Лекция конспектісі 5В012800-«Астрономия» мамандығы үшін
жүктеу/скачать 1,1 Mb.
|
Астрономия лекция 15
| АЛЫП ҒАЛАМШАРЛАР 1. Алып ғаламшарлардың жалпы сипаты. VI қосымшада берілген мәліметтермен жұмысты жалғастыра отырып, сендер алып ғаламшарлардың Жер тобына жататын ғаламшарлардан айырмашылығын біле аласыңдар және алыптар қатарына кіретін (Юпитер (51-сурет), Сатурн (52-сурет), Уран, Нептун) ғаламшарлардың ұқсастық және айырмашылық белгілерін таба аласыңдар, Осы ғаламшарлардың барлығының (әсіресе Юпитердің) көлемдері мен массалары үлкен. Мысалы, Юпитер көлемі жағынан Жерден 1320 есе, массасы жағынан 318 есе асып түседі. Ортаща тығыздықтарының төмендігіне де (ең азы Сатурнда — 0,7 • 10 кг/м ) назар аударыңдар.
Алып ғаламшарлар өз осьтерінен өте жылдам айналады; Юпитердің өз осінен бір айналуына 10 сағаттан да аз уақыт кетеді. Оның үстіне, Жерден жүргізілген оптикалық бақылаулардың нәтижесінде алып ғаламшарлардың экваторлық аймақтары олардың полярлық, яғни өз осьтерінен айналуы кезінде нүктелерінің сызықтық жылдамдықтары да, бұрыштық жылдам-дықтары да үлкен аймақтарына қарағанда жылдам айналатыны анықталды. Жылдам айналу нәтижесінде алып ғаламшарлардың сығылыңқылығы жоғары болады (ол құралсыз көзге де 51-сурет. Юпитер. 52-сурет. Сатурн. 53-сурет. Ғаламшардың ғарыштық суреттері бойынша жасалған Юпитердің мозаикалық кескіні (АҚШ). байқалады). Сендер Жердің экваторлық және полярлық радиустарының айырымы шамамен ≈21 км екенін жақсы білесіңдер, ал ол Юпитерде 4400 км-ге тең. Алып ғаламшарлар Күннен алыста, олардағы жыл мезгілдері алмасу сипатына қарамастан, әрдайым төмен температура сақталады. Юпитерде жыл мезгілдерінің алмасуы деген жоқ, өйткені бұл ғаламшардың осі оның орбитасы жазықтығына перпендикулярға жуық. Уран ғаламшарындағы жыл мезгілдерінің алмасуы да өзінше өтіп жатады, өйткені бұл ғаламшардың осі оның орбитасы жазықтығына 8° бұрышпен көлбеген. Алып ғаламшарлар серіктерінің молдығымен де ерекшеленеді. Бүгінгі күнге дейін Юпитердің 16 серігі, Сатурнның 17, Уранның 16 және Нептунның 8 серігі бар екені айқын болды. Алып ғаламшарлардың тағы бір ерекшеліктері — олардың сақиналары болатындығы, сақина тек Сатурнда ғана емес, Юпитерде, Уранда және Нептунда да бар екені анықталған. Алып ғаламшарлардың ішінде өзгелерінен гөрі Юпитер мен Сатурн жақсы зерттелген. 2. Құрылымдарының ерекшеліктері. Алып ғаламшарлардың құрылымдарының басты ерекшеліктері олардың беттерінің қатты еместігінде. Мұндай ерекшелік алып ғаламшарлардың мардымсыз орташа тығыздықтарымен, олардың химиялық құрамдарымен (олар, негізінен жеңіл элементтерден — сутегі мен гелийден түрады), аймақтық айналыстарының жылдамдығымен және біршама басқа мәліметтермен жақсы үйлеседі. Демек, Юпитер мен Сатурннан байқалатындардың бәрі де (анағұрлым алыстағы ғаламшарлардың детальдары мүлдем көрінбейді) осы ғаламшарлардың қабат-қабат атмосфераларының ішінде өтіп жатады (53-сурет). Тіпті шағын телескоппен-ақ Юпитердің экваторы бойымен созылып жатқан жолағы көрінеді. Юпитердің сутегілі-гелийлі атмосферасының жоғарғы қабаттарында қоспа ретінде химиялық қосылыстар (мысалы, метан мен аммиак), көмірсутегілері (этан, ацетилен), сондай-ақ әр түрлі қосылыстар (оның ішінде фосфор мен күкірт те бар) кездеседі, олар атмосфера детальдарын қызыл-қоңыр және сары түске бояйды. Осылайша, өздерінің химиялық құрамы жағынан алып ғаламшарлар Жер тобына жататын ғаламшарлардан мүлдем өзгеше. Бұл айырмашылық ғаламшарлар жүйесінің пайда болу процесімен байланысты. Американың „Пионер" және „Вояджер" автоматты ғаламшараралық бекеттерінің борттарынан жіберілген суреттер 54-сурет. Юпитердегі Үлкен Қызыл Дақ ("Вояджер-1", 1979 ж., 5 млн. км қашықтықтан). де Юпитер атмосферасындағы газ күрделі қозғалысқа қатысатыны көрінеді, одан құйын пайда болып және қайта тарап отырады. Юпитерде 300 жылдай бақыланып келе жатқан Үлкен Қызыл Дақ (жарты осьтері 15 және 5 мың км сопақша) алапат және өте тұрақты құйын деп жорамалданады (54-сурет). Қозғалыстағы газ ағындары мен тұрақты дақтар автоматты ғаламшараралық бекеттер жіберген Сатурн суреттерінен де көрінеді. „Вояджер-2" Нептун атмосферасының детальдарын талдап көруге де мүмкіндік берді. Алып ғаламшарлар бұлттарының астындағы зат тікелей бақылаудан байқалмайды. Оның құрамы жөнінде кейбір қосымша мәліметтер бойынша тұжырым жасауға болады. Мысалы, алып ғаламшарлардың қойнауларындағы заттардың температуралары жоғары болуға тиіс деген болжам бар. Мұндай тұжырым неге сүйеніп жасалған? Біріншіден, Юпитердің Күннен қашықтығын біле отырып, Юпитердің одан алатын жылу мөлшері есептеп шығарылған. Екіншіден, атмосферасының жарықты шағылдыру қабілеті анықталды, бұл ғаламшардың ғарыш кеңістігіне қанша күн энергиясын шағылдырып қайтаратынын білуге мүмкіндік берді. Ең аяғында, Күннен белгілі қашықтықтағы ғаламшардың температурасы қандай болуға тиіс екені есептеліп шығарылды. Ол — 160°С-қа жақын болып шықты. Бірақ ғаламшардың температурасын жердегі аппаратуралардың немесе автоматты ғаламшараралық станциялардың борттарына орнатылған өлшеуіштердің көмегімен оның инфрақызыл сәулелерін зерттеу арқылы да анықтауға болады. Мұндай өлшеулер Юпитер температурасы — 130°С-қа жақын, яғни есептегендегіден жоғары екенін көрсетті. Демек, Юпитер өзі Күннен алатын энергиядан екі есе көп энергия бөледі екен. Бұл ғаламшардың өзінің энергия көзі бар деген тұжырым жасауға мүмкіндік тудырды. Алып ғаламшарлар жөніндегі белгілі мәліметтер жиыны бұл аспан денелерінің ішкі құрылымдың моделін жасауға, яғни олардың қойнауларындағы тығыздық, қысым мен температураның қандай екенін есептеуге мүмкіндік береді. Мысалы, Юпитердің центріне жақын маңдағы температура бірнеше ондаған мың кельвинге жетеді. Қыртысы, мантиясы және ядросы бар Жер тобына жататын ғаламшарлардан айырмашылығы Юпитерде оның атмосферасының құрамына кіретін газ тәрізді сутегі сұйыққа, ал одан кейін қатты (металл) фазаға көшеді. Сутегінің мұндай әдеттегіден тыс агрегаттық күйге өтуі (ең соңында ол электр тогы өткізгішіне айналады) Юпитер бетіне тереңдеген сайын қысымның күрт ұлғаюымен байланысты. Мәселен, ғаламшардың 0,9 радиусынан біршама үлкен тереңдікте қысым 40 млн.атм-ға (4-10 Па) жетеді. Шамасы, алып ғаламшардың белгілі дәрежеде магнит 55-сурет. Юпитердің серігі — Ганимедтің бетіндегі аймақтар. 56-сурет. Юпитердің серігі — Ио. өрістері бар болуы бұл ғаламшарлардың орталық аймақтарындағы ток өткізетін заттардың жылдам айналуымен байланысты болуы мүмкін. Әсіресе Юпитердің магнит өрісі жоғары. Ол Жердің магнит өрісінен бірнеше есе асып түседі, әрі ондағы полярлық Жердегіге керісінше (Жердегі солтүстік географиялық полюстің төңірегінде оңтүстік магниттік полюс орналасқанын өздерің білесіңдер). Ғаламшарлардың магнит өрістері Күннен ұшып шығатын зарядталған бөлшектерді (иондарды, протондарды, электрондарды және басқаларды) ұстап қалады, олар ғаламшар айналасында радиациялық белдеулер деп аталатын жоғары энергиялы бөлшектер белдеуін түзеді. Мұндай белдеулер Жер тобындағы ғаламшарлардың ішінде тек біздің ғаламшарымызда ғана бар. Юпитердің радиациялық белдеуі 2,5 млн. км-ге дейін созылады. Ол Жердікінен ондаған мың есе қарқынды. Юпитердің радиациялық белдеуінде қозғалып жүретін электрмен зарядталған бөлшектер дециметрлік және декаметрлік толқындар диапазонында радиотолқын таратады. Жердегі сияқты, Юпитерде де радиациялық белдеуден атмосфераға зарядталған бөлшектердің өтіп кетуіне байланысты болатын полярлық шұғыламен қатар оның атмосферасында қуатты электр разрядтары (найзағай) байқалады. 3. Серіктер. Юпитердің серіктері кіші Күн жүйесін елестетеді десе де болады. Оның Галилео Галилей ашқан төрт серігін Галилей серіктері деп атайды. Бұлар Ио, Европа, Ганимед және Каллисто. Олардың ішіндегі ең үлкені — Ганимед — көлемі жағынан Меркурийден асып түседі (бірақ массасы жағынан бұл ғаламшардан екі есе кіші). Американың автоматты ғаламшараралық „Пионер" мен „Вояджер" бекеттері Юпитердің (одан кейін Сатурнның) серіктерінің жанынан ұшып өтіп бара жатып, Айдың және Жер тобына жататын ғаламшарлардың беттерін көзге елестететін олардың беттерінің суреттерін Жерге жіберген. Айға әсіресе Ганимед ұқсас (55-сурет). Ганимедте қазаншұңқырлардан басқа өзінше тармақ шоқтарын құрайтын ұзыннан ұзақ қыраттар мен жолақтар көп. Ионың беті де өзінше ерекше, онда сөнбеген жанартаулар ашылған, және олардың барлығын дерлік жанартау атқылау өнімдері жауып қалған (56-сурет). Каллистода да қазаншұңқырлар өте көп. Бұл серіктің суреттерінен, шамасы, метеориттердің соққылауларынан түзілген болуы керек, диаметрлері 600 км концентрлі сақиналар (диаметрі 2600 км-ге дейін) жүйесінен құрылған көпсақиналы құрылымды ("Өгіз көздер") көруге болады (57-су-рет). Еуропаның беті бірнеше шақырымға созылған қарайған және жарық жыралармен шимақталған (олардың жалпақтығы 57-сурет. Юпитердің серігі — Каллисто (202 000 км қашықтықтан). 58-сурет. Сатурнның серігі — Эн-целад (а), Сатурнның серігі Гиперион (б). 59-сурет. Сатурнның серігі — Мимас (диаметрі 130 км қазан-шұңқырымен). 60-сурет. Уранның серігі — Миранда ("Вояджер-2", 1986 ж.). 61-сурет. Нептунвың аса ірі серігі — Тритон ("Вояджер-2"). 20—40 км). Юпитерге ең жақын серік Амалыпея, сондай-ақ Галилей серіктері орбиталарының сыртында айналатын серіктердің пішіндері дұрыс емес және олар сонысымен Күн жүйесіндегі кіші ғаламшарларды (астероидтарды) еске түсіреді. Жақын қашықтықтан Сатурнның да кейбір серіктері суретке түсірілген (58-сурет). Бұл аспан денелерінің беттерінен де көптеген қазаншұңқырлар табылды. Олардың кейбіреулері өте үлкен (Тефия серігінің бетіндегі қазаншұңқырдың диаметрі 400 км шамасында, ал Мимас серігіндегі (59-сурет) 130 км шамасында). Сатурнның серіктерінің ішінде атмосферасы бар Титан ерекше қызықтырады. Ол түгелдей дерлік азоттан тұрады, оның үстіне Титанның бетіндегі атмосферасының тығыздығы мен қысымы Жер атмосферасының соған сай параметрлерінен асып түседі. Титанның массасы Айдыкінен 2 есе, ал радиусы (2580 км шамасында) Ай радиусынан 1,5 есе үлкен. Демек, Титан да радиусы 2640 км Ганимед сияқты — өте ірі серік. Уранның ең бір назар аударарлық серігі — Миранда (60-сурет). Нептунның ең үлкен серігі — Тритон да ғажайып (61-сурет). Тритонның диаметрі 2705 км. Тритонда негізінен азоттан тұратын атмосфера бар. Алып ғаламшарлардың көптеген өзге серіктері сияқты Тритон — силикатты-мұзды аспан денесі. Оның бетінен қазаншұңқырлар, полярлық бөріктер (мұз болып қатқан азоттан және су мұзынан тұруы мүмкін) және газ гейзерлері табылды. 4. Сақиналар. Ең алғаш Сатурнның сақиналары ашылды (XVII ғ., Галилей, Гюйгенс). XIX ғасырдың өзінде-ақ Сатурн сақиналарының тұрақтылығын зерттеген ағылшын физигі Дж. Максвелл (1831 —1879), сондай-ақ орыстың астрофизигі АЛ.Белопольский (1854—1934) Сатурн сақиналарының тұтас 62-сурет. Сатурн сақиналарының жіңішке құрылымы. болуы тиісті емес екенін дәлелдеді. Жерден жақсы телескоп арқылы аралықтары ажырап, бірнеше сақина көзге шалынады. Бірақ автоматты ғаламшараралық бекеттерден жіберілген суреттерде көптеген сақиналар бар (62-сурет). Сақиналар өте жалпақ: олар ғаламшардың бұлт қабатынан 60000 км биіктікке дейін созылып жатыр. Олардың әрбіреуі өзінің орбитасымен Сатурнды айнала қозғалып жүретін бөлшектер мен кесектерден тұрады. Сақиналардың қалыңдықтары 1 км-ден аспайды. Сондықтан Жер өзінің Күнді айнала қозғалысы кезінде Сатурн сақиналарының жазықтығымен түспа-түс келгенде (бұл 14—15 жылда бір болады, мұндай жағдай 1994 жылы қайталанды) сақина көрінбейді: бізге олар жоғалып кеткендей болады. Сақина құрайтын заттың ғаламшарлар мен олардың серіктерінің құрамына (осы аспан денелері түзілген кезде) енбеуі ғажап емес. 1977 жылы — Уранның, 1979 жылы — Юпитердің, 1989 жылы Нептунның сақиналары ашылды. Барлық алып ғаламшарлардың сақиналарының бар екені жөнінде белгілі астроном С.К.Всехсвятский (1905—1984) 1960 жылы айтқан болатын. Бақылау сұрақтары: Жұлдыздық шоғырлар. Галактиканың спектрлі құрамы. жүктеу/скачать 1,1 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|