасположен между двумя поверхностями, образованными силовыми линиямимагнитного поля, выходящими на геомагнитных широтах 500 и 700.Атмосфера Земли – газообразная оболочка вокруг земного шара с радиальной протяженностью порядка 20000 км.Атмосфера состоит из смеси различных газов, которые на уровне морязанимают (по объему): азот (N2) – 78,08%, кислород (О2) – 20,95%, аргон (Аr) –0,93%, углекислый газ (СО2) – 0,03%.Остальные компоненты: водород (Н2), гелий (Не), ксенон (Хе), криптон(Kr), неон (Nе) и др. – составляют миллионные доли процента. Большую рольиграют такие небольшие по процентному объему составляющие, как водянойпар и озон.Плотность и давление воздуха с увеличением высоты уменьшаются поэкспоненциальному закону, причем степень изменения параметров различна.До высот 180 км наблюдаются значительные колебания плотности и давления втечение суток. Поскольку точной и строгой аналитической модели земной атмосферы не разработано, то при проведении расчетов широкое применениеимеет приближенная модель, в которой используется допущение об изотермичности атмосферы.
В этом случае плотность изменяется по экспоненциальному закону(h ) 0 e h ,где 0 =0,1249 (кгсс2/м4) – плотность атмосферы на уровне моря (высота h=0); 1 / 7160 м-1 – логарифмический градиент плотности (изменяется с высотой, а в диапазоне h 100 км коэффициент const ).При проведении точных расчетов движения КА применяют единую (длявсех исследовательских центров) стандартную атмосферу.В России принята и используется стандартная атмосфера (ГОСТ 440181), которая устанавливает численные значения основных термодинамическихи физических параметров атмосферы на высотах до 200 км (вне зависимости отвремени года, суток и географического положения). Для верхних слоев атмосферы разработаны и используются специальные модели (ГОСТ 22721-77,ГОСТ 25645.101-83), а также ГОСТ 25645.102-83 (Методика расчета характеристик вариаций плотности) и 25645.302-83 (Методика расчета индексов солнечной активности).1.3.
Планеты земной группыМеркурий (Гермес,) – ближайшая к Солнцу ( r=0,387 а.е.) инаименьшая планета среди остальных планет (экваториальный диаметр –4840км, относительная масса – 0,055). Период обращения вокруг Солнца равенT =88 суток. Меркурий немного больше Луны, а его средняя плотность близкак средней плотности Земли. Относительно недавно установлено, что Меркурийвращается вокруг своей оси в прямом направлении с периодом, составляющим2/3 периода обращения вокруг Солнца. Температура на поверхности планетыменяется от 690 К (+417С) (на освещенной стороне) до 150 К (-123С) (на неосвещенной), причем в зависимости от расстояния до Солнца температура изменяетсяпримернона20%( t 0 K t 0 C 273,150 C ; t 0 K 0 K t 0 C 273,150 C ).Здесь t 0 K – термодинамическая температура, t 0 C – температура Цельсия.Атмосфера планеты содержит углекислый газ с концентрацией от 10 до100%.
По расчетам плотность атмосферы на 2-3 порядка ниже, чем у атмосферы Земли.Венера (Афродита, ) – ближайшая к Земле планета, периодически приближается к ней на расстояние 39 млн. км ( r =0,723 а.е.).Венера совершает полный оборот вокруг Солнца за T =225 суток. Установлено, что Венера вращается в обратную сторону (с востока на запад).Атмосфера Венеры состоит, в основном, из углекислого газа (97%) иазота (менее 2%) с незначительным содержанием кислорода (0,1%), метана(0,1%), воды (0,05%) и др.
Для её атмосферы характерен парниковый эффект,объясняемый большим количеством углекислоты и мощным облачным покровом. Сущность эффекта состоит в том, что атмосфера планеты прозрачна длявидимого излучения, но непрозрачна в инфракрасной части спектра для теплового излучения с поверхности планеты. По данным АМС «Венера» температура на поверхности планеты порядка 500 0С, а атмосферное давление – около 100атм. Спускаемый аппарат АМС «Венера-8» зарегистрировал существование ватмосфере широтных ветров, направленных в сторону вращения планеты. Навысотах более 45 км скорость этих ветров превосходит величину 70 м/с.
Радиолокационное зондирование поверхности Венеры показало, что поверхностьВенеры твердая, неровная с перепадом высот до 20 км. Были обнаружены также округлые образования, напоминающие по форме и строению лунные кратеры.Марс (Арес,) в периоды великих противостояний, повторяющихся каж-дые 15 лет, приближается к Земле на расстояние 56 млн. км. ( r =1,524 а.е.).Диаметр Марса вдвое меньше земного диаметра, а масса – в 9 раз меньшеземной. Марсианский год длится 686 земных суток, сутки на Марсе почти равны земным суткам.Марс имеет атмосферу, состоящую в основном из углекислого газа и небольшого количества водяных паров. Атмосфера является очень разреженной идавление у поверхности планеты составляет всего 0,18-1 кПа (1Па=1 Н/м2) ватмосфере Земли такое давление соответствует высоте около 35 км).
За среднеедавление на поверхности Марса условно принято 0,61 кПа.Температура марсианской поверхности нестабильна: ночная температураблизка к 1000С, в полдень температура на экваторе поднимается до +20 0С, а кмоменту захода Солнца опускается до –500С. Средняя температура на поверхности Марса значительно ниже земной. Существование магнитного поля Марсане доказано. Радиационные пояса у Марса не обнаружены.Современные данные о структуре поверхности Марса свидетельствуют отом, что Марс является гористой планетой с периодами высот до 12 км. Основныеформы рельефа – многочисленные кратеры, которые по размерам, форме и деталям строения очень похожи на лунные кратеры.
Зарегистрированы также образования, напоминающие земные овраги и русла высохших рек.Плутон (Гадес, ) – самая удаленная от Солнца планета ( r =39,51 а.е.) ина сегодняшний день малоизученной планетой.Орбита Плутона пересекает орбиту Нептуна, и Плутон временами оказывается расположен к Солнце ближе, чем Нептун. Предположительно, массаПлутона меньше массы Земли (0,8 M ), а период вращения вокруг своей осисоставляет 6,4 земных суток. Период вращения Плутона вокруг СолнцаT =247,69 лет.Плутон – холодная планета с температурой t omin = –2340С и t omax = –2230С.Орбита Плутона имеет значительный угол наклона к плоскости эклиптики 170.1.4. Планеты юпитеровой группыЮпитер (Зевс, ) – самая большая планета Солнечной системы ( r = 5,2а.е., M =318,36 M , экваториальный диаметр – 139200 км).
Видимая поверхность планеты покрыта чередующимися светлыми и темными полосами, расположенными параллельно экватору. Наибольшей интенсивностью обладаюттропические полосы.Юпитер обладает мощной атмосферой, состоящей в основном из молекулярного водорода, метана, аммиака и гелия. Температура верхних слоев атмосферы составляет –1430С. Предполагают, что юпитерианские облака состоят, восновном, из ледяных кристаллов аммиака.
Считается, что глубина газообразной атмосферы составляет величину от 1 до 20% радиуса планеты. При этомосновное тело планеты состоит из затвердевших водорода и гелия. Юпитерокружен мощными радиационными поясами. Составляющие их частицы имеютсолнечное происхождение. Для Юпитера характерно радиоизлучение в метровом диапазоне, обнаружено также интенсивное излучение радиоволн нетеплового происхождения.Сатурн (Кронос, ) находится значительно дальше от Солнца, чем Юпитер ( r=9,539 а.е.). Его параметры: экваториальный диаметр – 114800 км,M=95,3 M , T =29,458 лет.В атмосфере обнаружен молекулярный водород и метан. Температураверхних слоев атмосферы составляет –1830С.
На видимом диске Сатурна различают слабые полосы и пятна, подобные юпитерианским. Наблюдается радиоизлучение в сантиметровом диапазоне.Сатурн обладает уникальной особенностью: имеется система колец, расположенных в плоскости экватора: внешние кольца (на расстоянии 139-120 тыс. км),внутреннее яркое кольцо (на расстоянии 117-89 тыс. км.) и внутреннее полупрозрачное кольцо (на расстоянии 89-79 тыс. км.).
Кольца Сатурна имеют сложнуюструктуру и состоят из множества мелких тел (с поперечником 1 м), толщинаколец оценивается величиной, примерно равной 20 км.Уран (Уран,Солнца ( r) – планета-гигант, удаленная на большое расстояние от=19,19 а.е., M =14.54 M ). Экваториальный диаметр – 53400 км,период обращения вокруг Солнца T =84,015 года. Она слабо изучена и данныео ней весьма скудны. В спектрах Урана обнаружен молекулярный водород иметан. На его диске различают отдельные пятна и темные полосы (подобныеюпитерианским).Особенностью этой планеты является то, что ось ее собственного вращения составляет с плоскостью эклиптики в 980.Нептун (Посейдон,) – наиболее удаленная от Солнца планета-гигант( rпл =30,07 а.е., M пл =17,5 M , Tпл =164,8 лет, D пл =49700 км). В спектре Нептуна обнаружен молекулярный водород и метан.
Это холодная, замерзшая планета с температурой t omin = -2130С и t omax = -2090С. На Нептуне каких-либо деталейповерхности рассмотреть пока не удалось.1.5 Спутники планетСпутники планет (естественные) – космические тела, обращающиеся вокруг больших планет Солнечной системы. В настоящее время известно 43спутника планет: Сатурн – 17, Юпитер – 15, Уран – 5, по 2 у Марса и Нептуна ипо 1 у Земли и Плутона. У двух планет (Меркурий, Венера) спутников нет, илиони пока не обнаружены. У Сатурна, Урана и Юпитера имеются кольца, состоящие из бесчисленных мелких спутников.Как правило, у спутников планет, близких к планете, орбиты почти круговые и лежат близко к плоскости экватора планеты (регулярные спутники).Орбиты 9 внешних спутников Юпитера, Сатурна (Япет, Феба) и Нептуна имеют значительные наклоны к плоскости экватора, либо и то и другое (иррегулярные спутники).
У 4 далеких спутников Юпитера, у Фебы и Тритона(Нептун) движение по орбите происходит против осевого вращения планеты.Орбиты спутников планет, за исключением наиболее близких к планете, подвергаются заметным гравитационным возмущениям от Солнца. У спутников,особенно далеких от своей планеты (4 внешних спутника Юпитера, Феба иНереида (Нептун)), возмущения столь велики, что их орбита сильно отличаетсяот Кеплерова эллипса.Спутники планет делятся на 2 группы: крупные планетовидные тела(радиус более 1000 км) и сравнительно небольшие (радиус меньше 1000 км). Кпервой группе относятся: спутник Земли – Луна (1738 км); 4 спутника Юпитера – Ио (1820 км), Европа (1565 км), Ганимед (2638 км), Каллисто (2420 км);спутник Сатурна – Титан (2570 км); спутник Нептуна – Тритон (1600 км) испутник Плутона – Харон (1000 км).Самыми малыми из известных являются спутники Марса – Фобос(«Страх») (14119 км) и Деймос («Ужас») (866 км).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
