химические элементы в солнечной системе

Софронова Наталья, ученица 8в класса гимназии №3 г. Белгорода
ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ В СОЛНЕЧНОЙ
СИСТЕМЕ
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ В КОСМОСЕ
Мы живем на планете Земля, которая обращается вокруг Солнца: без этого
светила жизнь на Земле была бы невозможна. Всего у Солнца 9 больших
планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и
Плутон.
Меркурий и Венера ближе к Солнцу, чем Земля, поэтому их называют
внутренними планетами, а те, что находятся за Землей – внешними.
Учеными второй половины XVII века был высказан принцип огромного
научного значения – мысль о единстве материального состава и природных сил
во всем космосе.
В вечном круговороте движутся атомы химических элементов, наполняя
видимую область космоса мириадами звезд и рассеянными межзвездным
веществом. Видимая застывшей, величественная картина звездного неба
отражает лишь одно мгновение в жизни Вселенной. Но ни на одну секунду не
останавливаются газовые вихри звездных атмосфер, рассеивающие атомы
межгалактического пространства. С громадной скоростью движутся потоки
космических лучей, в мощных взрывах громадных космических систем
рождаются новые атомы Вселенной.
Ряд причин определяет химический состав космических тел. Из них
первостепенное значение имеют следующие:
1. процессы рождения и преобразования атомов;
2. процессы распределения уже готовых атомов под влиянием таких
космических причин, как тяготение, световое давление, действие
электромагнитных пролей;
3. перераспределение групп атомов, электронов, молекул согласно
законам физико-химического равновесия.
Основными источниками сведений о распространении химических
элементов в Солнечной системе и ближайшей окрестности Галактики служат
данные о составе Солнца и звезд, полученные с помощью спектрального
анализа, данных химических анализов, проведенных в лабораториях по горным
породам Земли, Луны и метеоритов.
Главные особенности распространения химических элементов в космосе
определяется ядерными свойствами их атомов, из которых ведущее значение
имеют заряд ядра, число нейтронов, связанная с ними четность и наличие
заполненных ядер оболочек.
Наиболее известно и изучено вещество Солнечной системы, в которую
входит наша планета. Главная масса вещества всей системы сосредоточена в
самом Солнце, которое представляет собой раскаленную водородно-гелевую
газовую сферу.
Софронова Наталья, ученица 8в класса гимназии №3 г. Белгорода
Если подойти к составу вещества Солнечной системы с точки зрения самих
общих свойств элементов, то его можно разделить на две части: летучую и
нелетучую.
К летучей относятся газы, такие, как Н2, N2, CH4, CO2, H2O, а также все
инертные газы и галоиды F2, Cl2,, Br2, I2.
К летучим относятся большинство химических элементов таблицы Д.И.
Менделеева как в состоянии свободных атомов, так в виде простейших
природных соединений – окислов, сульфидов, силикатов. Наиболее
распространенные элементы Солнечной системы, которые в виде простых
веществ или простейших соединений не являются летучими, представлены: Si –
кремнием, Fe – железом, Mg – магнием, Ca – кальцием, Al – алюминием, Ti –
титаном, Vi – никелем. Причем соотношения этих элементов на Солнце близки
к состояниям в других химически изученных телах Солнечной системы.
Исследованный непосредственно в лабораториях химический состав материала
земных пород, метеоритов и Луны показывает, что эти образования состоят в
основном из одних и тех же химических элементов. В этом можно убедиться по
данным таблицы.
Химический состав земной коры и метеоритов
(в весовых %)
Элемент
O – кислород
Si – кремний
Al – алюминий
Fe – железо
Mg – магний
Ca – кальций
Na –натрий
K – калий
Ti – титан
Ni – никель
Земная кора
Лунная кора
46,6
27,7
8 13
5,00
2,09
3,63
2,83
2,59
0,44
0,006
42,0
21,0
4,8
13,0
4,8
6,8
0,44
0,17
6,0
0,02
Метеориты
(в среднем)
33,0
17,0
1,1
28,6
13,8
1,39
0,68
0,10
0,08
1,68
Это свидетельствует о генетическом единстве вещества Солнечной
системы.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ
ЭЛЕМЕНТОВ В ПЛАНЕТАХ
Планеты представляют собой космические скопления веществ, способного
к многочисленным химическим реакциям. У большинства изученных планет
наблюдается общая тенденция распределения химических элементов от
периферии к центру – в виде оболочек различного состава. Газовые оболочки
составляют атмосферы планет, в случае пребывания воды в жидком состоянии
образуется гидросфера – водная жидкая оболочка, самые верхние – твердые –
оболочки планет, насколько это известно по данным о Земле и Луне, сложены
Софронова Наталья, ученица 8в класса гимназии №3 г. Белгорода
алюмосиликатными породами, мощные глубинные оболочки представлены
различными соединениями кремния, а центральные ядра планет, по-видимому,
состоят из металлических фаз с примесью некоторых других элементов. В
общем и целом распределение элементов по отдельным зонам планет
определяется химическими свойствами самих элементов, полем силы тяжести и
термодинамическими условиями, в которых пребывала данная планета от
момента своего рождения до настоящего времени.
Все же наши знания о составе планет довольно ограничены. Планеты – тела
холодные, поэтому спектральный анализ, давший нам столь обильную
информацию о составе звезд, относительно состава сообщил нам очень мало.
Солнце – настоящий гигант! Это колоссальный раскаленный шар из
водорода - 70 % и гелия – 28 % с примесью других элементов. В нем
непрерывно идут реакции ядерного синтеза, дающие энергию в виде света и
тепла. Солнце руководит движением всех членов семейства. Если сложить
вместе все планеты, спутники, астероиды и кометы Солнечной системы, это
груда все равно окажется в 750 раз легче Солнца.
Меркурий – ближайшая к Солнцу планета высокой плотности. В составе
атмосферы обнаружено небольшое количество водорода, гелия и кислорода,
присутствуют и некоторые инертные газы, например аргон и неон. Период
собственного вращения равен периоду обращения вокруг Солнца. Поэтому
планета оказывается повернутой в сторону Солнца все время одним
полушарием. На освещенной стороне Меркурия температура достигает + 420
градусов С днем, до – 200 градусов С ночью. На неосвещенной стороне
большинство газов должно замерзать, а на освещенной стороне молекулы газов
должны приобретать тепловые скорости, превышающие скорость улетучивания
с поверхности планеты. Плотность Меркурия значительно выше плотности
Марса, поэтому он должен содержать относительно повышенную пропорцию
тяжелых веществ – вероятно, металлов.
Венера – по своим размерам и плотности наиболее близкая сестра Земли.
Венера окутана пеленой густых облаков, хорошо отражающих солнечный свет.
Атмосфера была обнаружена еще М.В. Ломоносовым. Исследованиями
установлено, что атмосфера планеты состоит на 93-97 % из СО2, обнаружено
также присутствие О2, N2, Н2О. Содержание азота вместе с инертными газами
достигает 2-5 %, а количество кислорода не превышает 0,4 %. Углекислый газ
и водяной пар создают в атмосфере Венеры парниковый эффект, приводящий к
сильному разогреванию поверхности планеты, температура достигает около +
500 градусов С. Наиболее вероятным источником азота на Венере, может быть
вулканического происхождения. В условиях обилия СО2 хлорид аммония
превращается в карбонат аммония. При окислении же аммиака образуется
свободный азот.
Образование небольших количеств свободного кислорода на Венере
происходит при разложении молекул воды под действием солнечной радиации.
Другой продукт разложения – водород – легко теряется верхними слоями
атмосферы. Вследствие этого процесса происходит потеря воды, и Венера
медленно высыхает.
Софронова Наталья, ученица 8в класса гимназии №3 г. Белгорода
Огромное количество СО2 в атмосфере создают парниковый эффект,
вследствие которого у поверхности господствуют высокие температуры, т.е.,
вероятно, вся вода испаряется в атмосферу.
По своим размерам и средней плотности Венера близка к Земле, и в ее
глубоких недрах не исключено присутствие металлического ядра, возникшего в
результате химической дифференциации.
Земля – самая большая из внутренних планет и в то же время обладает
наиболее крупным спутником – Луной, масса которой составляет 1/81 массы
самой Земли. Согласно современным космогоническим представлениям, Земля
образовалась 4,5 млрд. лет назад путем гравитационной конденсации из
рассеянного в околосолнечном
пространстве газопылевого вещества,
содержащего все известные в природе химические элементы. Большую часть
поверхности земли занимает Мировой океан – 361 млн. км или 71 %, суша
составляет 149 млн. км или 29 %.
Одно из особенности Земли как планеты ее магнитное поле. Наша планета
окружена обширной атмосферой. По своему составу азотно-кислородная
атмосфера Земли отражает существование биосферы, коренным образом
изменившей баланс газов в верхней оболочке планеты по сравнению с другими
планетами, лишенными жизни. Химический состав атмосферы Земли (в
объемных %) представляется в следующем виде:
N2 азот –78, 084;
O2 кислород – 20,946;
CO2 углекислота – 0, 033;
Ar аргон – 0, 934;
H2O вода – переменное содержание.
Кислород атмосферы Земля является продуктом фотосинтеза, который
происходит в зеленых растениях Мирового океана и суши. При этом
основными питательными веществами растений является вода (Н2О) и
углекислота (СО2 ). Реакцию фотосинтеза в сокращенном виде можно записать
следующим образом : Н2О + СО2 – СН2 О + О2.
Химическая природа отдельных оболочек соответствует химически
дифференцированному земному шару, который разделен на две основные части
– мощную силикатно-окисную твердую мантию и жидкое металлическое в
основном ядро, занимающее 1/3 массы всей планеты.
По современным оценкам геохимиков, наш земной шар характеризуется
следующим элементарным составом (в весовых %):
Железо – 35,39;
Кислород – 27,79;
Кремний – 12,64;
Магний – 17,00;
Никель – 2,07;
Сера – 2,74;
Кальций – 0,61;
Алюминий – 0,44;
Натрий – 0,14;
Хром – 0,01;
Кобальт – 0,20;
Софронова Наталья, ученица 8в класса гимназии №3 г. Белгорода
Фосфор – 0,03;
Калий – 0,07;
Титан – 0,04.
По этим данным можно судить, что Земля сложена из немногих элементов
начала периодической системы Д.И. Менделеева, но в целом повторяет
особенности распространения химических элементов в космических системах.
Марс наиболее удален от Солнца и обладает наиболее низкой средней
плотностью. Отражательная способность Марса невелика (16 %), однако выше,
чем у Меркурия и Луны, что свидетельствует о более светлом материале, из
которого сложена его поверхность. Марс наполовину состоит из окислов
железа: планета словно бы проржавела. Мелкая пыль на ее поверхности –
гидроксид железа, который придает розоватый оттенок. Зимой на Марсе мороз
- 120 градусов С, летом температура + 5 градусов С. Жидкой воды нет. На нем
имеется весьма разреженная атмосфера, довольно прозрачная, позволяющая
производить наблюдения его поверхности. В атмосфере Марса обнаружена
углекислота. В полярной области Марса периодически возникает белое пятно.
Исследования показали, что полярные шапки Марса состоят
не из
углекислоты, а из замороженной воды в виде снега или инея.
Юпитер – пятая по расстоянию от солнца и самая большая планета
Солнечной системы. У Юпитера нет твердой поверхности, а Красное пятно
имеет вихревую структуру и вращается как циклон – это чистое атмосферное
явление. Атмосфера состоит из молекулярного водорода и его соединений:
метана и аммиака. В атмосфере Юпитера есть и другие химические элементы в
виде простых соединений: метан, аммиак, вода, гидросульфит аммония.
Сатурн – вторая по величине среди планет Солнечной системе. Имеет
очень низкую среднюю плотностью, планета состоит главным образом из
водорода и гелия. Температура поверхности облаков на Сатурне близка к
температуре плавления метана – 184 градусов С, из твердых частичек которого
скорее всего состоит облачный слой планеты. Сатурн окружен кольцами.
Плотная система колец опоясывает планету вокруг экватора и нигде не
соприкасается с поверхностью.
Уран – седьмая по порядку от Солнца планета Солнечной системы. Уран
имеет горячее ядро из металлов и силикатов, но, в отличие от остальных, своего
тепла оно не выделяет. В его атмосфере довольно много водяного пара.
Температура на Уране точнее, на видимой поверхности облаков – около - 215
градусов С. В таких условиях газы замерзают
Нептун – восьмая по порядку от Солнца планета Солнечной системы. В
центре Нептуна, согласно расчетам имеется тяжело ядро из силикатов,
металлов и других элементов. Планета главным образом состоит из водорода и
гелия с примесью соединений других химических элементов. Хотя температура
верхних слоев атмосферы Нептуна более чем леденящая – 210 градусов С, она
была бы еще ниже, не выделяй он 2,7 раза больше энергии, чем получает от
солнца.
Плутон – наиболее удален от Солнца. Его холодная поверхность слабо
освещена Солнцем. Вся планета покрыта слоем метанового льда толщиной в
Софронова Наталья, ученица 8в класса гимназии №3 г. Белгорода
несколько километров, а под ним, вероятно, лежит слой обычного водяного
льда. В зимний период температура опускается до – 240 градусов С. Летом у
Плутона образуется разреженная газовая оболочка и состоит она из метана,
аргона и азота. Плутон окрашен в голубой цвет. Плутон имеет твердое
каменное ядро которое окружено прочным ледяным панцирем.
ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПЛАНЕТ
И ИХ СОЕДИНЕНИЯ
Разные планеты земного шара имеют разный химический состав. Так,
Меркурий, Венера и Земля сложены из более плотного материала, чем Марс и
Луна. Различие состава внутренних планет, по всей вероятности, определяется
различным соотношением силикатного и металлического материала. Более
плотные планеты содержат больше металлического железа, менее плотные –
меньше.
По составу, строению и размерам внешние планеты Солнечной системы
резко отличаются от внутренних планет земной группы. В краевых частях
Солнечной системы вокруг Солнца движутся гигантские планеты – Юпитер,
Сатурн и Нептун. На поверхности этих планет господствуют очень низкие
температуры, способствующие конденсации некоторых газов. Все внешние
планеты окутаны мощными атмосферами, которые, состоят главным образом из
водорода и его соединений с другими распространенными элементами (СН4,
NН3), а также из Не. Огромное количество и состав этих газов свидетельствует
о родстве вещества больших планет с веществом Солнца. По всей вероятности,
крупные планеты возникли при сгущении непосредственно солнечного
вещества, без существенной дифференциации и фракционирования. Газы
больших планет – первичного космического происхождения в отличие от газов
планет внутренней группы, которые имеют атмосферы вторичного
происхождения, обусловленные процессами, протекающими в самих планетах.
Все гигантские планеты имеют спутники, преимущественно твердые, в
большинстве своем лишенные атмосфер и по природе близкие к внутренним
планетам. Многие газы на больших планетах превращаются в твердые системы.
Таким образом, гигантские внешние планеты Солнечной системы по
своему составу во многом близки к составу Солнца. Они сложены
преимущественно из легких летучих компонентов: Н2, Не, СН2, NН2, Н2О.
Сохранность этих веществ в составе больших планет, а также низкими
температурами внешних краевых областей солнечной туманности, от которой
они произошли.
Современный химический состав планет и их оболочек – результат
процесса образования Солнечной системы. Важнейшие выводы вытекающие из
последних достижений науки, заключаются в следующем:
- планеты Солнечной системы возникли из того же вещества, что и
Солнце. Различие состава отдельных тел Солнечной системы связано с
позднейшими процессами перераспределения химических элементов,
Софронова Наталья, ученица 8в класса гимназии №3 г. Белгорода
- исходный материал для построения планет Солнечной системы был
первоначально представлен разоблаченными и ионизированными атомами. Это
был в основном звездный газ, и только впоследствии (при его охлаждении)
возникли молекулы, жидкие капли, твердые тела (частицы),
- различие плотности планет Солнечной системы отражает различие их
состава. Ближайшие к Солнцу планеты содержат повышенное количество
металлического железа и меньшую долю силикатов. Далекие от Солнца
гигантские планеты состоят преимущественно из наиболее легких веществ –
космических газов. Это указывает на фракционирование первичного материала:
вблизи Солнца сохранились преимущественно тугоплавкие вещества, а вдали
от него – менее тугоплавкие.
Наиболее сложный путь химической эволюции выдержала наша планета –
Земля. Химические реакции на поверхности ее привели к образованию
сложных высокомолекулярных соединений углерода, которые создали основу
жизни. Возникновение жизни на Земле и процессов фотосинтеза изменило
состав первичной атмосферы нашей планеты до неузнаваемости. Углекислая
восстановительная атмосфера Земли превратилась в азотно-кислородную, что
отличает ее от атмосферы других планет Солнечной системы.
ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ В СОЛНЕЧНОЙ
СИСТЕМЕ
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ В КОСМОСЕ
Мы живем на планете Земля, которая обращается вокруг Солнца: без этого
светила жизнь на Земле была бы невозможна. Всего у Солнца 9 больших
планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и
Плутон.
Меркурий и Венера ближе к Солнцу, чем Земля, поэтому их называют
внутренними планетами, а те, что находятся за Землей – внешними.
Учеными второй половины XVII века был высказан принцип огромного
научного значения – мысль о единстве материального состава и природных сил
во всем космосе.
В вечном круговороте движутся атомы химических элементов, наполняя
видимую область космоса мириадами звезд и рассеянными межзвездным
веществом. Видимая застывшей, величественная картина звездного неба
отражает лишь одно мгновение в жизни Вселенной. Но ни на одну секунду не
останавливаются газовые вихри звездных атмосфер, рассеивающие атомы
межгалактического пространства. С громадной скоростью движутся потоки
космических лучей, в мощных взрывах громадных космических систем
рождаются новые атомы Вселенной.
Ряд причин определяет химический состав космических тел. Из них
первостепенное значение имеют следующие:
4. процессы рождения и преобразования атомов;
Софронова Наталья, ученица 8в класса гимназии №3 г. Белгорода
5. процессы распределения уже готовых атомов под влиянием таких
космических причин, как тяготение, световое давление, действие
электромагнитных пролей;
6. перераспределение групп атомов, электронов, молекул согласно
законам физико-химического равновесия.
Основными источниками сведений о распространении химических
элементов в Солнечной системе и ближайшей окрестности Галактики служат
данные о составе Солнца и звезд, полученные с помощью спектрального
анализа, данных химических анализов, проведенных в лабораториях по горным
породам Земли, Луны и метеоритов.
Главные особенности распространения химических элементов в космосе
определяется ядерными свойствами их атомов, из которых ведущее значение
имеют заряд ядра, число нейтронов, связанная с ними четность и наличие
заполненных ядер оболочек.
Наиболее известно и изучено вещество Солнечной системы, в которую
входит наша планета. Главная масса вещества всей системы сосредоточена в
самом Солнце, которое представляет собой раскаленную водородно-гелевую
газовую сферу.
Если подойти к составу вещества Солнечной системы с точки зрения самих
общих свойств элементов, то его можно разделить на две части: летучую и
нелетучую.
К летучей относятся газы, такие, как Н2, N2, CH4, CO2, H2O, а также все
инертные газы и галоиды F2, Cl2,, Br2, I2.
К летучим относятся большинство химических элементов таблицы Д.И.
Менделеева как в состоянии свободных атомов, так в виде простейших
природных соединений – окислов, сульфидов, силикатов. Наиболее
распространенные элементы Солнечной системы, которые в виде простых
веществ или простейших соединений не являются летучими, представлены: Si –
кремнием, Fe – железом, Mg – магнием, Ca – кальцием, Al – алюминием, Ti –
титаном, Vi – никелем. Причем соотношения этих элементов на Солнце близки
к состояниям в других химически изученных телах Солнечной системы.
Исследованный непосредственно в лабораториях химический состав материала
земных пород, метеоритов и Луны показывает, что эти образования состоят в
основном из одних и тех же химических элементов. В этом можно убедиться по
данным таблицы.
Химический состав земной коры и метеоритов
(в весовых %)
Элемент
O – кислород
Si – кремний
Al – алюминий
Fe – железо
Mg – магний
Ca – кальций
Земная кора
Лунная кора
46,6
27,7
8 13
5,00
2,09
3,63
42,0
21,0
4,8
13,0
4,8
6,8
Метеориты
(в среднем)
33,0
17,0
1,1
28,6
13,8
1,39
Софронова Наталья, ученица 8в класса гимназии №3 г. Белгорода
Na –натрий
K – калий
Ti – титан
Ni – никель
2,83
2,59
0,44
0,006
0,44
0,17
6,0
0,02
0,68
0,10
0,08
1,68
Это свидетельствует о генетическом единстве вещества Солнечной
системы.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ
ЭЛЕМЕНТОВ В ПЛАНЕТАХ
Планеты представляют собой космические скопления веществ, способного
к многочисленным химическим реакциям. У большинства изученных планет
наблюдается общая тенденция распределения химических элементов от
периферии к центру – в виде оболочек различного состава. Газовые оболочки
составляют атмосферы планет, в случае пребывания воды в жидком состоянии
образуется гидросфера – водная жидкая оболочка, самые верхние – твердые –
оболочки планет, насколько это известно по данным о Земле и Луне, сложены
алюмосиликатными породами, мощные глубинные оболочки представлены
различными соединениями кремния, а центральные ядра планет, по-видимому,
состоят из металлических фаз с примесью некоторых других элементов. В
общем и целом распределение элементов по отдельным зонам планет
определяется химическими свойствами самих элементов, полем силы тяжести и
термодинамическими условиями, в которых пребывала данная планета от
момента своего рождения до настоящего времени.
Все же наши знания о составе планет довольно ограничены. Планеты – тела
холодные, поэтому спектральный анализ, давший нам столь обильную
информацию о составе звезд, относительно состава сообщил нам очень мало.
Солнце – настоящий гигант! Это колоссальный раскаленный шар из
водорода - 70 % и гелия – 28 % с примесью других элементов. В нем
непрерывно идут реакции ядерного синтеза, дающие энергию в виде света и
тепла. Солнце руководит движением всех членов семейства. Если сложить
вместе все планеты, спутники, астероиды и кометы Солнечной системы, это
груда все равно окажется в 750 раз легче Солнца.
Меркурий – ближайшая к Солнцу планета высокой плотности. В составе
атмосферы обнаружено небольшое количество водорода, гелия и кислорода,
присутствуют и некоторые инертные газы, например аргон и неон. Период
собственного вращения равен периоду обращения вокруг Солнца. Поэтому
планета оказывается повернутой в сторону Солнца все время одним
полушарием. На освещенной стороне Меркурия температура достигает + 420
градусов С днем, до – 200 градусов С ночью. На неосвещенной стороне
большинство газов должно замерзать, а на освещенной стороне молекулы газов
должны приобретать тепловые скорости, превышающие скорость улетучивания
с поверхности планеты. Плотность Меркурия значительно выше плотности
Софронова Наталья, ученица 8в класса гимназии №3 г. Белгорода
Марса, поэтому он должен содержать относительно повышенную пропорцию
тяжелых веществ – вероятно, металлов.
Венера – по своим размерам и плотности наиболее близкая сестра Земли.
Венера окутана пеленой густых облаков, хорошо отражающих солнечный свет.
Атмосфера была обнаружена еще М.В. Ломоносовым. Исследованиями
установлено, что атмосфера планеты состоит на 93-97 % из СО2, обнаружено
также присутствие О2, N2, Н2О. Содержание азота вместе с инертными газами
достигает 2-5 %, а количество кислорода не превышает 0,4 %. Углекислый газ
и водяной пар создают в атмосфере Венеры парниковый эффект, приводящий к
сильному разогреванию поверхности планеты, температура достигает около +
500 градусов С. Наиболее вероятным источником азота на Венере, может быть
вулканического происхождения. В условиях обилия СО2 хлорид аммония
превращается в карбонат аммония. При окислении же аммиака образуется
свободный азот.
Образование небольших количеств свободного кислорода на Венере
происходит при разложении молекул воды под действием солнечной радиации.
Другой продукт разложения – водород – легко теряется верхними слоями
атмосферы. Вследствие этого процесса происходит потеря воды, и Венера
медленно высыхает.
Огромное количество СО2 в атмосфере создают парниковый эффект,
вследствие которого у поверхности господствуют высокие температуры, т.е.,
вероятно, вся вода испаряется в атмосферу.
По своим размерам и средней плотности Венера близка к Земле, и в ее
глубоких недрах не исключено присутствие металлического ядра, возникшего в
результате химической дифференциации.
Земля – самая большая из внутренних планет и в то же время обладает
наиболее крупным спутником – Луной, масса которой составляет 1/81 массы
самой Земли. Согласно современным космогоническим представлениям, Земля
образовалась 4,5 млрд. лет назад путем гравитационной конденсации из
рассеянного в околосолнечном
пространстве газопылевого вещества,
содержащего все известные в природе химические элементы. Большую часть
поверхности земли занимает Мировой океан – 361 млн. км или 71 %, суша
составляет 149 млн. км или 29 %.
Одно из особенности Земли как планеты ее магнитное поле. Наша планета
окружена обширной атмосферой. По своему составу азотно-кислородная
атмосфера Земли отражает существование биосферы, коренным образом
изменившей баланс газов в верхней оболочке планеты по сравнению с другими
планетами, лишенными жизни. Химический состав атмосферы Земли (в
объемных %) представляется в следующем виде:
N2 азот –78, 084;
O2 кислород – 20,946;
CO2 углекислота – 0, 033;
Ar аргон – 0, 934;
H2O вода – переменное содержание.
Софронова Наталья, ученица 8в класса гимназии №3 г. Белгорода
Кислород атмосферы Земля является продуктом фотосинтеза, который
происходит в зеленых растениях Мирового океана и суши. При этом
основными питательными веществами растений является вода (Н2О) и
углекислота (СО2 ). Реакцию фотосинтеза в сокращенном виде можно записать
следующим образом : Н2О + СО2 – СН2 О + О2.
Химическая природа отдельных оболочек соответствует химически
дифференцированному земному шару, который разделен на две основные части
– мощную силикатно-окисную твердую мантию и жидкое металлическое в
основном ядро, занимающее 1/3 массы всей планеты.
По современным оценкам геохимиков, наш земной шар характеризуется
следующим элементарным составом (в весовых %):
Железо – 35,39;
Кислород – 27,79;
Кремний – 12,64;
Магний – 17,00;
Никель – 2,07;
Сера – 2,74;
Кальций – 0,61;
Алюминий – 0,44;
Натрий – 0,14;
Хром – 0,01;
Кобальт – 0,20;
Фосфор – 0,03;
Калий – 0,07;
Титан – 0,04.
По этим данным можно судить, что Земля сложена из немногих элементов
начала периодической системы Д.И. Менделеева, но в целом повторяет
особенности распространения химических элементов в космических системах.
Марс наиболее удален от Солнца и обладает наиболее низкой средней
плотностью. Отражательная способность Марса невелика (16 %), однако выше,
чем у Меркурия и Луны, что свидетельствует о более светлом материале, из
которого сложена его поверхность. Марс наполовину состоит из окислов
железа: планета словно бы проржавела. Мелкая пыль на ее поверхности –
гидроксид железа, который придает розоватый оттенок. Зимой на Марсе мороз
- 120 градусов С, летом температура + 5 градусов С. Жидкой воды нет. На нем
имеется весьма разреженная атмосфера, довольно прозрачная, позволяющая
производить наблюдения его поверхности. В атмосфере Марса обнаружена
углекислота. В полярной области Марса периодически возникает белое пятно.
Исследования показали, что полярные шапки Марса состоят
не из
углекислоты, а из замороженной воды в виде снега или инея.
Юпитер – пятая по расстоянию от солнца и самая большая планета
Солнечной системы. У Юпитера нет твердой поверхности, а Красное пятно
имеет вихревую структуру и вращается как циклон – это чистое атмосферное
явление. Атмосфера состоит из молекулярного водорода и его соединений:
метана и аммиака. В атмосфере Юпитера есть и другие химические элементы в
виде простых соединений: метан, аммиак, вода, гидросульфит аммония.
Софронова Наталья, ученица 8в класса гимназии №3 г. Белгорода
Сатурн – вторая по величине среди планет Солнечной системе. Имеет
очень низкую среднюю плотностью, планета состоит главным образом из
водорода и гелия. Температура поверхности облаков на Сатурне близка к
температуре плавления метана – 184 градусов С, из твердых частичек которого
скорее всего состоит облачный слой планеты. Сатурн окружен кольцами.
Плотная система колец опоясывает планету вокруг экватора и нигде не
соприкасается с поверхностью.
Уран – седьмая по порядку от Солнца планета Солнечной системы. Уран
имеет горячее ядро из металлов и силикатов, но, в отличие от остальных, своего
тепла оно не выделяет. В его атмосфере довольно много водяного пара.
Температура на Уране точнее, на видимой поверхности облаков – около - 215
градусов С. В таких условиях газы замерзают
Нептун – восьмая по порядку от Солнца планета Солнечной системы. В
центре Нептуна, согласно расчетам имеется тяжело ядро из силикатов,
металлов и других элементов. Планета главным образом состоит из водорода и
гелия с примесью соединений других химических элементов. Хотя температура
верхних слоев атмосферы Нептуна более чем леденящая – 210 градусов С, она
была бы еще ниже, не выделяй он 2,7 раза больше энергии, чем получает от
солнца.
Плутон – наиболее удален от Солнца. Его холодная поверхность слабо
освещена Солнцем. Вся планета покрыта слоем метанового льда толщиной в
несколько километров, а под ним, вероятно, лежит слой обычного водяного
льда. В зимний период температура опускается до – 240 градусов С. Летом у
Плутона образуется разреженная газовая оболочка и состоит она из метана,
аргона и азота. Плутон окрашен в голубой цвет. Плутон имеет твердое
каменное ядро которое окружено прочным ледяным панцирем.
ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПЛАНЕТ
И ИХ СОЕДИНЕНИЯ
Разные планеты земного шара имеют разный химический состав. Так,
Меркурий, Венера и Земля сложены из более плотного материала, чем Марс и
Луна. Различие состава внутренних планет, по всей вероятности, определяется
различным соотношением силикатного и металлического материала. Более
плотные планеты содержат больше металлического железа, менее плотные –
меньше.
По составу, строению и размерам внешние планеты Солнечной системы
резко отличаются от внутренних планет земной группы. В краевых частях
Солнечной системы вокруг Солнца движутся гигантские планеты – Юпитер,
Сатурн и Нептун. На поверхности этих планет господствуют очень низкие
температуры, способствующие конденсации некоторых газов. Все внешние
планеты окутаны мощными атмосферами, которые, состоят главным образом из
водорода и его соединений с другими распространенными элементами (СН4,
Софронова Наталья, ученица 8в класса гимназии №3 г. Белгорода
NН3), а также из Не. Огромное количество и состав этих газов свидетельствует
о родстве вещества больших планет с веществом Солнца. По всей вероятности,
крупные планеты возникли при сгущении непосредственно солнечного
вещества, без существенной дифференциации и фракционирования. Газы
больших планет – первичного космического происхождения в отличие от газов
планет внутренней группы, которые имеют атмосферы вторичного
происхождения, обусловленные процессами, протекающими в самих планетах.
Все гигантские планеты имеют спутники, преимущественно твердые, в
большинстве своем лишенные атмосфер и по природе близкие к внутренним
планетам. Многие газы на больших планетах превращаются в твердые системы.
Таким образом, гигантские внешние планеты Солнечной системы по
своему составу во многом близки к составу Солнца. Они сложены
преимущественно из легких летучих компонентов: Н2, Не, СН2, NН2, Н2О.
Сохранность этих веществ в составе больших планет, а также низкими
температурами внешних краевых областей солнечной туманности, от которой
они произошли.
Современный химический состав планет и их оболочек – результат
процесса образования Солнечной системы. Важнейшие выводы вытекающие из
последних достижений науки, заключаются в следующем:
- планеты Солнечной системы возникли из того же вещества, что и
Солнце. Различие состава отдельных тел Солнечной системы связано с
позднейшими процессами перераспределения химических элементов,
- исходный материал для построения планет Солнечной системы был
первоначально представлен разоблаченными и ионизированными атомами. Это
был в основном звездный газ, и только впоследствии (при его охлаждении)
возникли молекулы, жидкие капли, твердые тела (частицы),
- различие плотности планет Солнечной системы отражает различие их
состава. Ближайшие к Солнцу планеты содержат повышенное количество
металлического железа и меньшую долю силикатов. Далекие от Солнца
гигантские планеты состоят преимущественно из наиболее легких веществ –
космических газов. Это указывает на фракционирование первичного материала:
вблизи Солнца сохранились преимущественно тугоплавкие вещества, а вдали
от него – менее тугоплавкие.
Наиболее сложный путь химической эволюции выдержала наша планета –
Земля. Химические реакции на поверхности ее привели к образованию
сложных высокомолекулярных соединений углерода, которые создали основу
жизни. Возникновение жизни на Земле и процессов фотосинтеза изменило
состав первичной атмосферы нашей планеты до неузнаваемости. Углекислая
восстановительная атмосфера Земли превратилась в азотно-кислородную, что
отличает ее от атмосферы других планет Солнечной системы.