I Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

МАРС И ПЕСОК

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Максютова Ю.А. 1

---

1

Вебер Л.В. 1

---

1

Работа в формате PDF

453.5 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

1. Введение

2. Марс и его спутники

3. Марсианский песок и пыльные бури

4. Физические свойства песка

5. Список использованной литературы

Введение

Тема: « Марс и песок»

Актуальность исследования: знания влияния свойств песка на устойчивость работы космического оборудования, позволяет сделать космические исследования более безопасными для космонавтов.

Проблема исследования: изучаем песок на Земле и на Марсе

Объект: песок

Предмет: планеты Марс и Земля и их пески

Цель: изучить пески планеты Марс и Земли и найти их отличия

Гипотеза: Свойства песка на Земле и на Марсе похожи.

Задачи:

1.Изучить литературу и материалы в сети Интернет о песке на Земле и на Марсе

2. Исследовать физические свойства песка

3. Выявить общие и отличительные свойства песка на Земле и на Марсе

4. Обобщить полученные данные

Практическая значимость: методика исследования физических свойств песка может быть использована и для других природных материалов.

Марс и его спутники

• Марс - планета земного типа с разреженной атмосферой . На Марсе есть метеоритные кратеры как на Луне , вулканы , долины и пустыни , подобные земным.

• Через каждые 780 дней Земля и Марс оказываются на минимальном расстоянии друг от друга, что меняется от 56 до 101 млн. км. Такие сближения планет называют противостоянием . Если же расстояние меньше 60 млн. км, то их называют великими. Великие противостояния наблюдаются через каждые 15-17 лет.

• У Марса есть 2 небольших луны – Деймос (с греческого – «паника») и Фобос («страх»), первый из которых всходит на западе и садится на востоке два раза в сутки, второй – с другой стороны, и ему требуется 2,7 суток, чтобы встать на востоке и сесть на западе.

• Один из спутников Марса вскоре врежется в него. Фобос вращается вокруг планеты на такой малой высоте, что в конечном итоге упадет на Марс под действием его гравитации. Это может произойти, в рамках от 10 до 50 миллионов лет.

• Вопрос появления спутников Марса по сей день остается предметом горячих споров. Необычная форма Деймоса и Фобоса и некоторые другие признаки делают популярной версию о захвате Марсом двух астероидов и превращение их в спутники. Однако отличие их строения от объектов той группы астероидов, частью которой они могли быть, говорят против этой версии. По одной из гипотез Деймос и Фобос могут быть частями некогда расколовшегося единого спутника.

• Некоторое сходство Деймоса и Фобоса с астероидами, а также их близкое расположение к поверхности Марса помогут покорителям межпланетных пространств в будущей колонизации космоса. Именно на марсианских спутниках, вероятно, будут тестировать средства колонизации астероидов после того, как относительно освоен будет сам Марс.

Марсианский песок и пыльные бури

• Странное движение марсианских дюн сфотографировал американский орбитальный аппарат Mars Reconnaissance Orbiter. В десятках мест марсианской поверхности космический аппарат зафиксировал движение со скоростью несколько метров в год. Оказалось, что пески там передвигаются по поверхности Марса чаще и активнее, чем было принято считать.

• О том, что песок на Красной планете находится в постоянном движении, ученым было известно достаточно давно. Это обнаружил еще Mars Global Surveyor, работавший на орбите Марса с 1997 по 2006 годы. Сегодня же ученые смогли оценить скорость движения дюн: она орказалась в пределах от 0,5 до 2-3 метров в год. Ученые предполагают, что причина - в сильных порывах ветра, которые способны способны захватывать больше песка. Раннее считалось, что песчаная поверхность Красной планеты относительно неподвижна, сообщает compulenta.ru.

• Как объясняет ведущий автор исследования Натан Бриджес из Университета Джонса Хопкинса (США), атмосфера на Красной планете очень разрежена, поэтому для того, чтобы поднять песчинку, требуется сильный порыв ветра. Эксперименты в аэродинамической трубе показали, что ветер, дующий на Земле со скоростью 4,5 м/с, поднимает столько же песка, сколько марсианский, обладающий скоростью 35 м/с. Измерения, выполненные станциями «Викинг» в 1970-х — начале 1980-х годов, и климатические модели свидетельствуют о том, что такие ветры на Марсе редкие.

• Но далеко не везде марсианский песок путешествует, и либо эти дюны состоят из более тяжёлых песчинок, либо их материал «схвачен» в единую массу. С другой стороны, они могут передвигаться медленнее — скажем, раз в десятки тысяч лет, когда на Марсе устанавливается другая погода, что вызывается сильным изменением наклона оси относительно плоскости орбиты.

• В песке на Марсе обнаружили кристаллические минералы— полевого шпата, пироксенов и оливин, которые на Земле могут быть сформированы в результате вулканических процессов и разбиты на песок ветром, дождями или проточной водой (опять вопрос о воде!).

• На поверхности Марса находится много песка и пыли. При работе в запылённой среде, механизмы, как правило, быстрее изнашиваются и ломаются, поэтому отправляемое на Красную планету оборудование должно отличаться пылеустойчивостью.

• На Марсе пыль мельче, чем та, которую мы привыкли наблюдать на нашей планете. Её можно сравнить с сигаретным дымом. Для создания оборудования, способного работать в условиях марсианской среды, необходимо всесторонне изучить воздействие такой пыли на материалы и приборы. Продолжительность функционирования отправленных NASA на Марс марсоходов «Opportunity» и «Spirit» существенно превысила заявленное время (90 дней). «Opportunity» функционирует до сих пор, он уже проработал более, чем 3000 дней. Срок службы марсохода «Spirit» составил 1900 дней.

• В настоящее время, не достаточно изучено воздействие марсианской пыли на кожу человека, но космонавты будут иметь специальные защитные костюмы, которые они будут использовать, находясь вне герметичных блоков. В жилых модулях будет осуществляться фильтрация воздуха для полного удаления пыли.

• Опасность представляют и марсианские пыльные бури. Скорость ветра на уровне почвы может превышать 44 м/с, но благодаря тому, что атмосфера Марса тоньше земной, такие ветры будут казаться не сильно ощутимыми.

• Поверхность Красной планеты может месяцами быть окутана песчаными штормами. Такие явления довольно редки, но пыльные бури более кратковременного характера возникают часто. Атмосфера Марса очень тонкая, поэтому в воздух могут подниматься лишь мельчайшие частички пыли, скопление которых напоминает сигаретный дым.

• При возникновении пыльных бурь, будет снижаться энергия солнечных батарей. Рассеянного освещения будет достаточно для выработки энергии, необходимой для работы основных систем. Однако, в таких случаях, перестанут вырабатываться кислород и вода (они будут потребляться из предварительно заготовленных запасов), будут отключены второстепенные системы. Кроме того, пыльные бури систематически будут заметать солнечные панели, поэтому потребуется их очистка при помощи ровера (вездехода).

• Сравним нашу планету Земля с Марсом

Изучая свойства песка на нашей планете, можно ли , по аналогии судить о свойствах марсианского песка?

Физические свойства песка

1.Насыпная плотность

Насыпная плотность - это его плотность в неуплотненном состоянии. Она учитывает не только объем самих частиц материала (песчинок или отдельных камней гравия), но и пространство между ними, так что насыпная плотность меньше, чем плотность обычная. При уплотнении сыпучего материала, его плотность становится больше и перестает быть насыпной.

Насына

Оборудование : электронные весы, мензурка

Вывод: при увеличении массы песка насыпная плотность песка увеличивается.

2. Электропроводность

Электропроводность – это способность материала проводить электрический ток

Оборудование: электролитическая ванна с электродами, источник питания, влажный песок, миллиамперметр, измерительная линейка, соединительные провода.

Вывод: чем меньше плотность песка, тем меньше электропроводность

Статическая высота капиллярного поднятия песка

Высоту наибольшего поднятия воды (вернее, ее среднее значение по контуру трубки) принять называть ее статической высотой капиллярного поднятия

Оборудование: капилляры с различными видами песка, кювета с водой и штатив с муфтой и лапкой.

Вывод: минимальная высота капиллярного поднятия в крупнозернистом песке.

Однако есть грунты, в которых капиллярное поднятие достигает высоты 3—5 м.

Поры песка представляют сложный «лабиринт пустот», а потому высота капиллярного поднятия воды имеет сложную зависимость

Исследование теплопроводности песка

Теплопроводность- это способность материала проводить тепло.

Оборудование: цифровая лаборатория «Архимед», температурные датчики, сосуд с горячей водой, со снегом и термометр.

Вывод: наибольшая теплопроводность у мелкозернистого песка.

Исследование кумулятивного удара

Кумулятивный удар- это усиление действия путём его концентрации в заданном направлении, достигаемое ударом шара .

Кумулятивная выемка обычно имеет коническую форму.

Оборудование: Универсальный штатив, электромагнит, источник тока, кюветы с песками, металлические шарики.

Вывод: кумулятивная выемка большего диаметра в мелкозернистом песке (анология с кратерами на песках Марса)

Исследования взаимодействия песка и звука.

Цель работы: пронаблюдать действия звуковых волн на песок.

Оборудование: Генератор звуковой частоты, громкоговоритель, два вида песка, лист бумаги, провода.

Влияние электромагнитного излучения на песок.

Цель работы: исследовать действия электромагнитного излучения на различные песчинки.

Оборудование: прибор «Алмаг- 01», два вида песка и листы бумаги.

Ход работы:

1. насыпаем равномерным слоем песок на листы бумаги.

2. включаем прибор «Алмаг- 01»

3. На индикаторы прибора размещаем листки с песком.

4. Фотографируем полученные спектры.

Вывод: Частички модели марсианского песка разлетаются радиально под действием электромагнитного поля, а частички земного песка слабо взаимодействуют с электромагнитным полем.

Химический состав песка

Земной песок состоит из : частичек кварца, палевого шпата, слюды и т.д

Марсианский песок состоит из: полевого шпата, пироксенов и оливин

Общий вывод:

1. Изучив материалы сети Интернет мы узнали, что химический состав песка на Земле и на Марсе имеет общие компоненты.

2. Физические свойства песка: насыпная плотность, электропроводность, теплопроводность, капиллярность- эти свойства характерны для Земного и Марсианского песка.

3. Знания химических и физических свойств песка необходимы для дальнейшего исследования поверхности Марса.

4. На поверхности Марса находится много песка и пыли. При работе в запылённой среде, механизмы, как правило, быстрее изнашиваются и ломаются, поэтому отправляемое на Красную планету оборудование должно отличаться пылеустойчивостью.

Источники информации:

http://www.ru.wikipedia.org

http://v-kosmose.com/mars-planeta-solnechnoy-sistemyi/

http://solsys.ru/mars.htm

http://tainy.net/32657-sekrety-marsa.html

http://www.livejournal.com/magazine/245725.html