7.2: Muundo na Muundo wa Sayari
- Page ID
- 176116
Malengo ya kujifunza
Mwishoni mwa sehemu hii, utaweza:
- Eleza sifa za sayari kubwa, sayari duniani, na miili midogo katika mfumo wa jua
- Eleza nini kinachoathiri joto la uso wa sayari
- Eleza kwa nini kuna shughuli za kijiolojia kwenye sayari fulani na sio kwa wengine
Ukweli kwamba kuna aina mbili tofauti za sayari-sayari za miamba duniani na sayari za jovia tajiri za gesi-zinatuongoza tuamini kwamba ziliumbwa chini ya hali tofauti. Hakika nyimbo zao zinaongozwa na vipengele tofauti. Hebu tuangalie kila aina kwa undani zaidi.
Sayari kubwa
Sayari mbili kubwa, Jupiter na Saturn, zina takriban kemikali sawa na Jua; zinajumuisha hasa elementi mbili za hidrojeni na heliamu, huku asilimia 75 ya masi yao kuwa hidrojeni na 25% ya heli. Duniani, wote hidrojeni na heliamu ni gesi, hivyo Jupiter na Saturn wakati mwingine huitwa sayari za gesi. Lakini, jina hili linapotosha. Jupiter na Saturn ni kubwa sana kwamba gesi imesisitizwa ndani ya mambo yao ya ndani mpaka hidrojeni inakuwa kioevu. Kwa sababu wingi wa sayari zote mbili zina hidrojeni iliyosaidiwa, iliyochomwa, tunapaswa kuwaita sayari za maji.
Chini ya nguvu ya mvuto, vipengele vikali vinazama kuelekea sehemu za ndani za sayari ya kioevu au gesi. Wote Jupiter na Saturn, kwa hiyo, wana cores linajumuisha mwamba nzito, chuma, na barafu, lakini hatuwezi kuona mikoa hii moja kwa moja. Kwa kweli, tunapoangalia chini kutoka juu, yote tunayoyaona ni anga na mawingu yake ya swirling (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Lazima tujue kuwepo kwa msingi wa denser ndani ya sayari hizi kutokana na tafiti za mvuto wa kila sayari.
Uranus na Neptune ni ndogo sana kuliko Jupiter na Saturn, lakini kila mmoja pia ana msingi wa mwamba, chuma, na barafu. Uranus na Neptune walikuwa na ufanisi mdogo katika kuvutia gesi ya hidrojeni na heliamu, kwa hiyo wana anga ndogo sana kulingana na cores zao.
Kemikali, kila sayari kubwa inaongozwa na hidrojeni na misombo yake mingi. Karibu oksijeni zote zilizopo huunganishwa kikemia na hidrojeni ili kuunda maji (H 2 O). Wataalamu wa dawa huita muundo huo unaoongozwa na hidrojeni ulipunguzwa. Katika mfumo wa jua wa nje, tunapata maji mengi (hasa kwa namna ya barafu) na kupunguza kemia.
Sayari za Dunia
Sayari za dunia ni tofauti kabisa na makubwa. Mbali na kuwa ndogo sana, zinajumuisha hasa miamba na metali. Hizi, kwa upande wake, zinafanywa kwa mambo ambayo hayakuwa ya kawaida katika ulimwengu kwa ujumla. Miamba mingi zaidi, inayoitwa silicates, hufanywa kwa silicon na oksijeni, na chuma cha kawaida ni chuma. Tunaweza kusema kutoka kwa msongamano wao (tazama Jedwali\(7.1.2\)) kwamba Mercury ina idadi kubwa ya metali (ambayo ni denser) na Mwezi una chini kabisa. Dunia, Venus, na Mars wote wana nyimbo nyingi zinazofanana: karibu theluthi moja ya wingi wao lina mchanganyiko wa chuma-nickel au chuma-sulfuri; theluthi mbili hufanywa kwa silicates. Kwa sababu sayari hizi kwa kiasi kikubwa zinajumuisha misombo ya oksijeni (kama vile madini ya silicate ya maganda yao), kemia yao inasemekana kuwa imeoksidishwa.
Tunapoangalia muundo wa ndani wa kila sayari za dunia, tunaona kwamba metali zenye densest ziko katika msingi wa kati, na silicates nyepesi karibu na uso. Ikiwa sayari hizi zilikuwa kiowevu, kama sayari kubwa, tungeweza kuelewa athari hii kama matokeo kuzama kwa elementi nzito kutokana na kuvuta kwa mvuto. Hii inatuongoza kuhitimisha kwamba, ingawa sayari za duniani ni imara leo, wakati mmoja lazima zimekuwa moto wa kutosha kuyeyuka.
Tofauti ni mchakato ambao mvuto husaidia kutenganisha mambo ya ndani ya sayari katika tabaka za nyimbo tofauti na densities. Metali nzito huzama ili kuunda msingi, wakati madini nyepesi yanaelea kwenye uso ili kuunda ukanda. Baadaye, wakati sayari inapokwisha, muundo huu wa layered umehifadhiwa. Ili sayari ya mawe itenganishe, inapaswa kuwa joto kwa kiwango cha kuyeyuka kwa miamba, ambayo ni kawaida zaidi ya 1300 K.
Miezi, Asteroids, na Comets
Kemikali na kimuundo, Mwezi wa Dunia ni kama sayari za duniani, lakini miezi mingi iko katika mfumo wa jua wa nje, na huwa na nyimbo zinazofanana na vipande vya sayari kubwa ambazo huzunguka. Miezi mitatu mikubwa—Ganymede na Callisto katika mfumo wa jovia, na Titani katika mfumo wa saturnia—hujumuisha nusu ya maji yaliyohifadhiwa, na nusu ya miamba na metali. Zaidi ya miezi hizi kutofautishwa wakati wa malezi, na leo wana cores ya mwamba na chuma, na tabaka ya juu na maganda ya baridi sana na-hivyo ngumu sana-barafu (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)).
Wengi wa asteroids na comets, pamoja na miezi ndogo zaidi, labda hakuwa na joto kwa kiwango cha kiwango. Hata hivyo, baadhi ya asteroidi kubwa, kama vile Vesta, huonekana kutofautishwa; nyingine ni vipande kutoka miili tofauti. Kwa sababu wengi asteroids na comets huhifadhi muundo wao wa awali, wao huwakilisha nyenzo zisizobadilishwa ambazo zimeanza wakati wa kuundwa kwa mfumo wa jua. Kwa maana, hufanya kama fossils za kemikali, kutusaidia kujifunza kuhusu muda mrefu uliopita ambao athari zimefutwa kwenye ulimwengu mkubwa.
Joto: Kwenda Extremes
Kwa ujumla, mbali zaidi sayari au mwezi ni kutoka Jua, baridi uso wake. Sayari zinawaka na nishati ya jua ya jua, ambayo inakuwa dhaifu na mraba wa umbali. Unajua jinsi kasi ya athari ya joto ya mahali pa moto au joto la nje la joto hupungua unapotembea mbali nayo; athari sawa inatumika kwa Jua. Mercury, sayari iliyo karibu zaidi na Jua, ina halijoto ya uso yenye kupasuka ambayo ni kati ya 280-430 °C upande wake wa jua, ilhali halijoto ya uso kwenye Pluto ni takriban -220 °C tu, baridi kuliko hewa kiowevu.
Kihisabati, joto hupungua takriban kulingana na mzizi wa mraba wa umbali kutoka Jua. Pluto ni takriban 30 AU karibu na Jua (au mara 100 umbali wa Mercury) na takriban 49 AU katika mbali yake na Jua. Hivyo, joto la Pluto ni chini ya ile ya Mercury kwa mizizi ya mraba ya 100, au sababu ya 10: kutoka 500 K hadi 50 K.
Mbali na umbali wake kutoka Jua, joto la uso wa sayari linaweza kuathiriwa sana na anga yake. Bila insulation yetu ya anga (athari ya chafu, ambayo inachukua joto ndani), bahari za Dunia zingehifadhiwa kabisa. Kinyume chake, kama Mars mara moja alikuwa na anga kubwa katika siku za nyuma, ingeweza kuunga mkono hali ya hewa kali zaidi kuliko ilivyo leo. Venus ni mfano uliokithiri zaidi, ambapo hali yake ya nene ya dioksidi kaboni hufanya kama insulation, kupunguza kutoroka kwa joto lililojengwa juu ya uso, na kusababisha joto kubwa zaidi kuliko yale ya Mercury. Leo hii Dunia ni sayari pekee ambako joto la uso kwa ujumla liko kati ya sehemu za kufungia na za kuchemsha za maji. Mbali kama tunavyojua, Dunia ndiyo sayari pekee inayounga mkono maisha.
Hakuna Mahali Kama Nyumbani
Katika filamu ya classic Mchawi wa Oz, Dorothy, heroine, anahitimisha baada ya adventures yake nyingi katika mazingira “mgeni” kwamba “hakuna mahali kama nyumbani.” Vile vinaweza kusema juu ya ulimwengu mwingine katika mfumo wetu wa jua. Kuna maeneo mengi ya kuvutia, kubwa na ndogo, kwamba tupate kutembelea, lakini binadamu hawakuweza kuishi yoyote bila mpango mkubwa wa msaada bandia.
Anga yenye nene ya dioksidi kaboni inaendelea joto la uso kwenye jirani yetu Venus saa 700 K (karibu na 900 °F). Mars, kwa upande mwingine, ina joto kwa ujumla chini ya kufungia, huku hewa (pia hasa kaboni dioksidi) nyembamba kiasi kwamba inafanana na ile inayopatikana kwenye urefu wa kilomita 30 (futi 100,000) katika angahewa ya Dunia. Na sayari nyekundu ni kavu sana kwamba haijawahi mvua kwa mabilioni ya miaka.
Tabaka za nje za sayari za jovia hazina joto la kutosha wala imara ya kutosha kwa ajili ya makao ya binadamu. Besi yoyote tunayojenga katika mifumo ya sayari kubwa inaweza kuwa katika nafasi au moja ya miezi yao-hakuna ambayo ni hasa ya ukarimu kwa hoteli ya kifahari na bwawa la kuogelea na mitende. Labda tutapata maficho ya joto ndani ya mawingu ya Jupiter au katika bahari chini ya barafu iliyohifadhiwa ya mwezi wake Europa.
Yote hii inaonyesha kwamba tulikuwa bora kuchukua huduma nzuri ya Dunia kwa sababu ni tovuti pekee ambapo maisha kama sisi kujua inaweza kuishi. Shughuli za hivi karibuni za binadamu zinaweza kupunguza habitability ya sayari yetu kwa kuongeza uchafuzi wa anga, hasa potent gesi chafu dioksidi kaboni. Ustaarabu wa kibinadamu unabadilisha sayari yetu kwa kasi, na mabadiliko haya sio lazima kwa bora. Katika mfumo wa jua ambao unaonekana haujawa tayari kutupokea, kuifanya Dunia kuwa chini ya ukarimu kwa maisha inaweza kuwa kosa kubwa.
Biolojia Shughuli
Vipande vya sayari zote za dunia, pamoja na miezi kubwa, zimebadilishwa juu ya historia yao na nguvu za ndani na nje. Nje, kila mmoja amepigwa na mvua ya polepole ya projectiles kutoka nafasi, na kuacha nyuso zao zimefungwa na craters za athari za ukubwa wote (angalia Mchoro\(7.1.3\)). Tuna ushahidi mzuri kwamba bombardment hii ilikuwa kubwa zaidi katika historia ya awali ya mfumo wa jua, lakini hakika inaendelea hadi leo, hata kama kwa kiwango cha chini. Mgongano wa vipande vikubwa zaidi ya 20 vya Comet Shoemaker-Levy 9na Jupiter katika majira ya joto ya 1994 (angalia Kielelezo\(\PageIndex{3}\)) ni mfano mmoja wa ajabu wa mchakato huu.
Kielelezo\(\PageIndex{4}\) inaonyesha Baada ya migongano haya, wakati uchafu mawingu makubwa kuliko Dunia inaweza kuonekana katika anga ya Jupiter.
Wakati huo sayari zote zimeathiriwa na athari hizo, vikosi vya ndani kwenye sayari za duniani vimejenga na kupotosha maganda yao, hujenga safu za mlima, zikaanza kama volkano, na kwa ujumla upya nyuso katika kile tunachokiita shughuli za kijiolojia. (Kiambishi awali geo kinamaanisha “Dunia,” hivyo hii ni kidogo ya neno la “Dunia-Chauvinist”, lakini linatumika sana kwamba tunasujudia mapokeo.) Miongoni mwa sayari za duniani, Dunia na Venus wamepata shughuli nyingi za kijiolojia juu ya historia yao, ingawa baadhi ya miezi katika mfumo wa jua wa nje pia hufanya kazi ya kushangaza. Kwa upande mwingine, Mwezi wetu wenyewe ni ulimwengu uliokufa ambapo shughuli za kijiolojia zilikoma mabilioni ya miaka iliyopita.
Shughuli za kijiolojia kwenye sayari ni matokeo ya mambo ya ndani ya moto. Majeshi ya volkano na jengo la mlima huendeshwa na joto linalokimbia kutoka ndani ya sayari. Kama tutakavyoona, kila sayari ilikuwa imewaka wakati wa kuzaliwa kwake, na joto hili la kwanza lilikuwa na shughuli nyingi za volkeno, hata kwenye Mwezi wetu. Lakini, vitu vidogo kama vile Mwezi hivi karibuni kilichopozwa. Sayari kubwa au mwezi, tena inabakia joto lake la ndani, na kwa hiyo zaidi tunatarajia kuona ushahidi wa uso wa shughuli zinazoendelea za kijiolojia. Athari ni sawa na uzoefu wetu wenyewe na viazi vya moto vya moto: viazi kubwa, polepole hupungua. Ikiwa tunataka viazi kupendeza haraka, tunaukata vipande vidogo.
Kwa sehemu kubwa, historia ya shughuli za volkeno kwenye sayari za duniani inafanana na utabiri wa nadharia hii rahisi. Mwezi, ndogo zaidi ya vitu hivi, ni ulimwengu wa kijiolojia. Ingawa tunajua kidogo kuhusu Mercury, inaonekana uwezekano kwamba sayari hii, pia, ilikoma shughuli nyingi za volkeno kuhusu wakati huo huo Mwezi ulifanya. Mars inawakilisha kesi ya kati. Imekuwa kazi zaidi kuliko Mwezi, lakini chini ya Dunia. Dunia na Venus, sayari kubwa zaidi duniani, bado zina mambo ya ndani ya kuyeyuka hata leo, miaka bilioni 4.5 baada ya kuzaliwa.
Dhana muhimu na Muhtasari
Sayari kubwa zina vidonda vidogo takribani mara 10 masi ya Dunia, iliyozungukwa na tabaka za hidrojeni na heli. Sayari za duniani zinajumuisha zaidi ya miamba na metali. Walikuwa mara moja kuyeyuka, ambayo iliruhusu miundo yao kutofautisha (yaani, vifaa vyao vya denser vilizama katikati). Mwezi unafanana na sayari za duniani katika muundo, lakini zaidi ya miezi mingine-ambayo inazunguka sayari kubwa-huwa na kiasi kikubwa cha barafu iliyohifadhiwa ndani yake. Kwa ujumla, ulimwengu ulio karibu na Jua una joto la juu la uso. Nyuso za sayari za duniani zimebadilishwa na athari kutoka angani na kwa viwango tofauti vya shughuli za kijiolojia.
faharasa
- tofautisha
- kujitenga kwa mvuto wa vifaa vya wiani tofauti katika tabaka katika mambo ya ndani ya sayari au mwezi