Реферат: Малые тела Солнечной системы. Малые небесные тела реферат

Реферат - Малые тела Солнечной системы

Малые тела Солнечной системы

В данном реферате будут рассмотрены малые тела Солнечной системы, такие как астероиды, кометы, метеоры и метеориты. Меня очень заинтересовала эта тема, так как раньше я думала, что в Солнечной системе существуют только лишь планеты, но когда на уроке астрономии нам рассказали о других телах, мне захотелось узнать о них больше. Япосмотрела фильм на эту тему, поискала информацию в различных источниках и пришла к выводу, что это не только любопытно и интересно, не ещё и очень полезно знать!

Все эти тела различны и каждое представляет интерес в отдельности. Кометы, их называют ещё «Хвостатые звёзды», запоминаются в первую очередь по своим хвостам, которые могут иметь разную форму. Наиболее известная и знаменитая комета Галлея, её можно увидеть только один раз на протяжении человеческой жизни.

Так же обращают на себя не малое внимание метеоры. Метеором называется световое явление, возникающее на высоте от 130 до 800 км. А раз в год можно наблюдать целые метеорные потоки или как их ещё называют «метеорные дожди».

И самые интересные, на мой взгляд, тела — это астероиды. Астероидами называют малые планеты Солнечной системы, которые на снимках звёздного неба неотличимы от звёзд. Про них много говорят и пишут в газетах. И многие задаются вопросом, правда ли, что астероиды опасны для Земли и, что при столкновении с ним может наступить конец света? Учёные ведут всевозможные исследования и наблюдения. Наука не стоит на месте. И я думаю, что такую науку как астрономия можно назвать наукой будущего! Я считаю, что она необходима и её нужно изучать как можно больше и глубже.

Астероиды

С точки зрения физики астероиды или, как их ещё называют, малые планеты – это плотные и прочные тела, которые на снимках звёздного неба неотличимы от звёзд (большие планеты обладают заметными дисками). По составу и свойствам их можно условно разделить на три группы: каменные, железокаменные и железные. Астероид является холодным телом. Но он, как, например, и Луна, отражает солнечный свет, и поэтому мы можем наблюдать его в виде звездообразного объекта. Отсюда и происходит название «астероид», что в переводе с греческого означает звездообразный. Так как астероиды движутся вокруг Солнца, то их положение по отношению к звёздам постоянно и довольно быстро меняется. По этому первоначальному признаку наблюдатели и открывают астероиды.

Открытие астероидов.

В первую ночь XIX столетия (1 января 1801 г.) Пиацци в Палермо трудолюбиво производил свои систематические измерения координат звезд для составления каталога звездных положений. В следующую ночь, производя для проверки повторные наблюдения, Пиацци заметил, что одна из наблюдавшихся им слабых звездочек (7-й величины) имеет не те координаты, которые он отметил для нее накануне. На третью ночь обнаружилось, что тут нет никакой ошибки, а что эта звездочка медленно движется. Пиацци решил, что он открыл новую комету. Шесть недель тщательно следил он за своим светилом, пока болезнь не свалила его с ног и не прервала наблюдений, из которых сам Пиацци не мог вывести орбиту открытого им светила в пространстве. После болезни Пиацци снова стал просиживать ночами у телескопа, но он уже не мог больше найти свое светило. Так и не завершив до конца свое открытие, Пиацци вынужден был разослать письма другим астрономам с описанием своих наблюдений и с просьбой поискать найденное и утерянное им светило. Наблюдателям помог математик Гаусс. Гаусс тотчас же принялся за вычисления и в ноябре опубликовал уже элементы орбиты планеты, а также и ее положения на небе в будущем, — где планета должна была быть видна с Земли. Вычисления Гаусса показали, что Пиацци открыл не комету, а планету, обращающуюся около Солнца как раз между Марсом и Юпитером. Кому, как не Пиацци, принадлежало первое слово в вопросе о том, как назвать новооткрытого члена семьи планет? И Пиацци пожелал назвать ее Церерой, богиней-покровительницей острова Сицилии во времена римлян. Этим Пиацци отдал дань местности, в которой он успешно вел свою научную работу, и вместе с тем «выдержал стиль», так как взял название планеты из того же сонма богов римской мифологии, из которого в древности были почерпнуты имена других планет. (Астероидам сначала давали имена героев римской и греческой мифологии, а потом открыватель получал право назвать его как угодно, хоть своим именем. Поначалу, имена давали только женские. Лишь астероиды, имеющие необычные орбиты, получали мужские (к примеру, Икар, приближающийся к Солнцу ближе Меркурия). После, и это правило перестало соблюдаться. Получить имена могут не все астероиды, а только те, для которых имеются более или менее надежно высчитанные орбиты. Бывали случаи, когда астероид получал имя спустя десятки лет после открытия. До тех пор, пока орбита не рассчитана, астероиду приписывается порядковый номер, отражающий дату его открытия, например, 1950 DA. Цифры означают год. Первая буква — номер полумесяца в году, в котором был открыт астероид, всего их, следовательно, 24. В приведенном примере, это вторая половина февраля. Вторая буква обозначает порядковый номер астероида в указанном полумесяце, в нашем примере, астероид был открыт первым. В обозначении не используются буквы I и Z, так как полумесяцев 24, а букв — 26. Буква I не используется из-за сходства с единицей. Если же количество астероидов, открытых в течение полумесяца, превысит 24, вновь возвращаются к началу алфавита, приписывая второй букве индекс 2, при следующем возвращении — 3, и т.д. Астероиды иногда открываются сотнями в год. Сведения о ярких астероидах и об условиях их наблюдения можно найти в астрономических календарях.)

Церера была предметом постоянного внимания, и, наблюдая ее путь, астрономы хорошо изучили расположение слабых звезд в окрестностях этого пути. 28 марта 1802 г., недалеко от места, где незадолго перед тем среди звезд виднелась Церера, Ольберс заметил новую звездочку и уже через два часа убедился в ее движении относительно ее соседок. Дело пахло открытием еще одной планеты, и Гаусс снова показал, что это действительно так и есть. Особенно удивительно то, что орбита второй, слабо светящейся планеты оказалась весьма близкой к орбите Цереры. Вторую планету назвали Палладой (эпитет Афины — богини войны, победы, мудрости и науки у греков). На этом открытие астероидов не заканчиваются. После долгих раздумий Ольберс высказал смелую мысль, что то место Солнечной системы, которое некоторыми предоставлялось для одной лишь планеты, действительно когда-то было занято единственной планетой. Две из них, обнаруженные тут, — по мысли Ольберса, — это ее осколки, образованные некогда какой-то катастрофой. Этих осколков, наверно, даже не два, а много, и есть смысл поискать остальные. Если некогда планета, помещавшаяся между Марсом и Юпитером, разорвалась на куски, то через ту точку пространства, где произошел взрыв, должны пройти орбиты всех полученных осколков. Это — известный закон механики, который должен быть справедлив и тут. Раз так, то чем шарить по большой области неба в поисках новых планет, проще подстерегать их, когда они будут проходить через те точки, где пересеклись орбиты Цереры и Паллады. Три года Ольберс сам терпеливо подстерегал новые планеты в созвездии Девы, где была видна с Земли точка пересечения орбит Цереры и Паллады. Его труд был вознагражден в 1807 г. открытием Весты. Но еще в 1804 г. Гардинг открыл планетку, названную Юноной, в созвездии Кита, где находилась вторая точка пересечения орбит. Таким образом получилось, что орбиты четырех найденных осколков пересеклись почти в одних и тех же точках.

Открытые впоследствии планеты (все там же, между Юпитером и Марсом) совсем не проходят через места, где пересеклись орбиты первых четырех открытых планет. Первоначальное впечатление о правильности предположения Ольберса оказалось основанным на случайном совпадении… Все это выяснилось, впрочем, уже значительно позже, чем Ольберс нашел четвертую планету. Когда уже все, принимавшие участие в открытии этих планет, скончались, пятая планета все еще не попадалась наблюдателям. Только в 1845 г., почти через 40 лет, она была открыта. Открыл ее отставной почтовый чиновник Генке, терпению которого поистине можно изумляться. 15 долгих лет, из вечера в вечер, он разыскивал попутчиков Цереры и ее товарок, и каждый новый вечер, приносивший разочарование, не ослаблял его энтузиазма. Через два года после первого успеха он открыл еще планету, и вскоре затем открытия подобных планет стали производиться непрерывно. Все планеты, обнаруженные между орбитами Марса и Юпитера, получили общее название малых планет или астероидов, что в переводе с греческого означает «звездоподобные». Действительно, даже в самые сильные телескопы эти планеты выглядят как звездочки, так они малы.

Самый большой — Церера имеет около 1000 км в поперечнике и по объему во столько раз меньше Луны, во сколько раз Луна меньше Земли. У Паллады диаметр около 600 км, у Юноны около 250 км и у Весты около 540 км. Только у них, и то с помощью величайших в мире рефракторов, можно заметить крошечный диск. Их поперечники можно измерить, но никаких подробностей на них рассмотреть нельзя.

Чем меньше астероиды по размерам и чем меньше их блеск, тем больше оказывается их число, и потому с течением времени открывают астероиды все менее и менее яркие. Например, наибольшее число открытых в 1930 г. астероидов падает на 14-ю звездную величину, а в 1938 г. оно приблизилось уже к 15-й звездной величине.

Размер и масса астероидов в той или иной мере пропорциональны их блеску (приведенному к условиям одинакового расстояния от Земли и Солнца), поэтому распределение астероидов по их, как говорят, «абсолютному блеску» (т. е. блеску, который имел бы астероид на расстоянии одной астрономической единицы от Земли и от Солнца) характеризует распределение их и по массе (если принять, что их отражательная способность одинакова).

Открытие астероидов

Годы

Открыто

Занумеровано

Всего занумеровано

1800—1809

4

4

4

1810—1819

4

1820 — 1829

4

1830—1839

4

1840—1849

6

6

10

1850—1859

47

47

57

1860—1869

53

52

109

1870 — 1879

105

102

211

1880—1889

Фокеи

Группа астероидов с орбитами, наклоненными на 24° к плоскости Солнечной системы и находящимися на расстоянии 2,36 а.е. от Солнца. Группа отделена от главного пояса астероидов одним из пробелов Кирквуда. Астероиды этой группы не имеют общего происхождения и не принадлежат к одному семейству. Группа названа по имени астероида Фокея(25) с диаметром около 70 км.

Хираямы

Группы астероидов, имеющих подобные орбиты и поэтому расположенных в пространстве близко друг к другу. Существование подобных группировок впервые было отмечено японским астрономом Киоцуго Хираяма в 1918 г. С тех пор обнаружено больше сотни таких семейств. Во многих случаях членами семейства оказываются астероиды, относящиеся к подобным или связанным типам, что заставляет думать, что они образовались при разрушении одного исходного тела. К семействам Хираямы, как полагают, принадлежит примерно половина всех астероидов.

Корониды

Одно из семейств Хираямы, астероиды которого находятся в среднем на расстоянии 2,88 а.е. от Солнца. Члены семейства относятся к типу силикатных астероидов и, как предполагается, происходят из одного родительского тела, имевшего в диаметре около 90 км. Самый большой член семейства – Лакримоза (208), около 45 км в диаметре. Семейство названо по имени астероида Коронида (158) диаметром 35 км, открытого в 1876г.

Фемиды

Одно из астероидных семейств Хираямы, находящееся на расстоянии 3,13 а.е. от Солнца. Все члены семейства принадлежат к углистому типу астероидов, что предполагает их общее происхождение от одного родительского тела.

Кометы. Свойства комет

Особое место среди малых тел Солнечной системы занимают кометы – небесные тела, движущиеся вокруг Солнца по очень вытянутым орбитам. С приближением к Солнцу лёд тает и у комет образуется огромный газовый хвост. Хвост возникает за счёт того, что ядро кометы под действием солнечных лучей начинает кипеть и испаряться, поскольку состоит из водяного льда с примесью пыли. Выкипающее вещество сдувается с ядра солнечным ветром, поэтому хвост направлен от Солнца, а не вдоль траектории движения кометы, так что иногда хвост движется даже перед кометой! Обычно, облетев солнце, кометы возвращаются на границы солнечной системы. Периодические кометы через определённый промежуток времени снова приближаются к Солнцу, их появление можно предсказать – например, знаменитая комета Галлея (названа в честь своего первооткрывателя, английского астронома Э.Галлея), которую наблюдали ещё до нашей эры, появляется раз в 76 лет. Комета Галлея стала первой из класса периодических комет.

Периодические кометы движутся по менее вытянутым эллиптическим орбитам и имеют совсем иные характеристики. Из 40 комет, наблюдавшихся более одного раза, 35 имеют орбиты, наклоненные меньше, чем на 45º к плоскости эклиптики. Только комета Галлея имеет орбиту с наклонением, большим 90º и, следовательно, движется в обратном направлении. Среди короткопериодических (т.е. имеющих периоды 3-10 лет) комет выделяется «семейство Юпитера» большая группа комет, афелии которых удалены от Солнца на такое же расстояние, как отбита Юпитера. Предполагается, что «семейство юпитера» образовалось в результате захвата планетой комет, которые двигались ранее по более вытянутым орбитам. В зависимости от взаимного расположения Юпитера и кометы эксцентриситет кометной орбиты может, как возрастать, так и уменьшаться. В первом случае происходит увеличение периода или даже переход на гиперболическую орбиту и потеря кометы Солнечной системой, во втором — уменьшение периода.

Орбиты периодических комет подвержены очень заметным изменениям. Иногда комета проходит вблизи Земли несколько раз, а потом притяжением планет-гигантов отбрасывается на более удалённую орбиту и становится ненаблюдаемой. В других случаях, наоборот, комета, ранее никогда не наблюдавшаяся, становится видимой из-за того, что она прошла вблизи Юпитера или Сатурна и резко изменила орбиту. Кроме подобных резких изменений, известных лишь для ограниченного числа объектов, орбиты всех комет испытывают постепенные изменения.

Изменения орбит не являются единственной возможной причиной исчезновения комет. Достоверно установлено, что кометы быстро разрушаются. Яркость короткопериодических комет ослабевает со временем, а в некоторых случаях процесс разрушения наблюдался почти непосредственно. Классическим примером является комета Биэли. Она была открыта в 1772 году и наблюдалась в 1813г., 1826г.,1832г. В 1845 году размеры кометы оказались увеличенными, а в январе 1846 года наблюдатели с удивлением обнаружили две очень близкие кометы вместо одной. Били вычислены относительные движения обеих комет, и оказалось, что комета Биэли разделилась на две ещё около года назад, но вначале компоненты проектировались один на другой, и разделение было замечено не сразу. Комета Биэли наблюдалась ещё один раз, причём один компонент много слабее другого, и больше её найти не удалось. Зато неоднократно наблюдался метеорный поток, орбита которого совпадала с орбитой кометы Биэли.

При решении вопроса о происхождении комет нельзя обойтись без знания химического состава вещества, из которого сложено кометное ядро. Казалось бы, что может быть проще? Нужно сфотографировать побольше спектров комет, расшифровать их – и химический состав кометных ядер нам сразу же станет известным. Однако дело обстоит не так просто, как кажется на первый взгляд. Спектр фотометрического ядра может быть просто отражённым солнечным или эмиссионным молекулярным спектром. Отражённый солнечный спектр является непрерывным и ничего не сообщает о химическом составе той области, от которой он отразился – ядра или пылевой атмосферы, окружающей ядро. Эмиссионный газовый спектр несёт информацию о химическом составе газовой атмосферы, окружающей ядро, и тоже ничего не говорит нам о химическом составе поверхностного слоя ядра, так как излучающие в видимой области молекулы, такие как C2, CN, CH, MH, OH и др., являются вторичными, дочерними молекулами – «обломками» более сложных молекул или молекулярных комплексов, из которых складывается кометное ядро. Эти сложные родительские молекулы, испаряясь в околоядерное пространство, быстро подвергаются разрушительному действию солнечного ветра и фотонов или распадаются, или диссоциируются на более простых молекулах, эмиссионные спектры которых и удаётся наблюдать от комет. Сами родительские молекулы дают непрерывный спектр.

Но бывают кометы и непериодические – они улетают и не возвращаются, а некоторые падают на Солнце и сгорают. Хвост кометы можно наблюдать только в тёмную ночь. Ядро выглядит как более или менее яркая звезда, которая за несколько дней пересекает небо.

В Солнечной системе, по-видимому, сотни миллиардов комет, но лишь немногие доступны наблюдению с Земли. Редкое и необычное зрелище, кометы издавна привлекали внимание людей. В древности их появление считали дурным предзнаменованием. В наши дни обнаружение комет популярно у астрономов-любителей; комету называют в честь первооткрывателей.

Исследование комет

Проект «Вега» был одним из самых сложных в истории исследований Солнечной системы при помощи космических аппаратов. Он состоял из трёх частей: изучение атмосферы и поверхности Венеры при помощи посадочных аппаратов, изучение динамика атмосферы Венеры посредствам аэростатных зондов (аэростаты были впервые в мире запущены в атмосферу с другой планеты), пролёт через газопылевую атмосферу (кому) и плазменную оболочку кометы Галлея.

Автоматическая межпланетная станция «Вега-1» стартовала с космодрома Байконур 15 декабря 1984г. Через 6 дней за ней последовала «Вега-2». Курс был взят на планету Венера. В июне 1985г. Они друг за другом прошли вблизи Венеры. Перед пролетом планеты от них отделились спускаемые аппараты, которые вошли на второй космической скорости, а атмосферу Венеры, и каждый из них разделился на две части – посадочный аппарат и аэростатный зонд. С помощью посадочного аппарата была проведена серия экспериментов по исследованию атмосферы и поверхности планеты. Аэростатные зонды дрейфовали на высоте около 54 километров, и в течение двух суток их перемещение фиксировалось сетью наземных радиотелескопов. Успешно были выполнены первые две части программы, посвященные исследованиям Венеры.

Но самой интересной была все же третья часть проекта-исследования кометы Галлея. Это небесное тело оставило глубокий след в памяти человечества, на протяжении 2-х тысячелетий около тридцати раз приблизившись к Солнцу. А, начиная со смелой гипотезы, выдвинутой Э.Галлеем, оно было объектом систематических исследований в астрономии. Неумолимой логикой космической эры и кометы должны были стать объектами прямых исследований. Космическим аппаратом впервые предстояло «увидеть» ядро кометы, неуловимое для наземных телескопов. Встреча «Веги-1» с кометой произошло 6 марта, а «Веги-2» — 9 марта 1986г. Они прошли на расстоянии 8900 8000 километров от её ядра.

Проект был осуществлён при широкой международной кооперации и с участием научных организаций многих стран.

К комете Галлея кроме «Веги-1» и «Веги-2», к ней направились и другие космические аппараты – «Джотто», снаряженный Европейским космическим агентством, и два маленьких японских аппарата «Суисей» («Комета») и «Сакигаке» («Пионер»).

Возрос интерес к кометным исследованиям. За последние 20 лет СССР и США направили к планетам более 30 межпланетных автоматических станций. Их полёты расширяли представления о планетах и их спутниках. Но пришла пора вспомнить и о других членах семьи, в частности о кометах.

Кометы – это гости, прибывшие с очень далеких окраин Солнечной системы. Предполагается, что около 100 млрд. комет постоянно находятся в кометном облаке, окружающем Солнце на расстоянии, в 10 тысяч раз больше, чем от Солнца до Земли. Судьба их различна. Большинство их остаётся миллиарды лет, некоторые покидают Солнечную систему, а некоторые переходят, а её внутреннюю часть и даже попадают на орбиты с относительно небольшим периодом, подобно комете Галлея.

Кометное облако, по-видимому, образовалось вместе с Солнечной системой. В этом случае, исследуя вещество комет, мы получим сведения о первичном материале, из которого 4,5 миллиарда лет назад сформировались планеты и спутники.

В свойствах комет много загадочного. Кометы становятся хорошо видимыми, когда они приближаются к Солнцу на расстоянии, примерно втрое большее, чем радиус земной орбиты. Она в начале выглядит как круглое светлое пятнышко (голова или кома), потом в сторону от Солнца вытягивается хвост. В самом центре головы находится невидимое тело, которое называется ядро. В ядре сосредоточена вся масса кометы. Главной особенностью ядра является то, что оно содержит много «летучего», то есть легкоиспаряющегося вещества. Это обычный водный лёд с вкраплением других молекул. Летучий материал перемешан с тугоплавкими частицами – силикатными, углистыми, металлическими. По мере приближения к Солнцу испарение льда идёт все сильнее и сильнее, потоки газа покидают ядро, увлекая за собой пыль. Как будто бы многое ясно, но до сих пор не было ответа на главный вопрос – какова физическая структура ядра кометы, единое ли это тело, рой из многих тел, связанных тяготением или просто летящих рядом. Ученые отдавали предпочтения первой модели, но не было оснований решительно отвергать и другие.

Поэтому самой важной задачей в проекте «Вега» было исследование физических характеристик ядра кометы. Кометные ядра наблюдались ранее с Земли, но только как звёздообразные объекты (далеко за орбитой Юпитера, когда активность отсутствует), да и таких наблюдений очень мало.

В проекте «Вега» впервые ядро кометы исследовалось как пространственно разрешенный объект, определены его строение, размеры, инфракрасная температура, получены оценки его состава и характеристика поверхностного слоя.

Мы не имели, и долго ещё не будем иметь технической возможности совершить посадку аппарата на ядро кометы. Слишком велики скорости встречи – в случае кометы Галлея это 78 км\с. Опасно и пролетать на слишком близком расстоянии, так как кометная пыль очень опасна для космического аппарата. Расстояние пролета чуть меньше 10000 км было выбрано с учетом существовавших ранее представлений о количественных характеристик кометной пыли. Использовалось два подхода: во-первых, дистанционные измерения при помощи оптических приборов и, во-вторых, прямые измерения вещества (газа и пыли), покидающего ядро и пересекающего траекторию, по которой движется аппарат.

Оптические приборы были размещены на специальной платформе, которая поворачивалась во время полета и автоматически отслеживал направление на ядро. Эта платформа была разработана совместно с чехословацкими и советскими специалистами и изготовлена в ЧССР. Три научных эксперимента выполнялись при помощи приборов, установленных на платформе. Один из них – это телевизионная съемка ядра.

Другой прибор – это инфракрасный спектрометр ИКС, при помощи которого одновременно проводилось два разных эксперимента – измерялись поток инфракрасного излучения от ядра (тем самым определялась температура его поверхности) и спектр инфракрасного излучения внутренних «околоядерных» частей комы на длинах волн от 2,5 до 12 микрометров с целью определения и её состава.

Итоги исследований ядра кометы Галлея, проведённых при помощи оптических приборов, можно сформулировать следующим образом – это монолитное тело, вытянутое, форма не правильная, размеры 14 км большой оси, около 7 км в поперечнике. Каждые сутки его покидает несколько миллионов тонн водяного пара. Вычисления показывают, что такая «производительность» требует, чтобы испарение шло по всей поверхности. Этим свойством могла бы обладать поверхность ледяного тела. Но вместе с тем приборы, «Веги» установили, что она черная (отражательная способность менее 5%) и горячая (примерно 100 тыс. град. Цельсия).

Важные данные о составе ядра получены при помощи прямых измерений химического состава пыли, газа и плазмы в коме вдоль траектории полета. Эти измерения показали, что по относительному содержанию в потоке газа, уходящего от кометы, больше всего водяного пара, но есть также много других компонентов – атомных (водород, кислород, углерод) и молекулярных (моноокись и двуокись углерода, гидроксил, циан и другие). Особый интерес представляет вопрос о том, какие молекулы принадлежат к числу «родительских», то есть входящих непосредственно в состав ядра. По-видимому, среди них главные – вода и углекислота, но многое указывает и на присутствие в ядре других молекул, в том числе и органических.

Вещество ядра, скорее всего, представляет собой так называемый «клатрат», то есть обычный водный лед, в кристаллическую решетку которого «вкраплены» другие молекулы. С клатратом перемешаны частицы метеоритного состава, каменистые и металлические. Химический состав твердых частиц, которые входили в состав ядра, оказался очень сложным и не однородным. Есть частицы с преобладанием металлов, таких, как натрий, магний, кальций, железо и других, с примесью силикатов. Наконец, есть пылинки, в которых присутствует значительное количество углерода. Наличие разнородных пылинок указывает на сложную тепловую историю первичного материала Солнечной системы.

В результате экспедиции «Вега» ученые впервые увидели кометное ядро, получили большой объём данных о его составе и физических характеристик. Грубая схема заменена картиной реального природного объекта, ранее никогда не наблюдавшегося. Внешне он несколько напоминает спутники Марса-Фобос и Деймос, но ещё более близким аналогом могут оказаться некоторые малые спутники Сатурна и Урана. Гипотеза, предполагает, что кометные ядра образовались сравнительно от Солнца, примерно там, где находятся планеты-гиганты от Юпитера до Нептуна, и были отброшены на большие расстояния при формировании этих планет. Эксперименты с пылевыми счетчиками показали, что около миллиона тонн космической пыли покидает кометное ядро ежесекундно.

Газ, испаряющийся с ядра кометы и распространяющийся в межпланетную среду со скоростью около 1 км/сек., в конечном счете полностью ионизируется солнечным излучением.

В результате возникает гигантское плазменное образование размером около 1 миллиона км. Перед кометой в сверх звуковом потоке солнечной плазы образуется своеобразная ударная волна, не похожая по своей структуре на ударные волны перед Землёй и другими планетами. Прямые измерения плазмы и плазменных волн во внутренней части комы могут понять особенности образования плазмы и излучения газа не только в кометах, но и в ряде других атмосферных объектов, в которых взаимодействие плазм играет большую роль.

Влияние солнечного ветра

Солнечный ветер – непрерывный поток плазмы солнечного происхождения, распространяющийся приблизительно радиально от Солнца и заполняющий собой Солнечную систему до гелиоцентрический расстояний порядка 100 а.е. Солнечный ветер образуется при газодинамическом расширении солнечной короны в межпланетное пространство.

О взаимодействии солнечного ветра с кометами можно говорить только тогда, когда комета имеет довольно протяжённую и плотную атмосферу. В этом случае атмосфера должна непрерывно расширяться в окружающий межпланетный газ очень низкого давления, поскольку маленькое кометное ядро имеет пренебрежимо малую гравитацию и не может удерживать свою атмосферу в равновесии. Основной причиной возникновения атмосферы является испарение твёрдого вещества, из которого состоит ядро, вследствие его прогревания солнечным излучением. При этом испарение происходит прямо из твёрдого состояния без перехода в жидкую фазу (возгонка). Поскольку кометное ядро почти невидимо при помощи астрономических приборов, то важным представляется построение его теоретических моделей. В настоящее время считается, что ядро – это конгломерат каменистых частиц и замороженной летучей компоненты ( это могут быть молекулы CO2, h3O, Ch5 и т.п.). В ядре ледяные соли из замороженных газов чередуются с пылевыми слоями. По мере прогревания солнечным излучением газы (типа испаряющегося «сухого» льда) истекают наружу (в окружающий комету вакуум), увлекая за собой облака пыли. В результате ядро кометы является источником газопылевого потока, вытекающего навстречу солнечному ветру.

«Знаменитые» кометы

Название

Год открытия

Описание

Комета Галлея

1705

Возвращается каждые 76 лет, начиная с 240 г. до н.э.

Комета Лекселя

1770

Ближайшая к Земле комета, проходит от нее в 2,2 млн км.

Комета Энке

1786

Очень короткий период обращения — всего 3,3 года

Большая мартовская комета

1843

Имеет гигантский хвост длинной 320 млн км.

Большая комета

1861

Эффектный веерообразный хвост

Комета Свифта-Туттля

1862

Порождает метеорный поток Персеид

Комета Аренда-Ролана

1956

Имеет хвост, повернутый к Солнцу

Комета Икейя-Секи

1965

Яркая комета, пролетает близко от Солнца, период обращения 880 лет

Комета Беннета

1970

Эффектно загнутый хвост и струи из ядра

Комета Когоутека

1973

Сфотографирована АМС «Пионер»

Комета Уэста

1975

Самая яркая после Икейя-Секи

Комета Шумейкера-Леви

1993

Распалась на куски и упала на Юпитер (1994)

Комета Хейла-Боппа

1995

Была видима невооруженным глазом в 1997 году

Комета Якутаке

1996

Самая яркая после кометы Уэста

Комета Тайбера

1996

Предполагается, что может быть яркой, но сейчас потускнела

Когда комета наблюдается впервые, обычно на расстоянии нескольких астрономических единиц от Солнца, она выглядит, как размытая звезда. По мере приближения к Солнцу у кометы обнаруживается хвост, почти всегда направленный от Солнца.

Ежегодно наблюдается около десятка комет, из них 6-7 новых, а 4-5 наблюдавшихся ранее, причем об их повторном появлении известно заранее.

Комета Шумейкеров-Леви 9

Комета, которая врезалась в планету Юпитер в июле 1994 г. Когда эта комета была впервые обнаружена на фотографиях 25 марта 1993 г. Каролин и Юджином Шумейкерами и Дэвидом Леви, она находилась на удлиненной орбите вокруг Юпитера с 2-летним периодом обращения и представляла собой цепочку, состоящую примерно из 20 отдельных фрагментов. Расчеты показали, что она вращалась вокруг Юпитера в течение нескольких десятилетий, но разделилась под действием приливных сил при близком подходе к Юпитеру в июле 1992 г. Эта встреча обусловила и изменение движения фрагментов, вызвав их столкновение с планетой. Они друг за другом ударились о поверхность Юпитера между 16 и 22 июля 1994 г. В результате ударов в атмосфере Юпитера появились большие темные облака, причем в инфракрасном свете были заметны и яркие вспышки. Темные облака наблюдались в течение нескольких месяцев, пока не были рассеяны ветрами и турбулентными движениями.

Комета Галлея

Самая известная из всех периодических комет, которая движется по удлиненной эллиптической орбите вокруг Солнца, возвращаясь к Земле каждые 76 лет. Из исторических записей следует, что комета Галлея наблюдается в течение более 2200 лет. Эдмунд Галлей (1656-1742), в честь которого названа комета, не был ее открывателем, но он был первым, кто понял связь между кометой, которую он наблюдал в 1682 г., и некоторыми другими зарегистрированными появлениями комет, отделенными друг от друга интервалами в 76 лет. Он вычислил орбиты ряда комет, основываясь на недавно опубликованной теории Исаака Ньютона. Заметив подобие орбит комет, наблюдавшихся в 1531, 1607 и 1682 гг., он предсказал возвращение кометы в 1758-1759 гг., которое действительно наблюдалось, но уже после его смерти. Перигелий орбиты кометы Галлея лежит на расстоянии 0,59 а.е. (между орбитами Меркурия и Венеры). Наиболее удаленная точка орбиты находится вне орбиты Нептуна. Орбита наклонена к основной плоскости солнечной системы на 162°, и комета движется по орбите в направлении, противоположном движению планет. Возвращение 1986 г. было очень неблагоприятным для наблюдения с Земли, но космические зонды, запущенные несколькими странами, провели успешные исследования кометы. Ближе всех к комете подошел европейский зонд «Джотто», который 14 марта 1986 г. прошел примерно в 605 км от ее ядра. Советские зонды «Вега-1» и «Вега-2» наблюдали ядро 6 и 9 марта 1986 г. с расстояний 8890 и 8030 км, и собранная ими информация была использована для корректировки курса «Джотто» на последнем участке. Были запущены также два маленьких японских зонда. Результаты наблюдений окончательно подтвердили существование у кометы твердого ядра, вероятно, состоящего из льда и пыли. Оно имеет неправильную удлиненную форму, напоминающую картофелину, размерами 16 x 8 км. Ядро темное, отражающее только 4% падающего солнечного света. Оно медленно вращается, совершая один оборот за 7,1 суток (с 3,7-суточной прецессией). На обращенной к Солнцу стороне измеренная температура достигала 350 K, что достаточно для таяния льда, и там наблюдались выбросы вещества. С кометой Галлея связаны два метеорных потока (Эта-Аквариды и Ориониды).

Kомета Хиякутаке

Большая комета, которая по яркости достигла нулевой величины в марте 1996 г. и образовала хвост, протяженность которого оценивается по крайней мере в 7°. Ее видимая яркость в значительной степени объясняется близостью к Земле — комета прошла от нее на расстоянии менее 15 млн.

Метеориты

Метеориты – это старейшие из известных минералов (4,5 млрд. лет), поэтому в них должны сохраниться следы процессов, сопровождавших формирование планет. Пока на Землю не были доставлены образцы лунного грунта, метеориты оставались единственными образцами внеземного вещества. Геологи, химики, физики и металлурги собирают и изучают метеориты уже более 200 лет. Из этих исследований возникла наука о метеоритах. Хотя первые сообщения о падении метеоритов появились давно, ученые относились к ним весьма скептически. Разнообразные факты заставили их, в конце концов, поверить в существование метеоритов. В 1800–1803 несколько известных европейских химиков сообщили, что химический состав «метеорных камней» из разных мест падения схож, но отличается от состава земных пород. Наконец, когда в 1803 в Эгле (Франция) разразился ужасный «каменный дождь», усыпавший землю осколками и засвидетельствованный множеством возбужденных очевидцев, Французская академия наук вынуждена была согласиться, что это действительно были «камни с неба». Теперь считается, что метеориты – это фрагменты астероидов и комет.

Метеориты делят на «упавшие» и «найденные». Если человек видел, как метеорит падал сквозь атмосферу и затем действительно обнаружил его на земле (событие редкое), то такой метеорит называют «упавшим». Если же он был найден случайно и опознан, что типично для железных метеоритов, то его называют «найденным». Метеоритам дают имена по названиям мест, где их нашли. В некоторых случаях обнаруживается не один, а несколько осколков. Например, после метеоритного дождя 1912 в Холбруке (шт. Аризона) было собрано более 20 тыс. фрагментов.

Типы метеоритов.

Встречаются метеориты из различного вещества. Некоторые в основном состоят из сплава железа и никеля, содержащего до 40% никеля. Среди упавших метеоритов всего 5,7% железных, но в коллекциях их доля значительно больше, поскольку они медленнее разрушаются под влиянием воды и ветра, к тому же их легче обнаружить по внешнему виду. Если отполировать срез железного метеорита и слегка протравить кислотой, то часто на нем можно увидеть кристаллический рисунок из пересекающихся полос, образованный сплавами с различным содержанием никеля. Этот рисунок называют «видманштеттеновы фигуры» в честь А.Видманштеттена (1754–1849), первым наблюдавшего их в 1808.

Каменные метеориты подразделяют на две большие группы: хондриты и ахондриты. Наиболее часто встречаются хондриты, составляя 84,8% от всех упавших метеоритов. Они содержат округлые зерна миллиметрового размера – хондры; некоторые из метеоритов почти целиком состоят из хондр. В земных породах хондры не найдены, но похожие по размеру стекловидные зерна обнаружены в лунном грунте. Химики тщательно изучили их, поскольку химический состав хондр, вероятно, представляет первичное вещество Солнечной системы. Этот стандартный состав называют «космическим обилием элементов». В хондритах определенного типа, содержащих до 3% углерода и 20% воды, усиленно искали признаки биологического вещества, но ни в этих, ни в других метеоритах не обнаружили никаких признаков живых организмов. Ахондриты лишены хондр и по виду напоминают лунную породу.

Родительские тела метеоритов. Изучение минералогического, химического и изотопного состава метеоритов показало, что они являются осколками более крупных объектов Солнечной системы. Максимальный радиус этих родительских тел оцениваются в 200 км. Примерно такой размер имеют самые крупные астероиды. Оценка основана на скорости остывания железного метеорита, при которой получаются два сплава с никелем, образующие видманштеттеновы фигуры. Каменные метеориты, вероятно, были выбиты с поверхности небольших планет, лишенных атмосферы и покрытых кратерами, как Луна. Космическое излучение разрушило поверхность этих метеоритов так же, как и лунных камней. Тем не менее, химический состав метеоритов и лунных образцов настолько различается, что совершенно очевидно – метеориты прибыли не с Луны. Ученые смогли сфотографировать два метеорита в процессе падения и вычислить по фотографиям их орбиты: оказалось, что эти тела пришли из пояса астероидов. Вероятно, астероиды служат основными источниками метеоритов, хотя некоторые из них могут быть частицами испарившихся комет.

Падение метеоритов

Иногда пути малых небесных тел пересекаются с земной орбитой, и странники могут столкнуться с нашей планетой. Небесные тела врезаются в земную атмосферу, но большинство сгорает в ней, не долетев до поверхности, — это так называемые падающие звёзды. Сгорающие полностью называются метеорами, а достигающие Земли – метеоритами. Болиды – яркие метеоры, превосходящие блеском звёзды, — видны даже днём.

Учёные выделяют несколько типов метеоритов: одни состоят из камня, другие из железа и никеля, в-третьих, много углерода. Метеорит может упасть в любую точку земного шара в любое время; крупный способен наделать много бед, и если за всю историю не зафиксировано гибели человека от метеорита, то только потому, что люди недостаточно плотно населяют земную поверхность. Однако встреча Земли с крупным метеоритом может привести к природной катастрофе: учёные считают, что столкновение с небесным телом диаметром около 10 км, происшедшее 65 млн.лет назад, привело к изменению климата и вымиранию динозавров.

До тех пор пока метеорит не достиг Земли, его называют метеороидом. Метеороиды влетают в атмосферу со скоростями от 11 до 30 км/с. На высоте около 100 км из-за трения о воздух метеороид начинает нагреваться; его поверхность раскаляется, и слой толщиной в несколько миллиметров плавится и испаряется. В это время его видно как яркий метеор. Расплавленное и испарившееся вещество непрерывно сносится напором воздуха – это называют абляцией. Иногда под напором воздуха метеор дробится на множество фрагментов. Проходя сквозь атмосферу, он теряет от 10 до 90% начальной массы. Тем не менее, внутреняя часть метеора обычно остается холодной, поскольку не успевает прогреться за те 10 с, что длится падение. Преодолевая сопротивление воздуха, небольшие метеориты к моменту удара о землю существенно снижают скорость полета и углубляются в грунт обычно не более чем на метр, а иногда просто остаются на поверхности. Крупные метеориты тормозятся незначительно и при ударе производят взрыв с образованием кратера, такого, например, как в Аризоне или на Луне. Крупнейшим из найденных метеоритов считается железный метеорит Гоба (Южн. Африка), вес которого оценивается в 60 т. Его никогда не сдвигали с того места, где нашли.

Каждый год несколько метеоритов подбирают сразу после их наблюдавшегося падения. К тому же все больше обнаруживают старых метеоритов. В двух местах на востоке шт. Нью-Мексико, где ветер постоянно выдувает почву, было найдено 90 метеоритов. На поверхности испаряющихся ледников в Антарктиде были обнаружены сотни метеоритов. Недавно упавшие метеориты покрыты остеклованной спекшейся коркой, которая темнее внутренней части. Метеориты представляют большой научный интерес; в большинстве крупных естественно-научных музеев и во многих университетах есть специалисты по метеоритам.

Звёздные дожди

Когда астероид или комета распадаются на части, их обломки рассеиваются на прежней орбите. Если её пересекает Земля, происходит так называемый звёздный дождь – массовое падение метеоритов. Звездопады представляют собой незабываемое зрелище: «падающие звезды» словно разлетаются во все стороны из одной точки – радианты.

Не все метеорные дожди имеют равную интенсивность. Они классифицируются в соответствии с зенитным часовым коэффициентом, который определятся как количество метеоров, видимых невооруженным глазом при идеальных условиях, когда радиант находится в зените, или прямо над головой наблюдателя. На практике таких условий не существует, поэтому фактически коэффициент ниже, чем теоретический предел. Метеорные потоки носят названия тех созвездий, где расположен их радиант. Так, метеорный поток с радиантом в созвездии Льва называется Леонидами, а с радиантом в созвездии Дракона – Драконидами.

Метеорный дождь Леонид, например, последний раз наблюдался в середине ноября 1966 года – он продолжался всего 20 минут, и каждую минуту вспыхивало свыше 1000 метеоров.

Почти из года в год наблюдается в августе месяце поток Персеид с радиантом в созвездии Персея. Этот поток является едва ли не самым популярным объектом любительских астрономических наблюдений.

Тунгусский метеорит

Один из самых знаменитых метеоритов так никогда и не был найден. 30 июня 1908г. в бассейне сибирской реки Подкаменная Тунгуска (Красноярский край) прогремел оглушительный взрыв. Яркая вспышка света была видна за сотни километров от места происхождения, а грохот разнёсся на тысячи километров. Взрывная волна обрушила в близлежащем селении несколько домов (к счастью, никто из местных жителей не пострадал), буквально снесла тайгу на огромной территории. Очевидцы наблюдали, как по небу летело нечто огромное и светящееся. За падающим телом тянулся след, характерный для метеоритов, слышался мощный гул. Огромный шар очень скоро превратился в огненный столб высотой 20 км, а когда он исчез, появился вначале дым, а потом – огромная туча.

Прибыв на место взрыва, учёные обнаружили, что деревья повалены по кругу диаметром более 60 км, а у уцелевших деревьев начисто срезаны ветви, остались только голые, как телеграфные столбы, стволы. Однако не было найдено никаких обломков небесного тела: скорее всего, метеорит состоял из рыхлого снега, превратившегося в пар ещё на высоте 10 км, а повалила лес его упавшая на Землю ударная волна.

В районе Тунгусской катастрофы в почве были обнаружены микроскопические силикатные и магнетитовые шарики, внешне сходные с метеоритной пылью и представляющие собой распыленное при взрыве вещество ядра кометы. Ночное свечение могло быть связано с рассеянием солнечного света пылевым хвостом кометы в верхних слоях атмосферы. Тунгусский метеорит, или как его часто называют в научной литературе, Тунгусское падение, до конца еще не изучен. Некоторые результаты исследований еще требуют своего объяснения, хотя они и не противоречат кометной гипотезе. Тем не менее в течение последних десятилетий были предложены и другие гипотезы, которые не подтвердились при детальных исследованиях.

Согласно одной из гипотез, Тунгусский метеорит состоял из «антивещества». Взрыв, наблюдавшийся при падении Тунгусского метеорита, – результат взаимодействия «вещества» Земли с «антивеществом» метеорита, которое сопровождается выделением огромного количества энергии. Однако предположение о таком ядерном взрыве противоречит тем фактам, что в районе тунгусского падения не наблюдается повышенная радиоактивность, что в горных породах нет радиоактивных элементов, которые должны были бы быть, если бы там действительно произошел ядерный взрыв. Была предложена также гипотеза о том, что Тунгусский метеорит представлял собой микроскопическую черную дыру, которая войдя в Землю в Тунгусской тайге, пронзила ее насквозь и вышла из Земли в Атлантическом океане. Однако явления, которые должны были бы произойти при таком событии (не говоря уже о возможности существования черных дыр малой массы) – синее свечение, вытянутая форма вывала леса, отсутствие потери массы и другие, – противоречат фактам, наблюдавшимся при Тунгусском падении. Таким образом, и эта гипотеза оказалась несостоятельной.

Заключение

Грозит ли Земле гибель от астероидов? Многих волнует этот не простой вопрос. В средствах массовой информации мы видим устрашающие заголовки: «Апокалипсис грядёт» или «Конец света близок!» Многие такие заголовки и статьи заставляют всерьёз задуматься и поволноваться. Так как все знаю, что нет «дыма без огня». Так откуда же у прессы такая информация и почему конец света ещё не наступил? Оказывается, что астероиды действительно подходят к Земле достаточно близко по космическим меркам.

В 1968 году по подсчётам австралийских астрономов астероид Икар(1566), при сближение с нашей планетой, должен рухнуть в Индийский океан в районе африканского побережья. Но после перепроверки этих подсчётов выяснилось, что Икар действительно тесно должен сблизиться с Землёй, но эта теснота сугубо астрономическая. И в момент максимального сближения оба небесных тела будут находиться на расстоянии примерно 6,5 миллионов километров. 14 июня 1968 года Икар действительно прошёл мимо Земли, и был доступен для наблюдений любительскими средствами наблюдений неба.

В наши дни тоже много говорят о столкновениях астероидов с Землёй. Астрономы конечно не стоят на месте и изучают эту проблему и вероятность подобного. Например астронавты Расти Швейцкарт и Эд Лу обратились к NASA с просьбой предотвратить возможную гибель цивилизации в 2036 году, когда траектории Земли и астероида Apophis (2004 MN4) могут пересечься. Для этого ими был учрежден специальный фонд. Ученые считают столкновение маловероятным, однако исключить его полностью не готовы.

На сегодняшний момент науке неизвестно ни одного астероида, который по Туринской шкале (шкала астероидной опасности, аналогична шкале Рихтера) имел бы оценку свыше 0 баллов. Однако, если быть до конца справедливым, стоит отметить, что на данный момент обнаружено около 20% потенциально опасных астероидов. Но, тем не менее, оценивая ближайшее будущее, можно сказать, что астероидов выше 0 баллов по Туринской шкале не ожидается. Ни один из известных околоземных астероидов в обозримом будущем опасности для землян не представляет!

Список использованной литературы

Энциклопедия «Астрономия» Москва «Росмэн» 2006 год

Астрономия с Патриком Муром Москва 1999 год

В.Н. Комаров «Час звездочета» Москва 2001 год

В.В. Порфирьев «Астрономия» учебник для 11 класса общеобразовательных учреждений «Просвещение» АО «Московские учебники» 2004 год

Глобальная сеть Интернет

www.ronl.ru

«Малые тела Солнечной системы» - Реферат

Реферат:

«Малые тела Солнечной системы»

Авторы: Проскурин Василий Николаевич

( 7 мая 1995 года)

Смирнова Екатерина Владимировна

(21 июня 1995 года)

МОУ СОШ «Горки-Х»

Одинцовского района

Московской области

8 «А» класс

адрес: 143032, МО, Одинцовский район,

пос. Горки-10, СОШ «Горки-Х»

Тел.: 8 (495) 634 25 08

634 25 07

Факс: 8 (495) 634 25 06

E-mail: [email protected]

Руководитель: Лебедева Татьяна Михайловна

год выполнения работы - 2010

Оглавление

Оглавление 2

Введение. 2

Глава 1. Астероиды. 3

Глава 2. Кометы. 10

Глава 3. Метеориты. 17

Заключение. 24

Список используемой литературы. 26

Введение.

Всем известно, что Солнечная система состоит из восьми планет, которые обращаются вокруг него на разных расстояниях и кажутся на его фоне абсолютными карликами, рядом с некоторыми планетами вращаются спутники, которые, безусловно, ниже планет рангом, однако существуют совсем крошечные объекты - астероиды, кометы и метеороиды, именно поэтому их назвали малыми телами Солнечной системы.

Глава 1. Астероиды.

Началось всё с того, что в 1772 году немецкие астрономы Иоганн Боде и Иоганн Тициус заметили, что расстояние планет от Солнца подчиняются некоторой закономерности, а именно если, начиная с числа 3 удваивать последующие числа и к каждому числу полученного ряда прибавить 4, а затем разделить на 10, то образуется новый ряд чисел: 0,4; 0,7; 1,0; 1,6; 2,8; 5,2; 10,0; 19,6; 38,8; 77,2, поскольку во время открытия этой закономерности было известно всего лишь шесть планет, то ряд чисел вполне удовлетворял средним расстояниям планет от Солнца. Когда в 1781 году Уильям Гершель открыл Уран, то формула Тициуса-Боде была окончательно доказана, ведь она и для Урана давала верное значение. В то же время астрономы задались вопросом: «Что означает число 2,8?» Ведь на этом расстоянии нет ни одной планеты. Для разгадки этой тайны был образован коллектив из двадцати четырёх астрономов, названный «Отрядом небесной полиции».

Поиски увенчались успехом 1 января 1801 года. Именно тогда, в первый день нового столетия, итальянский астроном Джузеппе Пиацци наблюдал звёзды в созвездии Тельца и заметил, что через день одна из звёзд заметно переместилась к западу, то есть это была не звезда, а какое-то другое небесное тело, входящее в Солнечную систему. Шесть недель Пиацци следил за необычным телом и пришёл к выводу, что оно не является ни планетой, ни кометой, дальнейшие наблюдения прервались из-за болезни Пиацци, когда он выздоровел, то уже не знал, где находится обнаруженный им объект. Астроному помог математик Карл Гаусс, открывший точный способ определения орбит небесных тел по трём наблюдениям, он смог рассчитать орбиту неизвестного объекта, судя по круговой форме которой объект, является планетой, но самое главное то, что радиус этой планеты равнялся 2,8 а.е. и в точности совпадал со значением из формулы Тициуса-Боде.

Рисунок 2. Церера.

Рисунок 1. Джузеппе Пиацци.

Второй раз объект был обнаружен 7 декабря 1801 года, по предложению Джузеппе Пиацци он был назван Церерой, в честь древнеримской богини плодородия. Впоследствии астроном понял, что Церера слишком мала и может наблюдаться только в телескоп.

28 марта 1802 года немецкий врач Генрих Ольберс открыл вторую малую планету - Палладу и выдвинул гипотезу о том, что Церера и Паллада - обломки одной большой планеты.

Рисунок 3. Генрих Ольберс. Рисунок 4. Паллада.

Когда 1 сентября 1804 года Карл Гардинг обнаружил Юнону, Ольберс ещё больше убедился в своей правоте и приступил к поискам места крушения планеты, ведь по законам небесной механики обломки иногда должны проходить место катастрофы, однако Ольберс так его и не нашёл, зато открыл четвёртую малую планету Весту.

Рисунок 5. Юнона. Рисунок 6. Веста.

К 1890 году было обнаружено триста малых планет, названных Уильямом Гершелем астероидами. В ХХ веке для поиска астероидов стала применяться фотография, этот способ основывался на том, что звёзды на снимке получались точками, а астероиды чёрточками.

Рисунок 8. Пояс астероидов.

Рисунок 7. Способ поиска астероидов.

С помощью данного способа удалось выяснить, что большинство малых планет движутся по орбите между Марсом и Юпитером в так называемом поясе астероидов,

где насчитывается около 10000 малых планет, ещё 40000 находится за орбитой Нептуна в поясе Койпера. Также астрономам удалось узнать, что на самом деле астероиды - не обломки погибшей планеты, а бывшие сгустки вещества, которые на начальном этапе формирования Солнечной системы не смогли сформировать одну большую планету.

Несмотря на огромное число астероидов в нашей Солнечной системе, их общая масса не превышает 1/20 массы Земли.

Астероиды отличаются друг от друга не только по размерам и массе, но и по составу - сегодня учёные различают три вида астероидов: металлические (порядка 8%), каменные (около 17%) и углистые (75 %) .

Рисунок 9. Каменный астероид. Рисунок 10. Углистый астероид. Рисунок 11. Металлический астероид.

Среди астероидов существует и необычные экземпляры: например у Гаспры присутствует магнитное поле, а Ида имеет маленький спутник Дактиль. Сейчас известно 7 подобных двойных астероидов. Необычным является астероид Таутатис, он состоит из двух глыб и принадлежит к группе контактно-двойных астероидов. С астероидами также связана гипотеза о том, что спутники Марса - Фобос и Деймос раньше, как и другие малые тела обращались вокруг Солнца в поясе астероидов, но затем были захвачены притяжением Марса. Астероиды также сопровождают Юпитер, они находятся в точках Лагранжа - то есть местах, лежащих в орбитальной плоскости двух массивных тел, обращающихся по круговым орбитам вокруг общего центра масс. Точки Лагранжа расположены под углом 60˚ от планеты, поэтому Юпитер имеет две группы астероидов, первая, сопровождающая планету сзади ,называется группой греков, а вторая, сопровождающая спереди - группой троянцев. Рисунок 12. Точки Лагранжа.

Рисунок 13. Астероид Ида с маленьким спутником Дактилем.

Знания об астероидах расширяются с каждым годом, и человечество открывает в этой области много нового, так в 2001 году впервые была совершена посадка на астероид - аппарат «Нер» удачно сел на Эрос - это дало возможность нового, более качественного изучения малых планет.

Глава 2. Кометы.

Помимо астероидов в Солнечной системе обитает ещё одно семейство малых тел - это кометы, хвостатые странницы, вызывавшие страх и ужас у людей с давних времён.

Все кометы состоят из одинаковых частей: ядра, массой около триллиона тонн, головы и хвоста. Раньше выдвигалось две гипотезы о составе ядра кометы - гипотеза Литлтона, говорившая о том, что ядро - это группа метеороидов и гипотеза Уиппла, утверждавшая, что кометное ядро - ледяная глыба из смеси замёрзших газов и воды с вкраплениями тугоплавких частиц, именно это представление о ядре оказалось наиболее верным.

Голова и хвост кометы возникают, обычно, после прохождения орбиты Юпитера, вследствие давления солнечного света и действия солнечного ветра на молекулы газа и пыли, при этом газы образуются из кометного льда при температуре порядка 350 кельвинов.

Рисунок 14. Газовой и пылевой хвосты кометы.

У комет различают два хвоста: пылевой и хвост из ионизированных частиц и газов, однако у разных комет наблюдаются разные типы хвостов. Впервые их классификацию предложил русский астрофизик Ф. А. Бредихин, согласно этой классификации к 1 типу принадлежат длинные, направленные прямо от Солнца хвосты, ко 2 типу - изогнутые и отклоненные от этого направления и к 3 типу - короткие, почти прямые и отклоненные от Солнца хвосты, также встречаются редкие, аномальные кометные хвосты, направленные к Солнцу из-за того, что силы гравитации во много раз больше давления солнечного света.

В зависимости от периода обращения вокруг Солнца кометы делятся на две группы: короткопериодические с периодом меньше десяти лет и долгопериодические с периодом больше 10 лет.

Впервые на периодичность в появлениях комет обратил внимание английский астроном Эдмунд Галлей, он заметил, что начиная с 1531 года, в записях разных наблюдателей повторяются характеристики одной и той же кометы с точностью в 76 лет, учёный предсказал её следующее появление, которое состоялось уже после смерти Галлея, в честь него комета была названа кометой Галлея. Всего зафиксировано тридцать появлений кометы, при последнем в 1986 году к ней были направлены космические аппараты «Джотто» и «Вега-2», они смогли подойти на расстояние 8000 километров от ядра, и узнали его размеры, которые

Рисунок 15. Комета Галлея.

составляют 14×7×7 километров. Среди рекордов кометных периодов следует выделить комету Энке, обращающуюся вокруг Солнца за 3,3 года и комету Дельвана период которой 24 миллиона лет. Также стоит отметить тот факт, что если долгопериодическая комета пройдёт вблизи большой планеты, то притяжение этой планеты может перевести её на менее вытянутую эллиптическую орбиту, то есть комета станет короткопериодической, случается и обратное, когда комета с коротким периодом становится долгопериодической или вообще уходит за пределы Солнечной системы, подобное произошло с Вестой в 1976 году - комета настолько приблизилась к Юпитеру, что навсегда покинула Солнечную систему, бывают и другие кометные трагедии, например, комета Хейла-Боппа в 1997 году подошла на слишком близкое расстояние к Юпитеру, поэтому 26 июля 3984 года ожидается столкновение кометы с планетой-гигантом, кстати, это уже случалось: в июле 1992 года комета Шумейкеров-Леви 9 распалась на семнадцать кусков и ровно через два года врезалась в атмосферу Юпитера со скоростью 65 километров в час.

Рисунок 16. Столкновение осколков кометы Шумейкеров-Леви 9 с Юпитером.

Откуда же берутся кометы в Солнечной системе, где находится их дом и правда ли, что кометы живут вечно?

Ещё древнеримский философ Сенека заметил: «Кометы имеют свою область, откуда приходят и куда возвращаются обратно».

Область эта была найдена голландским астрономом Яном Оортом в 1951 году, она находится за поясом Койпера на расстоянии 100-50000 а.е. от Солнца, в честь первооткрывателя эта область была названа облаком Оорта, помимо комет там находятся карликовые планеты, астероиды, кентавры и кометные ядра. Считается, что иногда неизвестная десятая планета или необнаруженная звезда возмущают своим притяжением движения других объектов в облаке Оорта, вследствие чего они уходят за пределы Солнечной системы или, наоборот, по направлению к Солнцу. То же самое можно объяснить прохождением Солнечной системы через плотную часть Млечного Пути. Таким образом, даже покоившиеся в облаке Оорта кометы рано или поздно дадут нам о себе знать.

Кометы не вечны, средний срок жизни кометы около четырёхсот оборотов вокруг Солнца, всего же за день ядро кометы сокращается на один сантиметр - это около двадцати тонн вещества в секунду, за полный оборот вокруг Солнца комету покидают 300 миллионов тонн вещества.

Всего в Солнечной системе находится порядка 10 миллиардов комет, из них изучено всего лишь две тысячи, а орбиты вычислены только у семиста комет, в среднем за один год в перигелии можно наблюдать около десяти комет. Собственно перигелийное прохождение кометы - это и есть самое интересное в наблюдениях за ней. Большинство комет благополучно огибают Солнце и продолжают свой путь, но некоторые кометы настолько сближаются с Солнцем, что заканчивают свою жизнь в атмосфере звезды, также бывают случаи, когда комета неожиданно повышает свою яркость, это может произойти по нескольким причинам: из-за разрушения ядра, усиления солнечного ветра или солнечной вспышки, существуют и совсем необыкновенные события кометной жизни - при разрушении ядра или при увлечении мелких частиц ядра газами кометы может образоваться метеорный рой, который становится попутчиком своей кометы, то есть когда комета проходит перигелий на Земле можно наблюдать метеорный поток этой кометы. Впервые это произошло в 1872 году, тогда вместо очередного появления кометы Биеля земляне увидели красивый метеорный дождь.

Рисунок 17. «Падение» кометы на Солнце.

Как же образовались кометы?

Человечество долго искало ответ на этот непростой вопрос, выдвигались десятки гипотез, но лишь одна считается правильной, согласно которой, в самом начале существования Солнечной системы, будущие планеты-гиганты влияли на движение сгустков вещества, вышвыривая их к границам влияния Солнца, там происходило обильное намерзание газов на пылевые частицы и образовывались глыбы льда - будущие кометные ядра.

Глава 3. Метеориты.

Иногда случается, что сравнительно небольшие небесные тела попадают в атмосферу нашей планеты - наблюдается метеор, который в зависимости от расстояния до Земли может улететь обратно в космическое пространство или же упасть на поверхность нашей планеты, подобное тело называется метеоритом.

Рисунок 18. Метеорный дождь.

По составу метеориты бывают железные (всего 3 %), состоящие из железа и никеля, на поверхности железных метеоритов наблюдается особый узор - видманштеттеновы фигуры. Большинство метеоритов каменные (96 %), их характеризует чёрная кора плавления и хондры - мелкие круглые частицы вещества. Ещё 1 % метеоритов железокаменные, содержащие особый минерал оливин и регмаглипты на поверхности. Также метеориты делятся на виды по обнаружению: если метеорит сначала наблюдается, а потом оказывается найденным, то он называется падением, больше всего падений у каменных

Рисунок 19. Железный метеорит. Рисунок 20. Каменный метеорит. Рисунок 21. Железокаменный метеорит.

метеоритов. Когда метеорит обнаруживается случайно, то он будет называться находкой, к этому виду принадлежат, в основном, железные метеориты.

Следует рассказать о самых знаменитых метеоритах.

30 июня 1908 года в глухой тайге возле реки Подкаменной Тунгуски раздался сокрушительный взрыв, ударная волна дважды обогнула Землю, около месяца жители Европы наблюдали белые ночи, виновником оказался Тунгусский метеорит, около века учёные всего мира искали тело метеорита, но так ничего и не нашли, сегодня выдвинута теория о том, что это был не метеорит, а кометное ядро, взорвавшееся, не дойдя до Земли.

Рисунок 22. Последствия падения Тунгусского метеорита.

12 февраля 1947 года на Дальнем Востоке, распавшись на несколько сотен кусков, упал Сихотэ-Алинский метеорит, когда многочисленные экспедиции собрали его осколки, то оказалось, что общая масса метеорита больше ста тонн.

Рисунок 23. Осколок Сихотэ-Алинского метеорита.

Среди самых знаменитых метеоритов, упавших на территории России стоит добавить к Сихотэ-Алинскому и Тунгусскому ещё метеорит Билибино, Жиганск и известный метеорит Царёв.

Самый тяжёлый каменный метеорит - Кирин был найден в Китае, его масса четыре тонны, а самый тяжёлый железный метеорит нигерийский Гоба, весящий шестьдесят тонн.

Невольно возникает вопрос: «А не угрожают ли небесные тела человечеству?»

Считается, что в массовом исчезновении динозавров виновато падение на Землю крупного астероида, учёные даже утверждают, что кратер, образовавшийся в результате падения, находится в Мексике на полуострове Юкатан. Всего же сейчас на Земле насчитывается порядка 230 следов от ударов астероидов о поверхность нашей планеты, так называемых, астроблем, распределённых на Земле следующим образом: 30 % в Европе, 15 % в Азии, 20 % в Африке, 25 % в Северной Америке, 5 % в Южной, 4 % в Австралии и около 1 % на территории Антарктиды.

Рисунок 24. Распределение астроблем на Земле.

Самые известные кратеры: Бозумтви в Гане диаметром 10,5 километров, Жаманшин на территории Казахстана- 13 километров, Аризонский кратер в США диаметром 1,2 километра и глубиной 2 километра, ему уже более пяти тысяч лет, считается, что для образования подобного кратера понадобился астероид диаметром сорок метров, взрыв от его падения эквивалентен взрыву водородной бомбы массой пятнадцать мегатонн.

Рисунок 25. Аризонский метеоритный кратер.

Примечателен тот факт, что падение крупных небесных тел - явление периодическое, оно повторяется каждые 26 миллионов лет, именно на это число приходится пик смертности животных и находка следов иридия в почве - признака крушения астероида.

Кроме прямых последствий удара небесного тела о Землю существует и косвенная опасность: если астероид или комета упадёт в океан, то это вызовет разрушительные волны - цунами, если же небесный странник выберет местом своего падения земную кору, то возможны неотвратимые геологические процессы, которые могут привести к извержению вулкана.

Почему же нашей планете угрожают столь крошечные обитатели Солнечной системы?

Столкновение Земли с астероидами происходит, потому что орбиты некоторых астероидов пересекают орбиту Земли, это возможно из-за того, что эксцентриситет орбиты астероидов больше эксцентриситета земной орбиты.

Сегодня известно порядка двадцати потенциальных астероидов, представляющих угрозу для Земли, среди них Амур, Апполон, Адонис, Асклепий, Гермес, Икар, Таутатис, Хатхор. Ближе всех из этой двадцатки к нашей планете подходил астероид 1991ВА.

Помимо катастроф и разрушений небесные тела не только искажают озоновый слой, но и приносят на Землю опасные вирусы.

Если говорить о реальных угрозах, то в пятницу 13 апреля 2029 года в пять часов утра возле нашей планеты пролетит астероид Апофис, в случае если расстояние от астероида до Земли составит 30406 километров, Апофис вернётся 13 апреля 2036 года и удара с Землёй будет не избежать.

Рисунок 26. Апофис.

Некоторые уверены, что человечество поработило космос, и власть людей безгранична, но это не так. Да, действительно, человеку многое удалось, в том числе в отношении к астероидам, но главного мы до сих пор не знаем: «Как предотвратить столкновения малого тела с Землёй?»

Предлагается четыре способа решения этой проблемы, однако у всех них есть свои недостатки.

Можно послать к астероиду ядерную бомбу и уничтожить небесное тело, но где гарантия, что осколки астероида не полетят на Землю.

Можно воспользоваться ракетно-лазерной техникой, направив энергию фотонов на космическую угрозу, но человечество недостаточно изучило лазерную технику, мы пока не умеем рассчитывать количество энергии, необходимой для уничтожения астероида.

Возможен вариант с отправкой своеобразного космического тягача, который закрепится на поверхности астероида и утянет его по направлению от Земли, но достаточно ли мощности у подобного аппарата, чтобы заставить астероид улететь от нашей планеты.

И, наконец, четвёртый способ заключается в применении гигантского зеркала, которое, отразив солнечные лучи, направило бы световую энергию на астероид, испепелив его, но опять вопрос лишь в достаточности энергии для совершения подобного плана.

Заключение.

Несмотря на своё название, малые тела занимают важнейшее место в истории и эволюции Солнечной системы, они формируют рельеф на Меркурии, Венере, Марсе, Луне, спутниках больших планет, они влияют на течение жизни на планете Земля, образуют огромные сообщества, являющиеся важными составляющими Солнечной системы.

Человечество ещё очень мало знает о малых телах, поэтому в будущем нас ждут новые находки и открытия, интересные, неожиданные, парадоксальные и даже опасные.

Список используемой литературы.

1.Джанлука Радзини. «Космос». Астрель. 2000.

2. Леопольдо Бенаккио. «Большой атлас Вселенной». БММ. 2007.

3. Я. И. Перельман. «Занимательная астрономия». Наука. 1966.

4. С. Гибилиско. «Астрономия. Путеводитель». Эксмо. 2008.

5. Б. А. Воронцов-Вельяминов, Е. К. Страут. «Астрономия- 11 класс». Дрофа. 2004.

6. Е. П. Левитан. «Астрономия- 11 класс». Просвещение. 2002.

7. «Энциклопедия для детей. Астрономия». Аванта+. 1997.

8. Н. А. Беляев, К. И. Чурюмов. «Комета Галлея и её наблюдение». Наука. 1985.

9. О. Н. Коротцев. «Астрономия для всех». Азбука-классика. 2008.

Страница | 26

refdb.ru

Доклад - Малые тела Солнечной системы

Малые тела Солнечнойсистемы.

Астероиды.

    Если начертить план орбитпланет, то окажется, что расстояния планет от Солнца возрастают приблизительнов геометрической прогрессии. Данная закономерность получила название правилаТициуса — Боде по именам обнаруживших её немецких учёных. Этот план в общемдовольно правильно даёт значения средних расстояний планет от Солнца вастрономических единицах. Обращает на себя внимание тот факт, что между Марсоми Юпитером имеется промежуток: планеты, соответствующей пятому члену ряда, нет.Астрономы более трёх десятков лет с досадой и надеждой взирали на эту неувязку.Реальность здесь нарушала математическую гармонию.

   В ночь на 1 января 1801 г. наобсерватории в Палермо (остров Сицилия) астроном ДжузеппеПиацци, занимаясь составлением каталога звёзд всозвездии Близнецов, обнаружил слабую звёздочку примерно 7-й звёздной величины,которая отсутствовала на звёздных картах. Через несколько дней учёный кудивлению своему заметил, что звёздочка движется, причём так, как должнаперемещаться по небу планета, расположенная дальше Марса. К сожалению, сначалаболезнь, потом неблагоприятные условия наблюдений прервали работу Пиацци. В результате слабый небесный объект затерялся средизвёзд. Об открытии узнал молодой немецкий математик Карл Фридрих Гаусс. Он разработалновый метод, позволявший по немногим наблюдениям рассчитать точнуюэллиптическую орбиту небесного тела и затем вычислить его положение на будущеевремя. Это стало большим достижением в области небесной механики. Через годутерянную планету нашли в предсказанном месте и больше уже не теряли. Пиацци предложил назвать её Церерой — по именидревнеримской богини плодородия, покровительницы Сицилии. Вдохновлённыеуспехом, европейские астрономы следили за движением Цереры (самый крупныйастероид из всех обнаруженных — его диаметр 933 км)и неожиданно в марте 1802 г. вблизи неё обнаружили ещё одну похожую маленькуюпланету. Ей дали имя Паллада в честь древнегреческой богини Афины Паллады.Удивительным оказалось то, что среднее расстояние от Солнца обеих планетпрактически совпадает и составляет 2,8 а. е. Именно на этом расстоянии должнабыла бы обращаться пятая планета (между Марсом и Юпитером) в соответствии справилом Тициуса — Боде. В 1804 г была открыта третья представительница этойсемьи, получившая имя Юнона, а в 1807 г — четвёртая, Веста. Все они былинастолько малы, что даже при тысячекратных увеличениях выглядели слабымизвёздочками, не имеющими заметного диска. Поэтому Уильям Гершель предложилназывать новые планеты астероидами, то есть «звездоподобными». Впоследующие годы усовершенствование телескопов и изобретение фотографии вызваливсё увеличивающийся поток открытий астероидов. К 1880 г. их было известно около200, в 1923 г. замечен тысячный, на 1980 г. в списки занесено почти 2500. Поданным на 1991 г., постоянные номера в каталогах и названия получили 4б4бастероидов, сейчас их известно значительно больше. Пока открыты лишь самыекрупные астероиды. Мелких — ещё многие миллионы.

Поясастероидов.

    Орбиты 98% пронумерованных астероидоврасположены между орбитами Марса и Юпитера. Их средние расстояния от Солнцасоставляют от 2,2 до 3,6 астрономических единиц. Они образуют так называемыйглавный пояс астероидов. Все астероиды, как и большие планеты, движутся в прямомнаправлении. Периоды их обращения вокруг Солнца составляют, в зависимости отрасстояния, от трёх до девяти лет. Нетрудно сосчитать, что линейная скоростьприблизительно равна 20 км/с. Орбиты многих астероидов заметно вытянуты.Эксцентриситеты редко превышают 0,4. Большинство орбит располагается близко кплоскости эклиптики, т. е. к плоскости орбиты Земли. Наклоны обычно составляютнесколько градусов, однако бывают и исключения. Так, орбита Цереры имеет наклон35°, известны и большие наклонения. Если на макете Солнечной системы орбитыастероидов изобразить проволочными кольцами, то получится рыхлый ажурный торхаотически переплетённых в пространстве эллипсов.

Астероидывблизи Земли.

   Возможно, нам, жителямЗемли, наиболее важно знать астероиды, орбиты которых близко подходят к орбитенашей планеты. Обычно выделяют три семейства сближающихся с Землёй астероидов:1221 Амур, 1862 Аполлон, 2962 Атон. К семейству Амураотносятся астероиды, орбиты которых в перигелии почти касаются орбиты Земли."Аполлонцы" пересекают земную орбиту свнешней стороны, их перигелийное расстояние меньше 1астрономической единицы. "Атонцы" имеюторбиты с большой полуосью меньше земной и пересекают земную орбиту изнутри.Представители всех указанных семейств могут встретиться с Землёй. Что жекасается близких прохождений, то они случаются нередко.

Астероиды наорбите Юпитера.

    Основное количество астероидовсосредоточено в главном поясе, но имеются важные исключения. Задолго дооткрытия первого астероида французский математик ЖозефЛуи Лагранж изучал так называемую задачу трёх тел, тоесть исследовал, как движутся три тела под действием сил тяготения. Задачаочень сложна и в общем виде не решена до сих пор. Однако Лагранжу удалосьнайти, что в системе трёх гравитируюших тел (Солнце — планета — малое тело) существуют пять точек, где движение малого телаоказывается устойчивым. Две из этих точек находятся на орбите планеты, образуяс ней и Солнцем равносторонние треугольники. Спустя много лет, уже в XX в., теоретические построения воплотились вреальность. Вблизи лагранжевых точек на орбитеЮпитера было открыто около двух десятков астероидов, которым дали имена героевТроянской войны. Астероиды-«греки» (Ахилл, Аякс, Одиссей и др.) опережают Юпитер на 60°, "трояны" (Приам, Эней, Троили др.) следуют на таком же расстоянии сзади. Согласно оценкам, число астероидовоколо точек Лагранжа может достигать нескольких сот.

Астероиды заорбитой Юпитера.

    Долгое время не было известно астероидов,орбиты которых целиком лежали бы за пределами орбиты Юпитера. Но в 1977 г.удалось обнаружить такую малую планету — это 2060 Хирон.Наблюдения показали, что его перигелий лежит внутри орбиты Сатурна, а афелий — почти у самой орбиты Урана, на далёких, холодных и тёмных окраинах планетнойсистемы. Расстояние Хирона в перигелии 8,51 а. е., ав афелии — 18,9 а. е. Были обнаружены и более дальние астероиды.Предполагается, что они образуют второй, внешний пояс астероидов (пояс Койпера).

Размеры ивещественный состав астероидов.

    Чтобы узнать размеркакого-либо астрономического объекта (если расстояние до него известно),необходимо измерить угол, под которым он виден с Земли. Однако не случайноастероиды называются малыми планетами. Даже в крупные телескопы при отличныхатмосферных условиях, применяя очень сложные, трудоёмкие методики, удаётсяполучить довольно нечёткие очертания дисков лишь нескольких самых крупныхастероидов. Гораздо эффективнее оказался фотометрический метод. Существуют весьма точные приборы, измеряющие блеск, т. е. звёздную величинунебесного светила. Кроме того, хорошо известна освещённость, создаваемаяСолнцем на астероиде. При прочих равных условиях блеск астероида определяетсяплощадью его диска. Необходимо, правда, знать, какую долю света отражает даннаяповерхность. Эта отражательная способность называется альбедо. Разработаныметоды его определения по поляризации света астероидов, а также по различиюяркости в видимой области спектра и в инфракрасном диапазоне. В результатеизмерений и расчётов получены размеры самых крупных астероидов. Считается, чтоастероидов с диаметрами более 200 км три десятка. Почти все они навернякаизвестны. Малых планет с поперечниками от 80 до 200 км, вероятно, около 800. Суменьшением размеров число астероидов быстро возрастает. Фотометрическиеисследования показали, что астероиды сильно различаются по степени чернотывещества, слагающего их поверхность.              52 Европа, в частности, имеетальбедо 0,03. Это соответствует тёмному веществу, по цвету похожему на сажу.Подобные тёмные астероиды условно называют углистымии относят к классу Ц. Астероиды другого класса (класса С) условно именуютсякаменными, так как они, по-видимому, напоминают глубинные горные породы Земли.Альбедо С-астероидов значительно выше. К примеру, у44 Низы оно достигает 0,38. Это самый светлый астероид. Изучение спектровотражения и поляриметрия позволили выделить ещё одинкласс — металлические, или М-астероиды. Вероятно, на их поверхностиприсутствуют выходы металла, например никелистогожелеза, как у некоторых метеоритов. С помощью весьма чувствительных фотометров были исследованы периодическиеизменения яркости астероидов. По форме кривой блеска можно судить о периодевращения астероида и о положении оси вращения. Периоды встречаются самые разные- от нескольких часов до сотен часов. Изучение кривой блеска позволяет такжесделать определённые выводы о форме астероидов. Большинство из них имеетнеправильную, обломочную форму. Лишь самые крупные приближаются к шару.Характер изменения блеска некоторых астероидов даёт основание предполагать, чтоу них есть спутники. Некоторые из малых планет, возможно, являются близкимидвойными системами или даже перекатывающимися по поверхности друг друга телами.Но достоверные сведения об астероидах могут дать только наблюдения с близкогорасстояния — с космических аппаратов. Такой опыт уже имеется. 29 октября 1991г. американский космический аппарат "Галилео"передал на Землю изображение астероида 951 Гаспра.Снимок сделан с расстояния 16 тыс. километров. На нём хорошо просматриваются угловато-сглаженная форма астероида и его кратерированнаяповерхность. Уверенно можно определить размеры: 12 х16 км. 28 августа 1993 г. "Галилео" прошёлмимо астероида 243 Ида и получил столь жеинформативный снимок. На фотографии виден ещё один крошечный астероид, которыйполучил имя Дактиль, — по-видимому, спутник Иды.

Кометы.

    В Солнечной системе кроме большихи малых планет существуют и другие небесные тела. Прежде всего это кометы,которые еще называют хвостатыми звездами. Это небольшие, размером в несколькокилометров, глыбы из камня и льда. По законам Кеплера кометы, подобно прочимтелам Солнечной системы, движутся по эллиптическим орбитам. Но их орбиты оченьвытянуты, так что самая удаленная от Солнца точка обычно расположена намного дальшеорбиты самой далекой планеты — Плутона.

Когда комета из холодной глубиныкосмоса приближается к Солнцу, она становится видна даже невооруженным глазом.По мере приближения к Солнцу его сильное излучение начинает нагревать телокометы и замерзшие газы испаряются. Они расширяются, окутывая твердое телокометы и образуя ее гигантскую газовую «голову». Солнечное излучениетак сильно воздействует на газ, что часть его выдувается из головы кометы иобразует кометный «хвост», сопровождающий ее на всем пути вблизиСолнца.Большинство комет появляется только один раз и затем навсегда исчезаетв глубинах Солнечной системы, там, откуда они пришли. Но есть и исключения — периодические кометы.Размеры орбит большинства комет в тысячи разбольше поперечника планетной системы. Вблизи афелиев своих орбит кометынаходятся большую часть времени, так что на далеких окраинах Солнечной системысуществует облако комет — так называемое облако Оорта.Его происхождение связано, по-видимому, с гравитационным выбросом ледяных тел иззоны планет — гигантов во время их образования. Облако Оортасодержит миллиарды кометных ядер. У всех комет при их движении в области,занятой планетами, орбиты изменяются под действием притяжения планет. При этомсреди комет, пришедших с периферии облака Оорта,около половины приобретает гиперболические орбиты и теряется в межзвездномпространстве. У других, наоборот, размеры орбит уменьшаются, и они начинаютчаще возвращаться к Солнцу. Изменения орбит бывают особенно велики при тесных сближениях комет с планетами-гигантами. Известно около 100короткопериодических комет, которые приближаются к Солнцу через несколько летили десятков лет и поэтому сравнительно быстро растрачивают вещество своегоядра.  Орбиты комет скрещиваются сорбитами планет, поэтому изредка должны происходить столкновения комет спланетами. Часть кратеров на Луне, Меркурии, Марсе и других телах образовалисьв результате ударов ядер комет.

Комета Галлея.

   В 1705 году Эдмонд Галлей, используя Ньютоновские законы движения, предсказал, что комета,которую наблюдали в 1531, 1607 и 1682 годах, должна возвратиться в 1758 году(что, увы, было уже после его смерти). Комета действительно возвратилась, какбыло предсказано, и позже была названа в его честь. Cреднийпериод обращения кометы Галлея вокруг Солнца равен 76 годам. Последнее еепрохождение через через перигелий наблюдалось вфеврале 1986 года. Ядро кометы Галлея имеет размеры приблизительно 16x8x8километров. Вопреки ожиданиям, оно очень темное: его альбедо составляет всеголишь 0.03, что делает его еще более темным, чем каменный уголь. Таким образом,ядро кометы Галлея является одним из самых темных объектов в Солнечной системе.Плотность ядра кометы Галлея очень низкая, всего около 0.1 грамма на кубич. см, что говорит о том, что оно имеет пористуюструктуру, поскольку состоит в основном из пыли со льдом. Комета Галлеявернется во внутреннюю Солнечную систему в следующий раз в 2061 году.

Комета Шумейкера – Леви.

   Комета Шумейкера-Левибыла открыта Евгением и Кэролин Шумейкерами и ДэвидомЛеви в 1993 году. Вскоре после их открытия было определено, орбита кометыпроходит очень близко к Юпитеру. В 1992 году комета была захвачена Юпитеромвнутрь области предела Роша. Предел Роша — это минимальный радиус круговойорбиты, на которой спутник не разрушается под действием притяжения центральноготела (приливных сил). Комета разрушилась на отдельные фрагменты, которыерассредоточились на несколько миллионов километров вдоль ее орбиты. Размер имасса первоначального тела кометы и ее отдельных фрагментов неизвестны. Пооценкам ученых размеры кометы составляли от 2 до 10 км в диаметре. Между 16июля 1994 года и 22 июля 1994 года фрагменты вошли в верхние слои атмосферыЮпитера. Это было первым случаем, когда ученые имели возможность наблюдатьстолкновение двух внеземных тел. Cтолкновениенаблюдалось с помощью больших наземных телескопов, тысяч малых и любительскихтелескопов и космическим кораблем “Галилео”.Последствия столкновения были видны на Юпитере еще почти в течение года послеэтого события.

Комета Хиакутаке.

    Первые месяцы 1996 года ознаменовались открытием новой кометы — кометы Хиакутаке, которая на протяжении нескольких недель являласьодним из наиболее ярких объектов на небесной сфере. Она была открыта, когдабыла удалена от Земли на расстояние в 300 млн. км. Предварительные данные неисключают возможности того, что предыдущий визит этой кометы в солнечнуюсистему происходил 10-20 тысяч лет тому назад, однако окончательный ответтребует детальных исследований. Одной из основных особенностей кометы Хиакутаке является большой наклон ее орбиты к плоскостиэклиптики. Этим определялись чрезвычайно удачные условия ее наблюдений. По мереприближения к Земле яркость кометы постоянно возрастала, и 23 марта кометуможно было наблюдать даже невооруженным взглядом. С 23 по 27 марта 1996 годаона быстро переместилась из созвездия Волопаса в созвездие Большой Медведицы идалее — к Полярной звезде. На минимальном расстоянии в 17 млн. км от Земликомета Хиакутаке находилась 25 марта 1996 года, двигаясьсо скоростью 50 км/сек. В настоящее время она удаляется от Солнца.

Метеоры и метеориты.

    Метеором называется световое явление, возникающее на высотеот 130 до 80 км при вторжении в земную атмосферу частиц — метеорных тел измежпланетного пространства. Скорости движения метеорных тел по отношению кЗемле могут быть различными — от 11 до 75 км/сек в зависимости от того,догоняет ли метеорное тело Землю при ее обращении вокруг Солнца или же движетсяей навстречу. На протяжении суток можно зарегистрировать около 28 000метеоритов. Масса метеорного тела, вызывающего такое явление, составляет всего4.6 грамма. Кроме единичных (спорадических) метеоров несколько раз в год можнонаблюдать целые метеорные потоки (метеорные дожди). И если обычно за один часнаблюдатель регистрирует 5-15 метеоритов, то во время метеорного дождя — 100,1000 и даже до 10 000. Это означает, что в межпланетном пространстве движутсяцелые рои метеорных частиц. Метеорные потоки на протяжении нескольких ночейпоявляются примерно в одной и той же области неба. Если их следы продолжитьназад, то они пересекутся в одной точке, которая называется радиантомметеорного потока. Источником практически всех малых метеорных частиц являются,по-видимому, кометы. Крупные метеорные тела имеют астероидное происхождение. Вотдельных случаях крупное метеорное тело при своем движении в атмосфере неуспевает испариться и достигает поверхности Земли. Этот остаток метеорного теланазывается метеоритом. На протяжении года на Землю выпадает примерно 2000метеоритов. В зависимости от химического состава метеориты подразделяются накаменные хондриты (их относительное количество85.7%), каменные ахондриты (7.1%), железные (5.7%) и железо-каменныеметеориты (1.5%). Хондрами называют мелкие круглыечастицы серого цвета, часто с коричневым оттенком, обильно вкрапленные вкаменную массу. Железные метеориты практически полностью состоят из никелистого железа. Из расчетов следует, что наблюдаемаяструктура железных метеоритов образуется в случае, если в интервале температурпримерно от 600 до 400 С вещество охлаждается со скоростью 1 — 10 градусов С замиллион лет. Каменные метеориты, в которых нет хондр,называются ахондритами. Анализ показал, что в хондрахсодержатся практически все химические элементы. Крупнейший из известныхметеоритов находится на месте падения в пустыне Адрар(Западная Африка), его вес оценивается в 100 000 тонн. Второй по величинежелезный метеорит Гоба, весом 60 тонн, находится вЮго-Западной Африке, третий, весом 50 тонн, хранится в Нью-йоркском музееестественной истории. Если в атмосферу Земли влетает метеорное тело, вескоторого превышает 1 000 000 тонн, то оно углубляетсяв грунт на 4-5 своих диаметров, вся его огромная кинетическая энергияпревращается в тепло. Возникает сильнейший взрыв, при котором метеорное тело взначительной степени испаряется. На месте взрыва образуется воронка — кратер.Одним из наиболее эффектных является кратер в штате Аризона (США). Его диаметрсоставляет 1200 м, а глубина — 175 м; вал кратера поднят над окружающейпустыней на высоту около 37 метров. Возраст этого кратера — около 5000 лет.

<img src="/cache/referats/5000/image001.gif" v:shapes="_x0000_s1036"><img src="/cache/referats/5000/image002.gif" v:shapes="_x0000_s1035"><img src="/cache/referats/5000/image003.gif" v:shapes="_x0000_s1034"><img src="/cache/referats/5000/image005.jpg" align=«left» v:shapes="_x0000_s1028"><img src="/cache/referats/5000/image007.jpg" align=«left» v:shapes="_x0000_s1030"><img src="/cache/referats/5000/image009.jpg" align=«left» v:shapes="_x0000_s1029"> 

 1)Хондрит (каменный метеорит).

 2)Железный метеорит.

 3)Ахондрит (каменный метеорит, не содержащий хондр).

<img src="/cache/referats/5000/image011.jpg" align=«left» hspace=«8» vspace=«5» v:shapes="_x0000_s1038"><img src="/cache/referats/5000/image013.jpg" align=«left» v:shapes="_x0000_s1037">

<img src="/cache/referats/5000/image014.gif" v:shapes="_x0000_s1042"> <img src="/cache/referats/5000/image015.gif" v:shapes="_x0000_s1043">

<span Arial",«sans-serif»">

<img src="/cache/referats/5000/image017.jpg" align=«left» hspace=«8» vspace=«4» v:shapes="_x0000_s1039"><img src="/cache/referats/5000/image019.jpg" align=«left» v:shapes="_x0000_s1041">

<img src="/cache/referats/5000/image020.gif" v:shapes="_x0000_s1044"> <img src="/cache/referats/5000/image021.gif" v:shapes="_x0000_s1045">

<img src="/cache/referats/5000/image023.jpg" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1040">

<img src="/cache/referats/5000/image024.gif" v:shapes="_x0000_s1046">

                1) и 4)Комета Галлея.

                2)Комета Хиакутаке.

                3)Комета Хейла-Боппа.

                5)Последовательные стадиипадения кометы Шумейкера-Леви 9 на Юпитер.

www.ronl.ru

Реферат - Малые тела солнечной системы

ПЛАН

Введение

1. Астероиды

2. Метеориты

3. Мелкие осколки

4. Кометы

5. Поиск планет в Солнечной системе

Литература

Введение

В Солнечной системе кроме больших планет и их спутников движется множество так называемых малых тел: астероидов, комет и метеоритов. Малые тела Солнечной системы имеют размеры от сотен микрон до сотен километров.

Астероиды. С точки зрения физики астероиды или, как их еще называют, малые планеты — это плотные и прочные тела. По составу и свойствам их можно условно разделить на три группы: каменные, железокаменные и железные. Астероид является холодным телом. Но он, как, например, и Луна, отражает солнечный свет, и поэтому мы можем наблюдать его в виде звездообразного объекта. Отсюда и происходит название «астероид», что в переводе с греческого означает звездообразный. Так как астероиды движутся вокруг Солнца, то их положение по отношению к звездам постоянно и довольно быстро меняется. По этому первоначальному признаку наблюдатели и открывают астероиды.

Кометы, или «хвостатые звезды», известны с незапамятных времен. Комета — это сложное физическое явление, которое кратко можно описать с помощью нескольких понятий. Ядро кометы представляет собой смесь или, как говорят, конгломерат пылевых частиц, водяного льда и замерзших газов. Отношение содержания пыли к газу в кометных ядрах составляет примерно 1:3. Размеры кометных ядер, по оценке ученых, заключены в интервале от 1 до 100 км. Сейчас дискутируется возможность существования как более мелких, так и более крупных ядер. Известные короткопериодические кометы имеют ядра размером от 2 до 10 км. Размер же ядра ярчайшей кометы Хейли-Боппа, которая наблюдалась невооруженным глазом в 1996 году, оценивается в 40 км.

Метеороид – это небольшое тело, обращающееся вокруг Солнца. Метеор – это метеороид, влетевший в атмосферу планеты и раскалившийся до блеска. А если его остаток упал на поверхность планеты, его называют метеоритом. Метеорит считают «упавшим», если есть очевидцы, наблюдавшие его полет в атмосфере; в противном случае его называют «найденным».

Рассмотрим выше указанные малые тела Солнечной системы более подробно.

1. Астероиды

Эти космические тела отличаются от планет прежде всего своими размерами. Так, самая большая из маленьких планет Церера имеет в поперечнике 995 км; следующая за ней (по размеру): Палада-560 км, Хигея — 380 км, Психея — 240 км и т.д. Для сравнения можно указать, что наименьшая из больших планет Меркурий имеет диаметр 4878 км, т.е. в 5 раз превосходит — поперечник Цереры, а массы их различаются во многие сотни раз.

Общее число малых планет, доступных наблюдению современными телескопами, определяется в 40 тыс., но общая их масса в 1 тыс. раз меньше массы Земли.

Движение малых планет вокруг Солнца происходит по эллиптическим орбитам, но более вытянутым (средний эксцентриситет орбит у них 0,51), чем у больших планет, а наклон орбитальных плоскостей к эклептике у них больше, чем у больших планет (средний угол 9,54). Основная масса планет вращается вокруг Солнца между орбитами Марса и Юпитера, образуя так называемый пояс астероидов. Но имеются и малые планеты, орбиты которых располагаются ближе к Солнцу, чем орбита Меркурия. Самые же далекие находятся за Юпитером и даже за Сатурном.

Исследователи космоса высказывают различные соображения о причине большой концентрации астероидов в сравнительно узком пространстве межпланетной среды между орбитами Марса и Юпитера. Одной из наиболее распространенных гипотез происхождения тел пояса астероидов является представление о разрушении мифической планеты Фаэтон. Сама по себе идея о существовании планеты поддерживается многими учеными и даже как будто подкреплена математическими расчетами. Однако необъяснимой остается причина разрушения планеты. Высказываются различные предположения. Одни исследователи считают, что разрушение Фаэтона произошло вследствии его столкновения с каким-то крупным телом. По мнению других, причинами распада планеты были взрывные процессы в ее недрах. В настоящее время проблема происхождения тел астероидного пояса входит составным элементом в обширную программу исследований космоса на международном и национальных уровнях.

Среди малых планет выделяется своеобразная группа тел, орбиты которых пересекаются с орбитой Земли, а следовательно, имеется потенциальная возможность их столкновения с нею. Планеты этой группы стали называть Apollo object, или просто Apollo (Wetherill, 1979). Впервые о существовании Apollo стало известно с 30-х годов текущего столетия. В 1932 г. был обнаружен астероид. Его назвали

Apollo 1932 HA. Но он не возбудил особого интереса, хотя его название стало нарицательным для всех астероидов, пересекающих земную орбиту.

В 1937 г. космическое тело с поперечником приблизительно в 1 км прошло в 800 тыс. км от Земли и в двукратном расстоянии от Луны. Впоследствии его назвали Гермес. На сегодняшний день выявлено 31 такое тело, и каждое из них получило собственное название. Размеры их поперечников колеблются от 1 до 8 км, а наклон орбитальных плоскостей к эклиптике находиться в пределах от 1 до 68. Пять из них вращаются на орбитах между Землей и Марсом, а остальные 26 — между Марсом и Юпитером (Wetherill, 1979). Полагают, что из 40 тыс. Малых планет астероидного пояса с поперечником более 1 км может оказаться несколько сот Apollo. Поэтому столкновение таких небесных тел с Землей вполне вероятно, но через весьма длительные интервалы времени.

Можно полагать, что раз в столетие одно из таких космических тел может пройти вблизи Земли на расстоянии меньше, чем от нас до Луны, а раз за 250 тыс. лет может произойти столкновение его с нашей планетой. Удар такого тела выделяет энергию равную 10 тыс. Водородных бомб каждая мощностью 10 Мт. При этом должен образоваться кратер диаметром около 20 км. Но такие случаи редки и за человеческую историю неизвестны. Гермес относится к астероидам III класса, а ведь много таких тел и более крупного размера — II и I классов. Удар при столкновении их с Землей, естественно, будет еще более значительным.

Когда в 1781 г. был открыт Уран его средняя гелиоцентричекое расстояние оказалось соответствующим правилу Тициуса — Бодэ, то с 1789 г. начались поиски планеты, которая, согласно этому правилу, должна была находиться между орбитами Марса и Юпитера, на среднем расстоянии а=2,8 а.е. от солнца. Но разрозненные обзоры неба не приносили успеха, и поэтому 21 сентября 1800 г. несколько немецких астрономов во главе с К. Цахом решили организовать коллективные поиски. Они разделили весь поиск зодиакальных созвездий на 24 участка и распределили между собой для тщательных исследований. Но не успели они поступить к систематическим розыскам, как 1-го января 1871г. итальянский астроном Дж. Пиации (1746-1826) обнаружил в телескоп звездообразный объект седьмой звездной величины, медленно перемещавшийся по созвездию Тельца. Вычисленная К. Гаусом (1777-1855) орбита объекта оказалась планетой, соответствующей правилу Тициуса-Бодэ: большая полуось а=2,77 а.е. и эксцентриситет е=0,080. Вновь открытую планету Пиации назвал Церерой.

28 марта 1802 г. немецкий врач и астроном В.Ольберс (1758-1840) обнаружил вблизи Цереры еще одну планету (8m), названную Палладой (а=2,77 а.е., е=0,235). 2-го сентября 1804 г. была открыта третья планета, Юнона (а=2,67 а.е.), а 29 марта 1807 г.- 4, Веста (а=2,36 а.е.). Все вновь открытые планеты имели звездообразный вид, без дисков, свидетельствующий об их небольших геометрических размерах. Поэтому эти небесные тела назвали малыми планетами или, по предложению В. Гершеля, астероидами ( от греч. «астр» — звездный и «еидос»- вид).

К 1891 г. визуальными методами было обнаружено около 320 астероидов. В конце 1891 г. немецкий астроном М. Вольф (1863-1932) предложил фотографический метод поисков: при 2-3- часовой экспозиции изображения звезд на фотопластинке получались точечные, а след движущегося астероида — в виде небольшой черточки. Фотографические методы привели к резкому увеличению открытий астероидов. Особенно интенсивные исследования малых планет проводятся сейчас в Институте теоретической астрономии ( в Петербурге ) и в Крымской астрофизической обсерватории Академии наук России.

Астероидам, орбиты которых надежно определены, присваивают имя и порядковый номер. Таких астероидов сейчас известно свыше 3500, но в Солнечной системе значительно больше.

Из указанного числа известных астероидов астрономы Крымской астрофизической обсерватории открыли около 550, увековечив в их названиях имена известных людей.

Подавляющее большинство ( до 98% ) известных астероидов движется между орбитами Марса и Юпитера, на средних расстояниях от Солнца от 2,06 до 4,30 а.е. ( периоды обращения от 2,96 до 8,92 года). Однако встречаются астероиды с уникальными орбитами, и им присваиваются мужские имена, как правило из греческой мифологии.

Первые три из этих малых планет движутся вне пояса астероидов, причем в перигелии Икар подходит к Солнцу вдвое ближе Меркурия, а Гермес и Адонис — ближе Венеры. Они могут сближаться с Землейна расстоянии от 6 млн. до 23 млн. км, а Гермес в 1937 г. прошел вблизи Земли даже на расстоянии 580 тыс. км, т.е. всего лишь в полтора раза дальше Луны. Гидальго же в афелии уходит за орбиту Сатурна. Но Гидальго не является исключением. За последние годы открыто около 10 астероидов, перигелии которых расположены вблизи орбит планет земной группы, а афелии — вблизи орбит Юпитера. Такие орбиты характерны для комет семейства Юпитера и указывают на возможное общее происхождение астероидов и комет.

В 1977 г. обнаружен уникальный астероид, который обращается вокруг Солнца по орбите с большой полуосью а=13,70 а.е. и эксцентриситетом е=0,38, так что в перигелии (q=8,49 а.е.) он заходит внутрь орбиты Сатурна, а в афелии (Q=18,91 а.е.) приближается к орбите Урана. Он назван Хироном. По-видимому, существуют и другие подобные далекие астероиды, поиски которых продолжаются.

Блеск большинства известных астероидов во время противостояния от 7m до 16m, но есть и более слабые объекты. Самым ярким (до 6m ) является Веста.

Поперечники астероидов вычисляются по их блеску и отражательной способности в визуальных и инфракрасных лучах. Оказалось, что крупных астероидов не так уж много. Наиболее крупные — это Церера (поперечник 1000 км), Паллада (610 км), Веста (540 км) и Гигия (450 км). Только у 14 астероидов поперечники более 250 км, а у остальных меньше, вплоть до 0,7 км. У тел таких малых размеров не может быть сфероидальной формы, и все астероиды (кроме, может быть, наиболее крупных) представляют собой бесформенные глыбы.

Массы астероидов крайне различные: наибольшей, близкой к 1,5. 1021 кг (т.е. в 4 тыс. раз меньше массы земли), обладает Церера. Суммарная масса всех астероидов не превышает 0,001 массы Земли. Конечно, все эти небесные тела лишены атмосферы. У многих астероидов по регулярному изменению их блеска обнаружено осевое вращение.

В частности, период вращения Цереры равен 9,1 ч , а Паллады — 7,9ч .

Быстрее всех вращается Икар, за 2ч 16м .

Изучение отражательной способности многих астероидов позволило объединить их в три основные группы: темные, светлые и металлические. Поверхность темных астероидов отражает всего лишь до 5% падающего на нее солнечного света и состоит из веществ, сходными с черными базальтовыми и углистыми породами. Эти астероиды часто называют углистыми. Светлые астероиды отражают от 10% до 25% солнечного света, что роднит их поверхность с кремниевыми соединениями — это каменные астероиды. Металлические астероиды (их абсолютное меньшинство) тоже светлые, но по своим отражательным свойствам их поверхность похожа на железоникелевые сплавы. Такое подразделение астероидов подтверждается и химическим составом выпадающих на Землю метеоритов. Незначительное число изученных астероидов не относится ни к одной из трех основных групп.

Показательно, что в спектрах углистых астероидов обнаружена полоса поглощения воды (l= 3мкм). В частности, поверхность астероида Цереры состоит из минералов, похожих на земные глины и содержащих около 10% воды.

При небольших размерах и массах астероидов давление в их недрах невелико: даже у самых крупных астероидов оно не превышает 7 105

8 105 Гпа (700 — 800 атм) и не может вызвать разогрева их твердых холодных недр. Лишь поверхность астероидов очень слабо нагревается далеким от них Солнцем, но и эта незначительная энергия излучается в межпланетное пространство. Вычисленная по законам физики температура поверхности подавляющего большинства астероидов оказалась близкой к 150 — 170 К (-120...-100°С).

И только у немногих астероидов, которые проходят вблизи Солнца, поверхность в такие периоды сильно нагревается. Так, температура поверхности Икара повышается почти до 1000 К (+730°С), а при удалении от Солнца снова резко понижается.

Орбиты остальных астероидов подвержены значительным возмущениям от гравитационного воздействия больших планет, главным образом Юпитера. Особенно сильные возмущения испытывают небольшие астероиды, что приводит к столкновениям этих тел и их дроблению на соколки самых разнообразных размеров -б от сотен метров в поперечнике до пылинок.

В настоящее время физическая природа астероидов изучается, потому что по ней можно проследить эволюцию (развитие) вещества, из которого сформировалась Солнечная система.

2. Метеориты

В околоземном космическом пространстве движутся самые различные метеороиды (космические осколки больших астероидов и комет). Их скорости лежат в диапазоне от 11 до 72 км/с. Часто бывает так, что пути их движения пересекаются с орбитой Земли и они залетают в её атмосферу.

Метеориты — каменные или железные тела, падающие на Землю из межпланетного пространства. Падение метеоритов на Землю сопровождается звуковым, световым и механическим явлением. По небу проносится яркий огненный шар называемый болидом, сопровождаемый хвостом и разлетающимися искрами. После того как болид исчезает, через несколько секунд раздаются похожие на взрывы удары, называемые ударными волнами, которые иногда вызывают значительное сотрясение грунта и зданий.

Явления вторжения космических тел в атмосферу имеют три основные стадии:

1. Полёт в разреженной атмосфере (до высот около 80 км), где взаимодействие молекул воздуха носит карпускулярный характер. Частицы воздуха соударяются с телом, прилипают к нему или отражаются и передают ему часть своей энергии. Тело нагревается от непрерывной бомбардировки молекулами воздуха, но не испытывает заметного сопротивления, и его скорость остаётся почти неизменной. На этой стадии, однако, внешняя часть космического тела нагревается до тысячи градусов и выше. Здесь характерным параметром задачи является отношение длины свободного пробега к размеру тела L, которое называется числом Кнудсена Kn. В аэродинамике принято учитывать молекулярный подход к сопротивлению воздуха при Kn >0.1.

2. Полёт в атмосфере в режиме непрерывного обтекания тела потоком воздуха, то есть когда воздух считается сплошной средой и атомно-молекулярный характер его состава явно не учитывается. На этой стадии перед телом возникает головная ударная волна, за которой резко повышается давление и температура. Само тело нагревается за счет конвективной теплопередачи, а так же за счет радиационного нагрева. Температура может достигать несколько десятков тысяч градусов, а давление до сотен атмосфер. При резком торможении появляются значительные перегрузки. Возникают деформации тел, оплавление и испарение их поверхностей, унос массы набегающим воздушным потоком (абляция).

3. При приближении к поверхности Земли плотность воздуха растёт, сопротивление тела увеличивается, и оно либо практически останавливается на какой-либо высоте, либо продолжает путь до прямого столкновения с Землёй. При этом часто крупные тела разделяются на несколько частей, каждая из которых падает отдельно на Землю. При сильном торможении космической массы над Землёй сопровождающие его ударные волны продолжают своё движение к поверхности Земли, отражаются от неё и производят возмущения нижних слоёв атмосферы, а так же земной поверхности.

Процесс падения каждого метеороида индивидуален. Нет возможности в кратком рассказе описать все возможные особенности этого процесса.

«Найденных» метеоритов значительно больше, чем «упавших». Часто их находят туристы или крестьяне, работающие в поле. Поскольку метеориты имеют темный цвет и легко различимы на снегу, прекрасным местом для их поиска служат ледяные поля Антарктики, где уже найдены тысячи метеоритов. Впервые метеорит в Антарктике обнаружила в 1969 группа японских геологов, изучавших ледники. Они нашли 9 фрагментов, лежавших рядом, но относящихся к четырем разным типам метеоритов. Оказалось, что метеориты, упавшие на лед в разных местах, собираются там, где движущиеся со скоростью несколько метров в год ледниковые поля останавливаются, упираясь в горные хребты. Ветер разрушает и высушивает верхние слои льда (происходит его сухая возгонка – абляция), и метеориты концентрируются на поверхности ледника. Такие льды имеют голубоватый цвет и легко различимы с воздуха, чем и пользуются ученые при изучении мест, перспективных для сбора метеоритов.

Важное падение метеорита произошло в 1969 в Чиуауа (Мексика). Первый из множества крупных осколков был найден вблизи дома в деревеньке Пуэблито де Альенде, и, следуя традиции, все найденные фрагменты этого метеорита были объединены под именем Альенде. Падение метеорита Альенде совпало с началом лунной программы «Аполлон» и дало ученым возможность отработать методы анализа внеземных образцов. В последние годы установлено, что некоторые метеориты, содержащие белые обломки, внедренные в более темную материнскую породу, являются лунными фрагментами.

Метеорит Альенде относится к хондритам – важной подгруппе каменных метеоритов. Их называют так, потому что они содержат хондры (от греч. chondros, зёрнышко) – древнейшие сферические частицы, сконденсировавшиеся в протопланетной туманности и затем вошедшие в состав более поздних пород. Подобные метеориты позволяют оценивать возраст Солнечной системы и ее исходный состав. Богатые кальцием и алюминием включения метеорита Альенде, первыми сконденсировавшиеся из-за своей высокой температуры кипения, имеют измеренный по радиоактивному распаду возраст 4,559 ± 0,004 млрд. лет. Это наиболее точная оценка возраста Солнечной системы. К тому же все метеориты несут в себе «исторические записи», вызванные длительным влиянием на них галактических космических лучей, солнечного излучения и солнечного ветра. Изучив повреждения, нанесенные космическими лучами, можно сказать, как долго метеорит пребывал на орбите до того, как попал под защиту земной атмосферы.

Прямая связь между метеоритами и Солнцем следует из того факта, что элементный состав наиболее старых метеоритов – хондритов – точно повторяет состав солнечной фотосферы. Единственные элементы, содержание которых различается, – это летучие, такие, как водород и гелий, обильно испарявшиеся из метеоритов в ходе их остывания, а также литий, частично «сгоревший» на Солнце в ядерных реакциях. Понятия «солнечный состав» и «хондритный состав» используют как равнозначные при описании упомянутого выше «рецепта солнечного вещества». Каменные метеориты, состав которых отличается от солнечного, называют ахондритами.

3. Мелкие осколки.

Околосолнечное пространство заполнено мелкими частицами, источниками которых служат разрушающиеся ядра комет и столкновения тел, в основном, в поясе астероидов. Самые мелкие частицы постепенно приближаются к Солнцу в результате эффекта Пойнтинга – Робертсона (он заключается в том, что давление солнечного света на движущуюся частицу направлено не точно по линии Солнце – частица, а в результате аберрации света отклонено назад и поэтому тормозит движение частицы). Падение мелких частиц на Солнце компенсируется их постоянным воспроизводством, так что в плоскости эклиптики всегда существует скопление пыли, рассеивающее солнечные лучи. В самые темные ночи оно заметно в виде зодиакального света, тянущегося широкой полосой вдоль эклиптики на западе после захода Солнца и на востоке перед его восходом. Вблизи Солнца зодиакальный свет переходит в ложную корону (F -корона, от false – ложный), которая видна только при полном затмении. С ростом углового расстояния от Солнца яркость зодиакального света быстро падает, но в антисолнечной точке эклиптики она вновь усиливается, образуя противосияние; это вызвано тем, что мелкие пылевые частицы интенсивно отражают свет назад.

Время от времени метеороиды попадают в атмосферу Земли. Скорость их движения так велика (в среднем 40 км/с), что почти все они, кроме самых мелких и самых крупных, сгорают на высоте около 110 км, оставляя длинные светящиеся хвосты – метеоры, или падающие звезды. Многие метеороиды связаны с орбитами отдельных комет, поэтому метеоры наблюдаются чаще, когда Земля в определенное время года проходит вблизи таких орбит. Например, ежегодно в районе 12 августа наблюдается множество метеоров, поскольку Земля пересекает поток Персеиды, связанный с частицами, потерянными кометой 1862 III. Другой поток – Ориониды – в районе 20 октября связан с пылью от кометы Галлея.

Частицы размером менее 30 мкм могут затормозиться в атмосфере и упасть на землю, не сгорев; такие микрометеориты собирают для лабораторного анализа. Если частицы размером в несколько сантиметров и более состоят из достаточно плотного вещества, то они также не сгорают целиком и выпадают на поверхность Земли в виде метеоритов. Более 90% из них каменные; отличить их от земных пород может только специалист. Оставшиеся 10% метеоритов железные (в действительности они состоят из сплава железа и никеля).

Метеориты считаются осколками астероидов. Железные метеориты были когда-то в составе ядер этих тел, разрушенных соударениями. Возможно, некоторые рыхлые и богатые летучими веществами метеориты произошли от комет, но это маловероятно; скорее всего, крупные частицы комет сгорают в атмосфере, а сохраняются лишь мелкие. Учитывая, как трудно достигнуть Земли кометам и астероидам, ясно, сколь полезным является изучение метеоритов, самостоятельно «прибывших» на нашу планету из глубин Солнечной системы.

4. Кометы

Кометы являются самыми эффективными небесными телами в Солнечной системе. Кометы — это своеобразные космические айсберги, состоящие из замороженных газов, сложного химического состава, водяного льда и тугоплавкого минерального вещества в виде пыли и более крупных фрагментов.

Хотя кометы подобно астероидам движутся вокруг Солнца по коническим кривым, внешне они разительно отличаются от астероидов. Если астероиды светят отражённым солнечным светом и в поле зрения телескопа напоминают медленно движущиеся слабые звёздочки, то кометы интенсивно рассеивают солнечный свет в некоторых наиболее характерных для комет участках спектра, и поэтому многие кометы видны невооружённым глазом, хотя диаметры их ядер редко превышают 1 — 5 км.

Кометы интересуют многих учёных: астрономов, физиков, химиков, биологов, газодинамиков, историков и др. И это естественно. Ведь кометы подсказали ученым, что в межпланетном пространстве дует солнечный ветер; возможно кометы являются «виновниками» возникновения жизни на Земле, так как могли занести в атмосферу Земли сложные органические соединения. Кроме того, кометы, по-видимому, несут в себе ценную информацию о начальных стадиях протопланетного облака, из которого образовались также Солнце и планеты.

При первом знакомстве с яркой кометой может показаться, что хвост — самая главная часть кометы. Но если в этимологии слова «комета» хвост явился главной причиной для подобного наименования, то с физической точки зрения хвост является вторичным образованием, развившимся из довольно крохотного ядра, самой главной части кометы как физического объекта. Ядра комет — первопричина всего остального комплекса кометных явлений, которые до сих пор всё ещё не доступны телескопическим наблюдениям, так как они вуалируются окружающей их светящейся материей, непрерывно истекающей из ядер. Применяя большие увеличения, можно заглянуть в более глубокие слои светящейся вокруг ядра газо-пылевой оболочки, но и то, что остаётся, будет по своим размерам всё ещё значительно превышать истинные размеры ядра. Центральное сгущение, видимое в диффузной атмосфере кометы визуально и на фотографиях, называется фотометрическим ядром. Считается, что в центре его находится собственно ядро кометы, т.е. располагается центр масс кометы.

Туманная атмосфера, окружающая фотометрическое ядро и постепенно сходящая на нет, сливаясь с фоном неба, называется комой. Кома вместе с ядром составляют голову кометы. Вдали от Солнца голова выглядит симметричной, но с приближением к Солнцу она постепенно становится овальной, затем голова удлиняется ещё сильнее, и в противоположной от Солнца стороне из неё развивается хвост.

Итак, ядро — самая главная часть кометы. Однако, до сих пор нет единодушного мнения, что оно представляет собой на самом деле. Ещё во времена Бесселя и Лапласа существовало представление о ядре кометы как о твердом теле, состоящем из легко испаряющихся веществ типа льда или снега, быстро переходящих в газовую фазу под действием солнечного тепла. Эта ледяная классическая модель кометного ядра была существенно дополнена и разработана в последнее время. Наибольшим признанием среди исследователей комет пользуется разработанная Уиплом модель ядра — конгломерата из тугоплавких каменистых частиц и замороженной летучей компоненты (СН4, СО2, Н2О и др.). В таком ядре ледяные слои из замороженных газов чередуются с пылевыми слоями. По мере прогревания солнечным теплом газы типа испаряющегося «сухого льда» прорываются наружу, увлекая за собой облака пыли. Это позволяет, например, объяснить образование газовых и пылевых хвостов у комет, а также способность небольших ядер комет к активному газовыделению.

Головы комет при движении комет по орбите принимают разнообразные формы. Вдали от СОЛНЦА головы комет круглые, что объясняется слабым воздействием солнечных излучений на частицы головы, и её очертания определяются изотропным расширением кометного газа в межпланетное пространство. Это бесхвостые кометы, по внешнему виду напоминающие шаровые звездные скопления. Приближаясь к Солнцу, голова кометы принимает форму параболы или цепной линии. Параболическая форма головы объясняется «фонтанным» механизмом. Образование голов в форме цепной линии связано с плазменной природой кометной атмосферы и воздействием на неё солнечного ветра и с переносимым им магнитным полем.

Иногда голова кометы столь мала, что хвост кометы кажется выходящим непосредственно из ядра. Кроме изменения очертаний в головах комет то появляются, то исчезают различные структурные образования: галсы, оболочки, лучи, излияния из ядра и т.п.

Большие кометы с хвостами, далеко простиравшимися по небу, наблюдались с древнейших времен. Некогда предполагалось, что кометы принадлежат к числу атмосферных явлений. Это заблуждение опроверг Браге, который обнаружил, что комета 1577 года занимала одинаковое положение среди звёзд при наблюдениях из различных пунктов, и, следовательно, отстоит от нас дальше, чем Луна.

Движение комет по небу объяснил впервые Галлей (1705г.), который нашёл, что их орбиты близки к параболам. Он определил орбиты 24 ярких комет, причём оказалось, что кометы 1531 и 1682 г.г. имеют очень сходные орбиты. Отсюда Галлей сделал вывод, что эта одна и та же комета, которая движется вокруг Солнца по очень вытянутому эллипсу с периодом около 76 лет. Галлей предсказал, что в 1758 году она должна появиться вновь и в декабре 1758 года она действительно была обнаружена. Сам Галлей не дожил до этого времени и не мог увидеть, как блестяще подтвердилось его предсказание. Эта комета (одна из самых ярких) была названа кометой Галлея.

Кометы обозначаются по фамилиям лиц, их открывших. Кроме того, вновь открытой комете присваивается предварительное обозначение по году открытия с добавлением буквы, указывающей последовательность прохождения кометы через перигелий в данном году.

Лишь небольшая часть комет, наблюдаемых ежегодно, принадлежит к числу периодических, т.е. известных по своим прежним появлениям. Большая часть комет движется по очень вытянутым эллипсам, почти параболам. Периоды обращения их точно не известны, но есть основания полагать, что они достигают многих миллионов лет. Такие кометы удаляются от Солнца на расстояния, сравнимые с межзвездными. Плоскости их почти параболических орбит не концентрируются к плоскости эклиптики и распределены в пространстве случайным образом. Прямое направление движения встречается так же часто, как и обратное.

Периодические кометы движутся по менее вытянутым эллиптическим орбитам и имеют совсем иные характеристики. Из 40 комет, наблюдавшихся более, чем 1 раз, 35 имеют орбиты, наклоненные меньше, чем на 45^ к плоскости эклиптики. Только комета Галлея имеет орбиту с наклонением, большим 90^ и, следовательно, движется в обратном направлении. Среди короткопериодических (т.е. имеющих периоды 3 — 10 лет) комет выделяется «семейство Юпитера» большая группа комет, афелии которых удалены от Солнца на такое же расстояние, как орбита Юпитера. Предполагается, что «семейство Юпитера» образовалось в результате захвата планетой комет, которые двигались ранее по более вытянутым орбитам. В зависимости от взаимного расположения Юпитера и кометы эксцентриситет кометной орбиты может, как возрастать, так и уменьшаться. В первом случае происходит увеличение периода или даже переход на гиперболическую орбиту и потеря кометы Солнечной системой, во втором — уменьшение периода.

Орбиты периодических комет подвержены очень заметным изменениям. Иногда комета проходит вблизи Земли несколько раз, а потом притяжением планет-гигантов отбрасывается на более удаленную орбиту и становится ненаблюдаемой. В других случаях, наоборот, комета, ранее никогда не наблюдавшаяся, становится видимой из-за того, что она прошла вблизи Юпитера или Сатурна и резко изменила орбиту. Кроме подобных резких изменений, известных лишь для ограниченного числа объектов, орбиты всех комет испытывают постепенные изменения.

Изменения орбит не являются единственной возможной причиной исчезновения комет. Достоверно установлено, что кометы быстро разрушаются. Яркость короткопериодических комет ослабевает со временем, а в некоторых случаях процесс разрушения наблюдался почти непосредственно. Классическим примером является комета Биэли. Она была открыта в 1772 году и наблюдалась в 1813, 1826 и 1832. г.г. В 1845 году размеры кометы оказались увеличенными, а в январе 1846г. наблюдатели с удивлением обнаружили две очень близкие кометы вместо одной. Были вычислены относительные движения обеих комет, и оказалось, что комета Биэли разделилась на две ещё около года назад, но вначале компоненты проектировались один на другой, и разделение было замечено не сразу. Комета Биэли наблюдалась ещё один раз, причём один компонент много слабее другого, и больше её найти не удалось. Зато неоднократно наблюдался метеорный поток, орбита которого совпадала с орбитой кометы Биэли.

При решении вопроса о происхождении комет нельзя обойтись без знания химического состава вещества, из которого сложено кометное ядро. Казалось бы, что может быть проще? Нужно сфотографировать побольше спектров комет, расшифровать их — и химический состав кометных ядер нам сразу же станет известным. Однако, дело обстоит не так просто, как кажется на первый взгляд. Спектр фотометрического ядра может быть просто отражённым солнечным или эмиссионным молекулярным спектром. Отражённый солнечный спектр является непрерывным и ничего не сообщает о химическом составе той области, от которой он отразился — ядра или пылевой атмосферы, окружающей ядро. Эмиссионный газовый спектр несёт информацию о химическом составе газовой атмосферы, окружающей ядро, и тоже ничего не говорит нам о химическом составе поверхностного слоя ядра, так как излучающие в видимой области молекулы, такие как С2, СN, СH, МH, ОН и др., являются вторичными, дочерними молекулами — «обломками» более сложных молекул или молекулярных комплексов, из которых складывается кометное ядро. Эти сложные родительские молекулы, испаряясь в околоядерное пространство, быстро подвергаются разрушительному действию солнечного ветра и фотонов или распадаются или диссоциируются на более простые молекулы, эмиссионные спектры которых и удаётся наблюдать от комет. Сами родительские молекулы дают непрерывный спектр.

Первым наблюдал и описал спектр головы кометы итальянец Донати. На фоне слабого непрерывного спектра кометы 1864 он увидел три широкие светящиеся полосы: голубого, зелёного и жёлтого цвета. Как оказалось это стечение принадлежало молекулам углерода С2, в изобилии оказавшегося в кометной атмосфере. Эти эмиссионные полосы молекул С2 получили название полос Свана, по имени ученого, занимавшегося исследованием спектра углерода. Первая щелевая спектрограмма головы Большой Кометы 1881 была получена англичанином Хеггинсом, который обнаружил в спектре излучение химически активного радикала циана СN.

Вдали от Солнца, на расстоянии 11 а.е., приближающаяся комета выглядит небольшим туманным пятнышком, порой с признаками начинающегося образования хвоста. Спектр, полученный от кометы, находящейся на таком расстоянии, и вплоть до расстояния 3-4 а.е., является непрерывным, т.к. на таких больших расстояниях эмиссионный спектр не возбуждается из-за слабого фотонного и корпускулярного солнечного излучения.

Этот спектр образуется в результате отражения солнечного света от пылевых частиц или в результате его рассеивания на многоатомных молекулах или молекулярных комплексах. На расстоянии около 3 а.е. от Солнца, т.е. когда кометное ядро пересекает пояс астероидов, в спектре появляется первая эмиссионная полоса молекулы циана, которая наблюдается почти во всей голове кометы. На расстоянии 2 а.е. возбуждаются уже излучения трёхатомных молекул С3 и NН3, которые наблюдаются в более ограниченной области головы кометы вблизи ядра, чем все усиливающиеся излучения СN. На расстоянии 1,8 а.е. появляются излучения углерода — полосы Свана, которые сразу становятся заметными во всей голове кометы: и вблизи ядра и у границ видимой головы.

Механизм свечения кометных молекул был расшифрован ещё в 1911г. К.Шварцшильдом и Е.Кроном, которые, изучая эмиссионные спектры кометы Галлея (1910), пришли к заключению, что молекулы кометных атмосфер резонансно переизлучают солнечный свет. Это свечение аналогично резонансному свечению паров натрия в известных опытах Ауда, который первый заметил, что при осещении светом, имеющим частоту желтого дублета натрия, пары натрия сами начинают светиться на той же частоте характерным жёлтым светом. Это — механизм резонансной флуоресценции, являющийся частым случаем более общего механизма люминесценции. Всем известно свечение люминесцентных ламп над витринами магазинов, в лампах дневного света и т.п. Аналогичный механизм заставляет светиться и газы в кометах.

Для объяснения свечения зеленой и красной кислородных линий (аналогичные линии наблюдаются и в спектрах полярных сияний) привлекались различные механизмы: электронный удар, диссоциативная рекомбинация и фотодиссациация. Электронный удар, однако, не в состоянии объяснить более высокую интенсивность зелёной линии в некоторых кометах по сравнению с красной. Поэтому больше предпочтения отдаётся механизму фотодиссоциации, в пользу которого говорит распределение яркости в голове кометы. Тем не менее, этот вопрос ещё окончательно не решён и поиски истинного механизма свечения атомов в кометах продолжаются. До сих пор остается нерешённым вопрос о родительских, первичных молекулах, из которых состоит кометное ядро, а этот вопрос очень важен, так как именно химизм ядер предопределяет необычно высокую активность комет, способных из весьма малых по размерам ядер развивать гигантские атмосферы и хвосты, превосходящие по своим размерам все известные тела в Солнечной системе.

5. Поиск планет в Солнечной системе.

Не раз высказывались предположения о возможности существования планеты, более близкой к Солнцу, чем Меркурий. Леверье (1811–1877), предсказавший открытие Нептуна, исследовал аномалии в движении перигелия орбиты Меркурия и на основе этого предсказал существование внутри его орбиты новой неизвестной планеты. Вскоре появилось сообщение о ее наблюдении и планете даже присвоили имя – Вулкан. Но открытие не подтвердилось.

В 1977 американский астроном Коуэл открыл очень слабый объект, который окрестили «десятой планетой». Но для планеты объект оказался слишком мал (ок. 200 км). Его назвали Хироном и отнесли к астероидам, среди которых он был тогда самым далеким: афелий его орбиты удален на 18,9 а.е. и почти касается орбиты Урана, а перигелий лежит сразу за орбитой Сатурна на расстоянии 8,5 а.е. от Солнца. При наклоне орбиты всего 7° он действительно может близко подходить к Сатурну и Урану. Вычисления показывают, что такая орбита неустойчива: Хирон либо столкнется с планетой, либо будет выброшен из Солнечной системы.

Время от времени публикуются теоретические предсказания о существовании крупных планет за орбитой Плутона, но до сих пор они не подтверждались. Анализ кометных орбит показывает, что до расстояния 75 а.е. планет крупнее Земли за Плутоном нет. Однако вполне возможно существование в этой области большого количества малых планет, обнаружить которые не просто. Существование этого скопления занептуновых тел подозревалось уже давно и даже получило название – пояс Койпера, по имени известного американского исследователя планет. Тем не менее, обнаружить первые объекты в нем удалось лишь недавно. В 1992–1994 было открыто 17 малых планет за орбитой Нептуна. Из них 8 движутся на расстояниях 40–45 а.е. от Солнца, т.е. даже за орбитой Плутона.

Ввиду большой удаленности блеск этих объектов чрезвычайно слаб; для их поиска годятся лишь крупнейшие телескопы мира. Поэтому до сих пор систематически просмотрено всего около 3 квадратных градусов небесной сферы, т.е. 0,01% ее площади. Поэтому ожидается, что за орбитой Нептуна могут существовать десятки тысяч объектов, подобных обнаруженным, и миллионы более мелких, диаметром 5–10 км. Судя по оценкам, это скопление малых тел в сотни раз массивнее пояса астероидов, расположенного между Юпитером и Марсом, но уступает по массе гигантскому кометному облаку Оорта.

Объекты за Нептуном пока трудно отнести к какому-либо классу малых тел Солнечной системы – к астероидам или к ядрам комет. Новооткрытые тела имеют размер 100–200 км и довольно красную поверхность, что указывает на ее древний состав и возможное присутствие органических соединений. Тела «пояса Койпера» в последнее время обнаруживают весьма часто (к концу 1999 их открыто ок. 200). Некоторые планетологи считают, что Плутон было бы правильнее называть не «самой маленькой планетой», а «крупнейшим телом пояса Койпера».

Литература

1. В.А. Браштейн “Планеты и их наблюдение” Москва “Наука” 1979 год.

2. С. Доул “Планеты для людей” Москва “Наука” 1974 год.

3. К.И. Чурюмов “Кометы и их наблюдение” Москва “Наука” 1980 год.

4. Е.Л. Кринов “Железный дождь” Москва “Наука” 1981 год.

5. К.А. Куликов, Н.С. Сидоренков “Планета Земля” Москва “Наука”

6. Б.А. Воронцов — Вельяминов “Очерки о Вселенной” Москва “Наука”

7. Н.П. Ерпылеев “Энциклопедический словарь юного астронома” Москва “Педагогика” 1986 год.

8. Е.П.Левитан “Астрономия” Москва “Просвещение” 1994 год

www.ronl.ru

Реферат Малые тела Солнечной системы

Малые тела Солнечной системы.

Астероиды.

Если начертить план орбит планет, то окажется, что расстояния планет от Солнца возрастают приблизительно в геометрической прогрессии. Данная закономерность получила название правила Тициуса - Боде по именам обнаруживших её немецких учёных. Этот план в общем довольно правильно даёт значения средних расстояний планет от Солнца в астрономических единицах. Обращает на себя внимание тот факт, что между Марсом и Юпитером имеется промежуток: планеты, соответствующей пятому члену ряда, нет. Астрономы более трёх десятков лет с досадой и надеждой взирали на эту неувязку. Реальность здесь нарушала математическую гармонию.

В ночь на 1 января 1801 г. на обсерватории в Палермо (остров Сицилия) астроном Джузеппе Пиацци, занимаясь составлением каталога звёзд в созвездии Близнецов, обнаружил слабую звёздочку примерно 7-й звёздной величины, которая отсутствовала на звёздных картах. Через несколько дней учёный к удивлению своему заметил, что звёздочка движется, причём так, как должна перемещаться по небу планета, расположенная дальше Марса. К сожалению, сначала болезнь, потом неблагоприятные условия наблюдений прервали работу Пиацци. В результате слабый небесный объект затерялся среди звёзд. Об открытии узнал молодой немецкий математик Карл Фридрих Гаусс. Он разработал новый метод, позволявший по немногим наблюдениям рассчитать точную эллиптическую орбиту небесного тела и затем вычислить его положение на будущее время. Это стало большим достижением в области небесной механики. Через год утерянную планету нашли в предсказанном месте и больше уже не теряли. Пиацци предложил назвать её Церерой - по имени древнеримской богини плодородия, покровительницы Сицилии. Вдохновлённые успехом, европейские астрономы следили за движением Цереры (самый крупный астероид из всех обнаруженных - его диаметр 933 км) и неожиданно в марте 1802 г. вблизи неё обнаружили ещё одну похожую маленькую планету. Ей дали имя Паллада в честь древнегреческой богини Афины Паллады. Удивительным оказалось то, что среднее расстояние от Солнца обеих планет практически совпадает и составляет 2,8 а. е. Именно на этом расстоянии должна была бы обращаться пятая планета (между Марсом и Юпитером) в соответствии с правилом Тициуса - Боде. В 1804 г была открыта третья представительница этой семьи, получившая имя Юнона, а в 1807 г - четвёртая, Веста. Все они были настолько малы, что даже при тысячекратных увеличениях выглядели слабыми звёздочками, не имеющими заметного диска. Поэтому Уильям Гершель предложил называть новые планеты астероидами, то есть "звездоподобными". В последующие годы усовершенствование телескопов и изобретение фотографии вызвали всё увеличивающийся поток открытий астероидов. К 1880 г. их было известно около 200, в 1923 г. замечен тысячный, на 1980 г. в списки занесено почти 2500. По данным на 1991 г., постоянные номера в каталогах и названия получили 4б4б астероидов, сейчас их известно значительно больше. Пока открыты лишь самые крупные астероиды. Мелких - ещё многие миллионы.

Пояс астероидов.

Орбиты 98% пронумерованных астероидов расположены между орбитами Марса и Юпитера. Их средние расстояния от Солнца составляют от 2,2 до 3,6 астрономических единиц. Они образуют так называемый главный пояс астероидов. Все астероиды, как и большие планеты, движутся в прямом направлении. Периоды их обращения вокруг Солнца составляют, в зависимости от расстояния, от трёх до девяти лет. Нетрудно сосчитать, что линейная скорость приблизительно равна 20 км/с. Орбиты многих астероидов заметно вытянуты. Эксцентриситеты редко превышают 0,4. Большинство орбит располагается близко к плоскости эклиптики, т. е. к плоскости орбиты Земли. Наклоны обычно составляют несколько градусов, однако бывают и исключения. Так, орбита Цереры имеет наклон 35°, известны и большие наклонения. Если на макете Солнечной системы орбиты астероидов изобразить проволочными кольцами, то получится рыхлый ажурный тор хаотически переплетённых в пространстве эллипсов.

Астероиды вблизи Земли.

Возможно, нам, жителям Земли, наиболее важно знать астероиды, орбиты которых близко подходят к орбите нашей планеты. Обычно выделяют три семейства сближающихся с Землёй астероидов: 1221 Амур, 1862 Аполлон, 2962 Атон. К семейству Амура относятся астероиды, орбиты которых в перигелии почти касаются орбиты Земли. "Аполлонцы" пересекают земную орбиту с внешней стороны, их перигелийное расстояние меньше 1 астрономической единицы. "Атонцы" имеют орбиты с большой полуосью меньше земной и пересекают земную орбиту изнутри. Представители всех указанных семейств могут встретиться с Землёй. Что же касается близких прохождений, то они случаются нередко.

Астероиды на орбите Юпитера.

Основное количество астероидов сосредоточено в главном поясе, но имеются важные исключения. Задолго до открытия первого астероида французский математик Жозеф Луи Лагранж изучал так называемую задачу трёх тел, то есть исследовал, как движутся три тела под действием сил тяготения. Задача очень сложна и в общем виде не решена до сих пор. Однако Лагранжу удалось найти, что в системе трёх гравитируюших тел (Солнце - планета - малое тело) существуют пять точек, где движение малого тела оказывается устойчивым. Две из этих точек находятся на орбите планеты, образуя с ней и Солнцем равносторонние треугольники. Спустя много лет, уже в XX в., теоретические построения воплотились в реальность. Вблизи лагранжевых точек на орбите Юпитера было открыто около двух десятков астероидов, которым дали имена героев Троянской войны. Астероиды-"греки" (Ахилл, Аякс, Одиссей и др.) опережают Юпитер на 60°, "трояны" (Приам, Эней, Троил и др.) следуют на таком же расстоянии сзади. Согласно оценкам, число астероидов около точек Лагранжа может достигать нескольких сот.

Астероиды за орбитой Юпитера.

Долгое время не было известно астероидов, орбиты которых целиком лежали бы за пределами орбиты Юпитера. Но в 1977 г. удалось обнаружить такую малую планету - это 2060 Хирон. Наблюдения показали, что его перигелий лежит внутри орбиты Сатурна, а афелий - почти у самой орбиты Урана, на далёких, холодных и тёмных окраинах планетной системы. Расстояние Хирона в перигелии 8,51 а. е., а в афелии - 18,9 а. е. Были обнаружены и более дальние астероиды. Предполагается, что они образуют второй, внешний пояс астероидов (пояс Койпера).

Размеры и вещественный состав астероидов.

Чтобы узнать размер какого-либо астрономического объекта (если расстояние до него известно), необходимо измерить угол, под которым он виден с Земли. Однако не случайно астероиды называются малыми планетами. Даже в крупные телескопы при отличных атмосферных условиях, применяя очень сложные, трудоёмкие методики, удаётся получить довольно нечёткие очертания дисков лишь нескольких самых крупных астероидов. Гораздо эффективнее оказался фотометрический метод. Существуют весьма точные приборы, измеряющие блеск, т. е. звёздную величину небесного светила. Кроме того, хорошо известна освещённость, создаваемая Солнцем на астероиде. При прочих равных условиях блеск астероида определяется площадью его диска. Необходимо, правда, знать, какую долю света отражает данная поверхность. Эта отражательная способность называется альбедо. Разработаны методы его определения по поляризации света астероидов, а также по различию яркости в видимой области спектра и в инфракрасном диапазоне. В результате измерений и расчётов получены размеры самых крупных астероидов. Считается, что астероидов с диаметрами более 200 км три десятка. Почти все они наверняка известны. Малых планет с поперечниками от 80 до 200 км, вероятно, около 800. С уменьшением размеров число астероидов быстро возрастает. Фотометрические исследования показали, что астероиды сильно различаются по степени черноты вещества, слагающего их поверхность. 52 Европа, в частности, имеет альбедо 0,03. Это соответствует тёмному веществу, по цвету похожему на сажу. Подобные тёмные астероиды условно называют углистыми и относят к классу Ц. Астероиды другого класса (класса С) условно именуются каменными, так как они, по-видимому, напоминают глубинные горные породы Земли. Альбедо С-астероидов значительно выше. К примеру, у 44 Низы оно достигает 0,38. Это самый светлый астероид. Изучение спектров отражения и поляриметрия позволили выделить ещё один класс - металлические, или М-астероиды. Вероятно, на их поверхности присутствуют выходы металла, например никелистого железа, как у некоторых метеоритов. С помощью весьма чувствительных фотометров были исследованы периодические изменения яркости астероидов. По форме кривой блеска можно судить о периоде вращения астероида и о положении оси вращения. Периоды встречаются самые разные - от нескольких часов до сотен часов. Изучение кривой блеска позволяет также сделать определённые выводы о форме астероидов. Большинство из них имеет неправильную, обломочную форму. Лишь самые крупные приближаются к шару. Характер изменения блеска некоторых астероидов даёт основание предполагать, что у них есть спутники. Некоторые из малых планет, возможно, являются близкими двойными системами или даже перекатывающимися по поверхности друг друга телами. Но достоверные сведения об астероидах могут дать только наблюдения с близкого расстояния - с космических аппаратов. Такой опыт уже имеется. 29 октября 1991 г. американский космический аппарат "Галилео" передал на Землю изображение астероида 951 Гаспра. Снимок сделан с расстояния 16 тыс. километров. На нём хорошо просматриваются угловато-сглаженная форма астероида и его кратерированная поверхность. Уверенно можно определить размеры: 12 х 16 км. 28 августа 1993 г. "Галилео" прошёл мимо астероида 243 Ида и получил столь же информативный снимок. На фотографии виден ещё один крошечный астероид, который получил имя Дактиль, - по-видимому, спутник Иды.

Кометы.

В Солнечной системе кроме больших и малых планет существуют и другие небесные тела. Прежде всего это кометы, которые еще называют хвостатыми звездами. Это небольшие, размером в несколько километров, глыбы из камня и льда. По законам Кеплера кометы, подобно прочим телам Солнечной системы, движутся по эллиптическим орбитам. Но их орбиты очень вытянуты, так что самая удаленная от Солнца точка обычно расположена намного дальше орбиты самой далекой планеты - Плутона.

Когда комета из холодной глубины космоса приближается к Солнцу, она становится видна даже невооруженным глазом. По мере приближения к Солнцу его сильное излучение начинает нагревать тело кометы и замерзшие газы испаряются. Они расширяются, окутывая твердое тело кометы и образуя ее гигантскую газовую "голову". Солнечное излучение так сильно воздействует на газ, что часть его выдувается из головы кометы и образует кометный "хвост", сопровождающий ее на всем пути вблизи Солнца. Большинство комет появляется только один раз и затем навсегда исчезает в глубинах Солнечной системы, там, откуда они пришли. Но есть и исключения - периодические кометы. Размеры орбит большинства комет в тысячи раз больше поперечника планетной системы. Вблизи афелиев своих орбит кометы находятся большую часть времени, так что на далеких окраинах Солнечной системы существует облако комет - так называемое облако Оорта. Его происхождение связано, по-видимому, с гравитационным выбросом ледяных тел из зоны планет - гигантов во время их образования. Облако Оорта содержит миллиарды кометных ядер. У всех комет при их движении в области, занятой планетами, орбиты изменяются под действием притяжения планет. При этом среди комет, пришедших с периферии облака Оорта, около половины приобретает гиперболические орбиты и теряется в межзвездном пространстве. У других, наоборот, размеры орбит уменьшаются, и они начинают чаще возвращаться к Солнцу. Изменения орбит бывают особенно велики при тесных сближениях комет с планетами-гигантами. Известно около 100 короткопериодических комет, которые приближаются к Солнцу через несколько лет или десятков лет и поэтому сравнительно быстро растрачивают вещество своего ядра. Орбиты комет скрещиваются с орбитами планет, поэтому изредка должны происходить столкновения комет с планетами. Часть кратеров на Луне, Меркурии, Марсе и других телах образовались в результате ударов ядер комет.

Комета Галлея.

В 1705 году Эдмонд Галлей, используя Ньютоновские законы движения, предсказал, что комета, которую наблюдали в 1531, 1607 и 1682 годах, должна возвратиться в 1758 году (что, увы, было уже после его смерти). Комета действительно возвратилась, как было предсказано, и позже была названа в его честь. Cредний период обращения кометы Галлея вокруг Солнца равен 76 годам. Последнее ее прохождение через через перигелий наблюдалось в феврале 1986 года. Ядро кометы Галлея имеет размеры приблизительно 16x8x8 километров. Вопреки ожиданиям, оно очень темное: его альбедо составляет всего лишь 0.03, что делает его еще более темным, чем каменный уголь. Таким образом, ядро кометы Галлея является одним из самых темных объектов в Солнечной системе. Плотность ядра кометы Галлея очень низкая, всего около 0.1 грамма на кубич. см, что говорит о том, что оно имеет пористую структуру, поскольку состоит в основном из пыли со льдом. Комета Галлея вернется во внутреннюю Солнечную систему в следующий раз в 2061 году.

Комета Шумейкера – Леви.

Комета Шумейкера-Леви была открыта Евгением и Кэролин Шумейкерами и Дэвидом Леви в 1993 году. Вскоре после их открытия было определено, орбита кометы проходит очень близко к Юпитеру. В 1992 году комета была захвачена Юпитером внутрь области предела Роша. Предел Роша - это минимальный радиус круговой орбиты, на которой спутник не разрушается под действием притяжения центрального тела (приливных сил). Комета разрушилась на отдельные фрагменты, которые рассредоточились на несколько миллионов километров вдоль ее орбиты. Размер и масса первоначального тела кометы и ее отдельных фрагментов неизвестны. По оценкам ученых размеры кометы составляли от 2 до 10 км в диаметре. Между 16 июля 1994 года и 22 июля 1994 года фрагменты вошли в верхние слои атмосферы Юпитера. Это было первым случаем, когда ученые имели возможность наблюдать столкновение двух внеземных тел. Cтолкновение наблюдалось с помощью больших наземных телескопов, тысяч малых и любительских телескопов и космическим кораблем “Галилео”. Последствия столкновения были видны на Юпитере еще почти в течение года после этого события.

Комета Хиакутаке.

Первые месяцы 1996 года ознаменовались открытием новой кометы - кометы Хиакутаке, которая на протяжении нескольких недель являлась одним из наиболее ярких объектов на небесной сфере. Она была открыта, когда была удалена от Земли на расстояние в 300 млн. км. Предварительные данные не исключают возможности того, что предыдущий визит этой кометы в солнечную систему происходил 10-20 тысяч лет тому назад, однако окончательный ответ требует детальных исследований. Одной из основных особенностей кометы Хиакутаке является большой наклон ее орбиты к плоскости эклиптики. Этим определялись чрезвычайно удачные условия ее наблюдений. По мере приближения к Земле яркость кометы постоянно возрастала, и 23 марта комету можно было наблюдать даже невооруженным взглядом. С 23 по 27 марта 1996 года она быстро переместилась из созвездия Волопаса в созвездие Большой Медведицы и далее - к Полярной звезде. На минимальном расстоянии в 17 млн. км от Земли комета Хиакутаке находилась 25 марта 1996 года, двигаясь со скоростью 50 км/сек. В настоящее время она удаляется от Солнца.

Метеоры и метеориты.

Метеором называется световое явление, возникающее на высоте от 130 до 80 км при вторжении в земную атмосферу частиц - метеорных тел из межпланетного пространства. Скорости движения метеорных тел по отношению к Земле могут быть различными - от 11 до 75 км/сек в зависимости от того, догоняет ли метеорное тело Землю при ее обращении вокруг Солнца или же движется ей навстречу. На протяжении суток можно зарегистрировать около 28 000 метеоритов. Масса метеорного тела, вызывающего такое явление, составляет всего 4.6 грамма. Кроме единичных (спорадических) метеоров несколько раз в год можно наблюдать целые метеорные потоки (метеорные дожди). И если обычно за один час наблюдатель регистрирует 5-15 метеоритов, то во время метеорного дождя - 100, 1000 и даже до 10 000. Это означает, что в межпланетном пространстве движутся целые рои метеорных частиц. Метеорные потоки на протяжении нескольких ночей появляются примерно в одной и той же области неба. Если их следы продолжить назад, то они пересекутся в одной точке, которая называется радиантом метеорного потока. Источником практически всех малых метеорных частиц являются, по-видимому, кометы. Крупные метеорные тела имеют астероидное происхождение. В отдельных случаях крупное метеорное тело при своем движении в атмосфере не успевает испариться и достигает поверхности Земли. Этот остаток метеорного тела называется метеоритом. На протяжении года на Землю выпадает примерно 2000 метеоритов. В зависимости от химического состава метеориты подразделяются на каменные хондриты (их относительное количество 85.7%), каменные ахондриты (7.1%), железные (5.7%) и железо-каменные метеориты (1.5%). Хондрами называют мелкие круглые частицы серого цвета, часто с коричневым оттенком, обильно вкрапленные в каменную массу. Железные метеориты практически полностью состоят из никелистого железа. Из расчетов следует, что наблюдаемая структура железных метеоритов образуется в случае, если в интервале температур примерно от 600 до 400 С вещество охлаждается со скоростью 1 - 10 градусов С за миллион лет. Каменные метеориты, в которых нет хондр, называются ахондритами. Анализ показал, что в хондрах содержатся практически все химические элементы. Крупнейший из известных метеоритов находится на месте падения в пустыне Адрар (Западная Африка), его вес оценивается в 100 000 тонн. Второй по величине железный метеорит Гоба, весом 60 тонн, находится в Юго-Западной Африке, третий, весом 50 тонн, хранится в Нью-йоркском музее естественной истории. Если в атмосферу Земли влетает метеорное тело, вес которого превышает 1 000 000 тонн, то оно углубляется в грунт на 4-5 своих диаметров, вся его огромная кинетическая энергия превращается в тепло. Возникает сильнейший взрыв, при котором метеорное тело в значительной степени испаряется. На месте взрыва образуется воронка - кратер. Одним из наиболее эффектных является кратер в штате Аризона (США). Его диаметр составляет 1200 м, а глубина - 175 м; вал кратера поднят над окружающей пустыней на высоту около 37 метров. Возраст этого кратера - около 5000 лет.

1)Хондрит (каменный метеорит).

2)Железный метеорит.

3)Ахондрит (каменный метеорит, не содержащий хондр).

1) и 4)Комета Галлея.

2)Комета Хиакутаке.

3)Комета Хейла-Боппа.

5)Последовательные стадии падения кометы Шумейкера-Леви 9 на Юпитер.

Реферат Звездное небо Звездное небо во все времена занимало воображение людей. Почему зажигаются звезды? Сколько их сияет в ночи? Далеко ли они от нас? Есть ли границы у звездной Вселенной? С глубокой древности человек задумывался над этими и многими другими вопросами, стремился понять, и осмыслить устройство того большого мира, в котором мы живем.

Реферат Планета Марс Марс – от греческого Mas – мужская сила – бог войны, в римском пантеоне почитался как отец римского народа, охранитель полей и стад, позднее – покровитель конных состязаний. Марс – четвертая планета Солнечной системы. Сияющий кроваво-красный диск, увиденный в телескоп, наверняка ужаснул астронома, открывшего эту планету. Поэтому ее так и назвали.

Реферат Происхождение и развитие солнечной системы Груша Мария Владимировна ТЕМА : Происхождение и развитие солнечной системы РЕФЕРАТ Владивосток 2001 г. Содержание : космогонические ГИПОТЕЗЫ ПРОИСХОЖДЕНИЯ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ Паршаков Евгений Афанасьевич. Происхождение и развитие Солнечной системы (http://parshakov.chat.ru/) [1]

Реферат Строение солнечной системы Солнечная система представляет собой группу небесных тел, весьма различных по своим размерам и физическому строению. В эту группу входят: Солнце, Девять больших планет, вместе с 61 спутником, более 100000 планет (астероидов) , порядка десяти комет, а также бесчисленное множество метеорных тел движущихся как роями так и в виде отдельных частиц.

Реферат Планеты гиганты Далеко за орбитой Марса (самой дальней от Солнца планеты земной группы) и главным поясом астероидов мы встречаем четырех гигантов: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Их часто обсуждают вместе, и во многих отношениях это логично, хотя пара Юпитер - Сатурн сильно отличается от пары Уран - Нептун, и каждая планета обладает собственными уникальными характеристиками.

Реферат Обзор солнечной системы Солнечная система представляет собой группу небесных тел, весьма различных по своим размерам и физическому строению. В эту группу входят: Солнце, Девять больших планет, вместе с 61 спутником, более 100000 планет (астероидов) , порядка десяти комет, а также бесчисленное множество метеорных тел движущихся как роями так и в виде отдельных частиц.

Реферат Форма, размеры и движения Земли и их геофизические следствия. Гравитационное поле Земли Тема: « Форма , размеры и движения Земли и их геофизические следствия. Гравитационное поле Земли. Основные характеристики, их изменения по широте, глубине и высоте над поверхностью Земли. Гравитационные аномалии. » Солнечная система включает девять крупных планет, которые со своими 57 спутниками обращаются вокруг массивной звезды по эллиптическим орбитам (рис. 1).

Выступление: Солнечная система Давным-давно люди смотрели в небо и видели звезды, только звезды, россыпи сверкающих алмазов. И каждую ночь они собирались вместе под необъятных размеров лоскутом черного бархата, усеянном миллионами звезд. Вся их жизнь была наполнена сказкой... Сказкой, которой нет конца, ибо все бесконечно. И каждый день в одно и тоже время тускнели алмазы, скрываясь под пеленой Нового Дня.

Реферат Физическое строение Солнца образование всех тел Солнечной системы и создало те условия, которые привели к возникновению и развитию жизни на Земле. Его масса в 333 000 раз больше массы Земли и в 750 раз больше массы всех других планет, вместе взятых. За 5 миллиардов лет существования Солнца уже около половины водорода в его центральной части превратилось в гелий.

Реферат Является ли Плутон планетой? Астрономия, как никакая другая область человеческого знания, нуждается в тесном международном сотрудничестве. На протяжении истории этой древнейшей науки мы находим много примеров разнообразных контактов между учеными разных стран, плодотворного взаимодействия между ними при решении многочисленных задач, которые ставит перед исследователями Вселенная.

nreferat.ru

Доклад - Малые тела солнечной системы

Введение

1.  Астероиды

2.  Метеориты

3.  Мелкиеосколки

4.  Кометы

5. Поиск планет в Солнечнойсистеме

Литература

Введение

В Солнечнойсистеме кроме больших планет и их спутников движется множество так называемыхмалых тел: астероидов, комет и метеоритов. Малые тела Солнечной системы имеютразмеры от сотен микрон до сотен километров.

Астероиды. Сточки зрения физики астероиды или, как их еще называют, малые планеты — этоплотные и прочные тела. По составу и свойствам их можно условно разделить натри группы: каменные, железокаменные и железные. Астероид является холоднымтелом. Но он, как, например, и Луна, отражает солнечный свет, и поэтому мыможем наблюдать его в виде звездообразного объекта. Отсюда и происходитназвание «астероид», что в переводе с греческого означаетзвездообразный. Так как астероиды движутся вокруг Солнца, то их положение поотношению к звездам постоянно и довольно быстро меняется. По этомупервоначальному признаку наблюдатели и открывают астероиды.

Кометы, или«хвостатые звезды», известны с незапамятных времен. Комета — этосложное физическое явление, которое кратко можно описать с помощью несколькихпонятий. Ядро кометы представляет собой смесь или, как говорят, конгломератпылевых частиц, водяного льда и замерзших газов. Отношение содержания пыли кгазу в кометных ядрах составляет примерно 1:3. Размеры кометных ядер, по оценкеученых, заключены в интервале от 1 до 100 км. Сейчас дискутируется возможностьсуществования как более мелких, так и более крупных ядер. Известныекороткопериодические кометы имеют ядра размером от 2 до 10 км. Размер же ядраярчайшей кометы Хейли-Боппа, которая наблюдалась невооруженным глазом в 1996году, оценивается в 40 км.

Метеороид– это небольшое тело, обращающееся вокруг Солнца. Метеор – это метеороид, влетевшийв атмосферу планеты и раскалившийся до блеска. А если его остаток упал на поверхностьпланеты, его называют метеоритом. Метеорит считают «упавшим», если есть очевидцы,наблюдавшие его полет в атмосфере; в противном случае его называют «найденным».

Рассмотримвыше указанные малые тела Солнечной системы более подробно.

1.        Астероиды

Эти космические телаотличаются от планет прежде всего своими размерами. Так, самая большая измаленьких планет Церера имеет в поперечнике 995 км; следующая за ней (поразмеру): Палада-560 км, Хигея — 380 км, Психея — 240 км и т.д. Для сравненияможно указать, что наименьшая из больших планет Меркурий имеет диаметр 4878 км,т.е. в 5 раз превосходит -  поперечник Цереры, а массы их различаются во многиесотни раз.                                           

Общее число малых планет,доступных наблюдению современными телескопами, определяется в 40 тыс., но общаяих масса в 1 тыс. раз меньше массы Земли.

Движение малых планетвокруг Солнца происходит по эллиптическим орбитам, но более вытянутым (среднийэксцентриситет орбит у них 0,51), чем у больших планет, а наклон орбитальныхплоскостей к эклептике у них больше, чем у больших планет (средний угол 9,54).Основная масса планет вращается вокруг Солнца между орбитами Марса и Юпитера,образуя так называемый пояс астероидов. Но имеются и малые планеты, орбитыкоторых располагаются ближе к Солнцу, чем орбита Меркурия. Самые же далекиенаходятся за Юпитером и даже за Сатурном.

Исследователи космосавысказывают различные соображения о причине большой концентрации астероидов всравнительно узком пространстве межпланетной среды между орбитами Марса иЮпитера. Одной из наиболее распространенных гипотез происхождения тел пояса астероидовявляется представление о разрушении мифической планеты Фаэтон. Сама по себеидея о существовании планеты поддерживается многими учеными и даже как будтоподкреплена математическими расчетами. Однако необъяснимой остается причинаразрушения планеты. Высказываются различные предположения. Одни исследователисчитают, что разрушение Фаэтона произошло вследствии его столкновения скаким-то крупным телом. По мнению других, причинами распада планеты быливзрывные процессы в ее недрах. В настоящее время проблема происхождения теластероидного пояса входит составным элементом в обширную программу исследованийкосмоса на международном и национальных уровнях.

Среди малых планетвыделяется своеобразная группа тел, орбиты которых пересекаются с орбитойЗемли, а следовательно, имеется потенциальная возможность их столкновения снею. Планеты этой группы стали называть Apollo object, или просто Apollo(Wetherill, 1979). Впервые о существовании Apollo стало известно с 30-х годовтекущего столетия. В 1932 г. был обнаружен астероид. Его назвали

Apollo 1932 HA. Но он невозбудил особого интереса, хотя его название стало нарицательным для всехастероидов, пересекающих земную орбиту.

В 1937 г. космическоетело с поперечником приблизительно в 1 км прошло в 800 тыс. км от Земли и вдвукратном расстоянии от Луны. Впоследствии его назвали Гермес. На сегодняшнийдень выявлено 31 такое тело, и каждое из них получило собственное название.Размеры их поперечников колеблются от 1 до 8 км, а наклон орбитальныхплоскостей к эклиптике находиться в пределах от 1 до 68. Пять из них вращаютсяна орбитах между Землей и Марсом, а остальные 26 — между Марсом и Юпитером (Wetherill, 1979). Полагают, что из 40 тыс.Малых планет астероидного пояса с поперечником более 1 км может оказатьсянесколько сот Apollo. Поэтому столкновение таких небесныхтел с Землей вполне вероятно, но через весьма длительные интервалы времени.

Можно полагать, что раз встолетие одно из таких космических тел может пройти вблизи Земли на расстояниименьше, чем от нас до Луны, а раз за 250 тыс. лет может произойти столкновениеего с нашей планетой. Удар такого тела выделяет энергию равную 10 тыс.Водородных бомб каждая мощностью 10 Мт. При этом должен образоваться кратердиаметром около 20 км. Но такие случаи редки и за человеческую историюнеизвестны. Гермес относится к астероидам III класса, а ведь много таких тел и более крупногоразмера — II и I классов. Удар при столкновении их с Землей, естественно,будет еще более значительным.

Когда в 1781 г.  былоткрыт Уран  его средняя гелиоцентричекое расстояние оказалось соответствующимправилу Тициуса — Бодэ, то с 1789 г. начались поиски планеты, которая, согласноэтому правилу, должна была находиться между орбитами Марса и Юпитера, насреднем расстоянии а=2,8 а.е. от солнца. Но разрозненные обзоры неба неприносили успеха, и поэтому 21 сентября 1800 г. несколько немецких астрономовво главе с К. Цахом решили организовать коллективные поиски. Они разделили весьпоиск зодиакальных созвездий на 24 участка  и распределили между собой длятщательных исследований. Но не успели они поступить к систематическим розыскам,как 1-го января 1871г. итальянский астроном Дж. Пиации (1746-1826) обнаружил втелескоп звездообразный объект седьмой звездной величины, медленноперемещавшийся по созвездию Тельца. Вычисленная К. Гаусом (1777-1855) орбитаобъекта оказалась планетой, соответствующей правилу Тициуса-Бодэ: большаяполуось а=2,77 а.е. и эксцентриситет е=0,080. Вновь открытую планету Пиацииназвал Церерой.

28 марта 1802 г. немецкийврач и астроном В.Ольберс (1758-1840) обнаружил вблизи Цереры еще одну планету(8m), названную Палладой (а=2,77 а.е.,е=0,235). 2-го сентября 1804 г. была открыта третья планета, Юнона (а=2,67а.е.), а 29 марта 1807 г.- 4, Веста (а=2,36 а.е.). Все вновь открытые планетыимели звездообразный вид, без дисков, свидетельствующий об их небольшихгеометрических размерах. Поэтому эти небесные тела назвали малыми планетамиили, по предложению В. Гершеля, астероидами ( от греч. «астр» — звездный  и «еидос»- вид).

К 1891 г.  визуальными методами было обнаруженооколо 320 астероидов. В конце 1891 г. немецкий астроном М. Вольф (1863-1932)предложил фотографический метод поисков: при 2-3- часовой экспозицииизображения звезд на фотопластинке получались точечные, а след движущегосяастероида — в виде небольшой черточки. Фотографические методы привели к резкомуувеличению открытий астероидов. Особенно интенсивные исследования  малых планетпроводятся сейчас  в Институте теоретической астрономии ( в Петербурге ) и вКрымской астрофизической обсерватории  Академии наук России.

Астероидам, орбитыкоторых  надежно определены, присваивают имя и порядковый номер. Такихастероидов сейчас известно свыше 3500, но в Солнечной системе значительно больше.

Из указанного числаизвестных астероидов астрономы Крымской астрофизической обсерватории открылиоколо 550, увековечив в их названиях имена известных людей.

Подавляющее большинство (до 98% ) известных астероидов движется между орбитами Марса и  Юпитера, насредних расстояниях от Солнца от 2,06 до 4,30 а.е. ( периоды обращения от 2,96до 8,92 года). Однако встречаются астероиды с уникальными орбитами,  и имприсваиваются мужские имена, как правило из греческой мифологии.

Первые три из этих малыхпланет движутся вне пояса астероидов, причем в перигелии Икар подходит к Солнцувдвое ближе Меркурия, а Гермес и Адонис — ближе Венеры. Они могут сближаться сЗемлейна расстоянии от 6 млн. до 23 млн. км, а Гермес в 1937 г. прошел вблизиЗемли даже  на расстоянии 580 тыс. км, т.е. всего лишь в полтора раза дальшеЛуны. Гидальго же в афелии уходит за орбиту Сатурна. Но Гидальго не являетсяисключением. За последние годы открыто около 10 астероидов, перигелии которыхрасположены вблизи орбит планет земной группы, а афелии — вблизи орбит Юпитера.Такие орбиты характерны для комет семейства Юпитера и указывают на возможноеобщее происхождение астероидов и комет.

В 1977 г. обнаруженуникальный астероид, который обращается вокруг Солнца по орбите с большойполуосью а=13,70 а.е. и эксцентриситетом е=0,38, так что в перигелии (q=8,49а.е.) он заходит внутрь орбиты Сатурна, а в афелии (Q=18,91 а.е.) приближается к орбите Урана. Он назван Хироном.По-видимому, существуют и другие подобные далекие астероиды, поиски которыхпродолжаются.

Блеск большинстваизвестных астероидов во время противостояния от 7m до 16m, но есть и более слабые объекты. Самым ярким (до 6m) является Веста.

Поперечники астероидоввычисляются по их блеску и отражательной способности в визуальных иинфракрасных лучах. Оказалось, что крупных астероидов не так уж много. Наиболеекрупные — это Церера (поперечник 1000 км), Паллада (610 км), Веста (540 км) иГигия (450 км). Только у 14 астероидов поперечники более 250 км, а у остальныхменьше, вплоть до 0,7 км. У тел   таких малых размеров не может бытьсфероидальной формы,  и все астероиды (кроме, может быть, наиболее крупных)представляют собой бесформенные глыбы.

Массы астероидов крайнеразличные: наибольшей,  близкой к 1,5.1021 кг(т.е. в 4 тыс. раз меньше массы земли), обладает Церера. Суммарная масса всехастероидов не превышает 0,001 массы Земли. Конечно, все эти небесные телалишены атмосферы. У многих  астероидов по регулярному изменению их блескаобнаружено осевое вращение.

 В частности, периодвращения Цереры равен 9,1 ч, а Паллады — 7,9ч .

Быстрее всех вращаетсяИкар, за 2ч 16м.

Изучение отражательнойспособности многих астероидов позволило объединить их в три основные группы:темные, светлые и металлические. Поверхность темных астероидов отражает всеголишь до 5% падающего на нее солнечного света и состоит из веществ, сходными счерными базальтовыми и углистыми породами. Эти астероиды часто называютуглистыми. Светлые астероиды отражают от 10% до 25% солнечного света, чтороднит их поверхность с кремниевыми соединениями — это каменные астероиды.Металлические астероиды (их абсолютное меньшинство) тоже светлые, но по своимотражательным свойствам их поверхность похожа на железоникелевые сплавы. Такоеподразделение астероидов подтверждается и химическим составом выпадающих наЗемлю метеоритов. Незначительное число изученных астероидов  не относится ни кодной из трех основных групп.

Показательно, что вспектрах  углистых астероидов обнаружена полоса поглощения воды (l= 3мкм). В частности, поверхностьастероида Цереры состоит из минералов, похожих на земные глины и содержащихоколо 10% воды.

При небольших размерах имассах астероидов давление в их недрах невелико:  даже у самых крупныхастероидов оно не превышает 7 105

8<sup/>105  Гпа(700 — 800 атм) и не может вызвать разогрева их твердых холодных недр. Лишьповерхность астероидов очень слабо нагревается далеким от них Солнцем, но и этанезначительная энергия излучается в межпланетное пространство. Вычисленная позаконам физики температура  поверхности подавляющего большинства астероидовоказалась близкой к 150 — 170 К (-120...-100°С).

   И только у немногихастероидов, которые проходят вблизи Солнца, поверхность в такие периоды сильнонагревается. Так, температура поверхности Икара повышается почти до 1000 К(+730°С), а при удалении от Солнца сноварезко понижается.

Орбиты остальныхастероидов подвержены значительным возмущениям от гравитационного воздействиябольших планет, главным образом Юпитера. Особенно сильные возмущения испытываютнебольшие астероиды, что приводит к столкновениям этих тел и их дроблению насоколки самых разнообразных размеров -б от сотен метров в поперечнике допылинок.

 В настоящеевремя физическая  природа  астероидов изучается, потому что по ней можно проследитьэволюцию (развитие) вещества, из которого сформировалась Солнечная система.

2.   Метеориты

В околоземномкосмическом пространстве движутся самые различные метеороиды (космические осколкибольших астероидов и комет). Их скорости лежат в диапазоне от 11 до 72 км/с.Часто бывает так, что пути их движения пересекаются с орбитой Земли и онизалетают в её атмосферу.

Метеориты — каменные или железные тела, падающие на Землю из межпланетного пространства.Падение метеоритов на Землю сопровождается звуковым, световым и механическимявлением. По небу проносится яркий огненный шар называемый болидом,сопровождаемый хвостом и разлетающимися  искрами. После того как болидисчезает, через несколько секунд раздаются похожие на взрывы удары, называемыеударными волнами, которые иногда вызывают значительное сотрясение грунта изданий.

Явления вторжения космических тел в атмосферу имеют триосновные стадии:

1. Полёт в разреженной атмосфере (до высот около 80 км), гдевзаимодействие молекул воздуха носит карпускулярный характер. Частицы воздухасоударяются с телом, прилипают к нему или отражаются и передают ему часть своейэнергии. Тело нагревается от непрерывной бомбардировки молекулами воздуха, ноне испытывает заметного сопротивления, и его скорость остаётся почтинеизменной. На этой стадии, однако, внешняя часть космического тела нагреваетсядо тысячи градусов и выше. Здесь характерным параметром задачи является отношениедлины свободного пробега к размеру тела L, которое называется числом Кнудсена Kn.В аэродинамике принято учитывать молекулярный подход к сопротивлению воздухапри Kn>0.1.

2. Полёт в атмосфере в режиме непрерывного обтекания телапотоком воздуха, то есть когда воздух считается сплошной средой иатомно-молекулярный характер его состава явно не учитывается. На этой стадииперед телом возникает головная ударная волна, за которой резко повышаетсядавление и температура. Само тело нагревается за счет конвективнойтеплопередачи, а так же за счет радиационного нагрева. Температура можетдостигать несколько десятков тысяч градусов, а давление до сотен атмосфер. Прирезком торможении появляются значительные перегрузки. Возникают деформации тел,оплавление и испарение их поверхностей, унос массы набегающим воздушным потоком(абляция).

3. При приближении к поверхности Земли плотность воздухарастёт, сопротивление тела увеличивается, и оно либо практическиостанавливается на какой-либо высоте, либо продолжает путь до прямогостолкновения с Землёй. При этом часто крупные тела разделяются на несколькочастей, каждая из которых падает отдельно на Землю. При сильном торможениикосмической массы над Землёй сопровождающие его ударные волны продолжают своёдвижение к поверхности Земли, отражаются от неё и производят возмущения нижнихслоёв атмосферы, а так же земной поверхности.

Процесспадения каждого метеороида индивидуален. Нет возможности в кратком рассказеописать все возможные особенности этого процесса.

«Найденных»метеоритов значительно больше, чем «упавших». Часто их находят туристы или крестьяне,работающие в поле. Поскольку метеориты имеют темный цвет и легко различимы на снегу,прекрасным местом для их поиска служат ледяные поля Антарктики, где уже найденытысячи метеоритов. Впервые метеорит в Антарктике обнаружила в 1969 группа японскихгеологов, изучавших ледники. Они нашли 9 фрагментов, лежавших рядом, но относящихсяк четырем разным типам метеоритов. Оказалось, что метеориты, упавшие на лед в разныхместах, собираются там, где движущиеся со скоростью несколько метров в год ледниковыеполя останавливаются, упираясь в горные хребты. Ветер разрушает и высушивает верхниеслои льда (происходит его сухая возгонка – абляция), и метеориты концентрируютсяна поверхности ледника. Такие льды имеют голубоватый цвет и легко различимы с воздуха,чем и пользуются ученые при изучении мест, перспективных для сбора метеоритов.

Важноепадение метеорита произошло в 1969 в Чиуауа (Мексика). Первый из множества крупныхосколков был найден вблизи дома в деревеньке Пуэблито де Альенде, и, следуя традиции,все найденные фрагменты этого метеорита были объединены под именем Альенде. Падениеметеорита Альенде совпало с началом лунной программы «Аполлон» и дало ученым возможностьотработать методы анализа внеземных образцов. В последние годы установлено, чтонекоторые метеориты, содержащие белые обломки, внедренные в более темную материнскуюпороду, являются лунными фрагментами.

МетеоритАльенде относится к хондритам – важной подгруппе каменных метеоритов. Их называюттак, потому что они содержат хондры (от греч. chondros, зёрнышко) – древнейшие сферическиечастицы, сконденсировавшиеся в протопланетной туманности и затем вошедшие в составболее поздних пород. Подобные метеориты позволяют оценивать возраст Солнечной системыи ее исходный состав. Богатые кальцием и алюминием включения метеорита Альенде,первыми сконденсировавшиеся из-за своей высокой температуры кипения, имеют измеренныйпо радиоактивному распаду возраст 4,559 ± 0,004 млрд. лет. Это наиболееточная оценка возраста Солнечной системы. К тому же все метеориты несут в себе «историческиезаписи», вызванные длительным влиянием на них галактических космических лучей, солнечногоизлучения и солнечного ветра. Изучив повреждения, нанесенные космическими лучами,можно сказать, как долго метеорит пребывал на орбите до того, как попал под защитуземной атмосферы.

Прямаясвязь между метеоритами и Солнцем следует из того факта, что элементный состав наиболеестарых метеоритов – хондритов – точно повторяет состав солнечной фотосферы. Единственныеэлементы, содержание которых различается, – это летучие, такие, как водород и гелий,обильно испарявшиеся из метеоритов в ходе их остывания, а также литий, частично«сгоревший» на Солнце в ядерных реакциях. Понятия «солнечный состав» и «хондритныйсостав» используют как равнозначные при описании упомянутого выше «рецепта солнечноговещества». Каменные метеориты, состав которых отличается от солнечного, называютахондритами.

3.   Мелкие осколки.

Околосолнечноепространство заполнено мелкими частицами, источниками которых служат разрушающиесяядра комет и столкновения тел, в основном, в поясе астероидов. Самые мелкие частицыпостепенно приближаются к Солнцу в результате эффекта Пойнтинга – Робертсона (онзаключается в том, что давление солнечного света на движущуюся частицу направленоне точно по линии Солнце – частица, а в результате аберрации света отклонено назади поэтому тормозит движение частицы). Падение мелких частиц на Солнце компенсируетсяих постоянным воспроизводством, так что в плоскости эклиптики всегда существуетскопление пыли, рассеивающее солнечные лучи. В самые темные ночи оно заметно в видезодиакального света, тянущегося широкой полосой вдоль эклиптики на западе послезахода Солнца и на востоке перед его восходом. Вблизи Солнца зодиакальный свет переходитв ложную корону (F-корона, от false – ложный), которая видна только при полномзатмении. С ростом углового расстояния от Солнца яркость зодиакального света быстропадает, но в антисолнечной точке эклиптики она вновь усиливается, образуя противосияние;это вызвано тем, что мелкие пылевые частицы интенсивно отражают свет назад.

Времяот времени метеороиды попадают в атмосферу Земли. Скорость их движения так велика(в среднем 40 км/с), что почти все они, кроме самых мелких и самых крупных, сгораютна высоте около 110 км, оставляя длинные светящиеся хвосты – метеоры, или падающиезвезды. Многие метеороиды связаны с орбитами отдельных комет, поэтому метеоры наблюдаютсячаще, когда Земля в определенное время года проходит вблизи таких орбит. Например,ежегодно в районе 12 августа наблюдается множество метеоров, поскольку Земля пересекаетпоток Персеиды, связанный с частицами, потерянными кометой 1862 III. Другой поток– Ориониды – в районе 20 октября связан с пылью от кометы Галлея.

Частицыразмером менее 30 мкм могут затормозиться в атмосфере и упасть на землю, не сгорев;такие микрометеориты собирают для лабораторного анализа. Если частицы размером внесколько сантиметров и более состоят из достаточно плотного вещества, то они такжене сгорают целиком и выпадают на поверхность Земли в виде метеоритов. Более 90%из них каменные; отличить их от земных пород может только специалист. Оставшиеся10% метеоритов железные (в действительности они состоят из сплава железа и никеля).

Метеоритысчитаются осколками астероидов. Железные метеориты были когда-то в составе ядерэтих тел, разрушенных соударениями. Возможно, некоторые рыхлые и богатые летучимивеществами метеориты произошли от комет, но это маловероятно; скорее всего, крупныечастицы комет сгорают в атмосфере, а сохраняются лишь мелкие. Учитывая, как труднодостигнуть Земли кометам и астероидам, ясно, сколь полезным является изучение метеоритов,самостоятельно «прибывших» на нашу планету из глубин Солнечной системы.

4.   Кометы

Кометы являются самымиэффективными небесными телами в Солнечной системе. Кометы — это своеобразныекосмические айсберги, состоящие из замороженных газов, сложного химическогосостава, водяного льда и тугоплавкого минерального вещества в виде пыли и болеекрупных фрагментов.

Хотя кометы подобно астероидам движутся вокругСолнца по коническим кривым, внешне они разительно отличаются от астероидов.Если астероиды светят отражённым солнечным светом и в поле зрения телескопанапоминают медленно движущиеся слабые звёздочки, то кометы интенсивнорассеивают солнечный свет в некоторых наиболее характерных для комет участкахспектра, и поэтому многие кометы видны невооружённым глазом, хотя диаметры ихядер редко превышают 1 — 5 км.

Кометы интересуют многихучёных: астрономов, физиков, химиков, биологов, газодинамиков, историков и др.И это естественно. Ведь кометы подсказали ученым, что в межпланетномпространстве дует солнечный ветер; возможно кометы являются«виновниками» возникновения жизни на Земле, так как могли занести ватмосферу Земли сложные органические соединения. Кроме того, кометы,по-видимому, несут в себе ценную информацию о начальных стадиях протопланетногооблака, из которого образовались также Солнце и планеты.

При первом знакомстве с яркой кометой можетпоказаться, что хвост — самая главная часть кометы. Но если в этимологии слова«комета» хвост явился главной причиной для подобного наименования, тос физической точки зрения хвост является вторичным образованием, развившимся издовольно крохотного ядра, самой главной части кометы как физического объекта.Ядра комет — первопричина всего остального комплекса кометных явлений, которыедо сих пор всё ещё не доступны телескопическим наблюдениям, так как онивуалируются окружающей их светящейся материей, непрерывно истекающей из ядер.Применяя большие увеличения, можно заглянуть в более глубокие слои светящейсявокруг ядра газо-пылевой оболочки, но и то, что остаётся, будет по своимразмерам всё ещё значительно превышать истинные размеры ядра. Центральноесгущение, видимое в диффузной атмосфере кометы визуально и на фотографиях,называется фотометрическим ядром. Считается, что в центре его находитсясобственно ядро кометы, т.е. располагается центр масс кометы.

Туманная атмосфера, окружающаяфотометрическое ядро и постепенно сходящая на нет, сливаясь с фоном неба,называется комой. Кома вместе с ядром составляют голову кометы. Вдали от Солнцаголова выглядит симметричной, но с приближением к Солнцу она постепенностановится овальной, затем голова удлиняется ещё сильнее, и в противоположнойот Солнца стороне из неё развивается хвост.

Итак, ядро — самаяглавная часть кометы. Однако, до сих пор нет единодушного мнения, что онопредставляет собой на самом деле. Ещё во времена Бесселя и Лапласа существовалопредставление о ядре кометы как о твердом теле, состоящем из легко испаряющихсявеществ типа льда или снега, быстро переходящих в газовую фазу под действиемсолнечного тепла. Эта ледяная классическая модель кометного ядра быласущественно дополнена и разработана в последнее время. Наибольшим признаниемсреди исследователей комет пользуется разработанная Уиплом модель ядра — конгломерата из тугоплавких каменистых частиц и замороженной летучей компоненты(СН4, СО2, Н2О и др.). В таком ядре ледяные слои из замороженных газовчередуются с пылевыми слоями. По мере прогревания солнечным теплом газы типаиспаряющегося «сухого льда» прорываются наружу, увлекая за собойоблака пыли. Это позволяет, например, объяснить образование газовых и пылевыххвостов у комет, а также способность небольших ядер комет к активномугазовыделению.

Головы комет при движении комет по орбите принимаютразнообразные формы. Вдали от СОЛНЦА головы комет круглые, что объясняетсяслабым воздействием солнечных излучений на частицы головы, и её очертанияопределяются изотропным расширением кометного газа в межпланетное пространство.Это бесхвостые кометы, по внешнему виду напоминающие шаровые звездныескопления. Приближаясь к Солнцу, голова кометы принимает форму параболы или цепнойлинии. Параболическая форма головы объясняется «фонтанным»механизмом. Образование голов в форме цепной линии связано с плазменнойприродой кометной атмосферы и воздействием на неё солнечного ветра и спереносимым им магнитным полем.

Иногда голова кометыстоль мала, что хвост кометы кажется выходящим непосредственно из ядра. Кромеизменения очертаний в головах комет то появляются, то исчезают различныеструктурные образования: галсы, оболочки, лучи, излияния из ядра и т.п.

Большие кометы схвостами, далеко простиравшимися по небу, наблюдались с древнейших времен.Некогда предполагалось, что кометы принадлежат к числу атмосферных явлений. Этозаблуждение опроверг Браге, который обнаружил, что комета 1577 года занималаодинаковое положение среди звёзд при наблюдениях из различных пунктов, и,следовательно, отстоит от нас дальше, чем Луна.

Движение комет по небуобъяснил впервые Галлей (1705г.), который нашёл, что их орбиты близки кпараболам. Он определил орбиты 24 ярких комет, причём оказалось, что кометы 1531и 1682 г.г. имеют очень сходные орбиты. Отсюда Галлей сделал вывод, что этаодна и та же комета, которая движется вокруг Солнца по очень вытянутому эллипсус периодом около 76 лет. Галлей предсказал, что в 1758 году она должнапоявиться вновь и в декабре 1758 года она действительно была обнаружена. СамГаллей не дожил до этого времени и не мог увидеть, как блестяще подтвердилосьего предсказание. Эта комета (одна из самых ярких) была названа кометой Галлея.

Кометы обозначаются пофамилиям лиц, их открывших. Кроме того, вновь открытой комете присваиваетсяпредварительное обозначение по году открытия с добавлением буквы, указывающейпоследовательность прохождения кометы через перигелий в данном году.

Лишь небольшая частькомет, наблюдаемых ежегодно, принадлежит к числу периодических, т.е. известныхпо своим прежним появлениям. Большая часть комет движется по очень вытянутымэллипсам, почти параболам. Периоды обращения их точно не известны, но естьоснования полагать, что они достигают многих миллионов лет. Такие кометыудаляются от Солнца на расстояния, сравнимые с межзвездными. Плоскости их почтипараболических орбит не концентрируются к плоскости эклиптики и распределены впространстве случайным образом. Прямое направление движения встречается так жечасто, как и обратное.

Периодические кометы движутся по менее вытянутымэллиптическим орбитам и имеют совсем иные характеристики. Из 40 комет,наблюдавшихся более, чем 1 раз, 35 имеют орбиты, наклоненные меньше, чем на 45^к плоскости эклиптики. Только комета Галлея имеет орбиту с наклонением, большим90^ и, следовательно, движется в обратном направлении. Средикороткопериодических (т.е. имеющих периоды 3 — 10 лет) комет выделяется«семейство Юпитера» большая группа комет, афелии которых удалены от Солнцана такое же расстояние, как орбита Юпитера. Предполагается, что «семействоЮпитера» образовалось в результате захвата планетой комет, которыедвигались ранее по более вытянутым орбитам. В зависимости от взаимногорасположения Юпитера и кометы эксцентриситет кометной орбиты может, каквозрастать, так и уменьшаться. В первом случае происходит увеличение периодаили даже переход на гиперболическую орбиту и потеря кометы Солнечной системой,во втором — уменьшение периода.

Орбиты периодическихкомет подвержены очень заметным изменениям. Иногда комета проходит вблизи Землинесколько раз, а потом притяжением планет-гигантов отбрасывается на болееудаленную орбиту и становится ненаблюдаемой. В других случаях, наоборот,комета, ранее никогда не наблюдавшаяся, становится видимой из-за того, что онапрошла вблизи Юпитера или Сатурна и резко изменила орбиту. Кроме подобныхрезких изменений, известных лишь для ограниченного числа объектов, орбиты всехкомет испытывают постепенные изменения.

Измененияорбит не являются единственной возможной причиной исчезновения комет.Достоверно установлено, что кометы быстро разрушаются. Яркостькороткопериодических комет ослабевает со временем, а в некоторых случаяхпроцесс разрушения наблюдался почти непосредственно. Классическим примером являетсякомета Биэли. Она была открыта в 1772 году и наблюдалась в 1813, 1826 и 1832.г.г. В 1845 году размеры кометы оказались увеличенными, а в январе 1846г.наблюдатели с удивлением обнаружили две очень близкие кометы вместо одной. Быливычислены относительные движения обеих комет, и оказалось, что комета Биэлиразделилась на две ещё около года назад, но вначале компоненты проектировалисьодин на другой, и разделение было замечено не сразу. Комета Биэли наблюдаласьещё один раз, причём один компонент много слабее другого, и больше её найти неудалось. Зато неоднократно наблюдался метеорный поток, орбита которогосовпадала с орбитой кометы Биэли.

При решениивопроса о происхождении комет нельзя обойтись без знания химического состававещества, из которого сложено кометное ядро. Казалось бы, что может быть проще?Нужно сфотографировать побольше спектров комет, расшифровать их — и химическийсостав кометных ядер нам сразу же станет известным. Однако, дело обстоит не такпросто, как кажется на первый взгляд. Спектр фотометрического ядра может бытьпросто отражённым солнечным или эмиссионным молекулярным спектром. Отражённыйсолнечный спектр является непрерывным и ничего не сообщает о химическом составетой области, от которой он отразился — ядра или пылевой атмосферы, окружающейядро. Эмиссионный газовый спектр несёт информацию о химическом составе газовойатмосферы, окружающей ядро, и тоже ничего не говорит нам о химическом составеповерхностного слоя ядра, так как излучающие в видимой области молекулы, такиекак С2, СN, СH, МH, ОНи др., являются вторичными, дочерними молекулами — «обломками» болеесложных молекул или молекулярных комплексов, из которых складывается кометноеядро. Эти сложные родительские молекулы, испаряясь в околоядерное пространство,быстро подвергаются разрушительному действию солнечного ветра и фотонов илираспадаются или диссоциируются на более простые молекулы, эмиссионные спектрыкоторых и удаётся наблюдать от комет. Сами родительские молекулы даютнепрерывный спектр.

Первым наблюдал и описалспектр головы кометы итальянец Донати. На фоне слабого непрерывного спектракометы 1864 он увидел три широкие светящиеся полосы: голубого, зелёного ижёлтого цвета. Как оказалось это стечение принадлежало молекулам углерода С2, визобилии оказавшегося в кометной атмосфере. Эти эмиссионные полосы молекул С2получили название полос Свана, по имени ученого, занимавшегося исследованиемспектра углерода. Первая щелевая спектрограмма головы Большой Кометы 1881 былаполучена англичанином Хеггинсом, который обнаружил в спектре излучениехимически активного радикала циана СN.

Вдали от Солнца, нарасстоянии 11 а.е., приближающаяся комета выглядит небольшим туманнымпятнышком, порой с признаками начинающегося образования хвоста. Спектр,полученный от кометы, находящейся на таком расстоянии, и вплоть до расстояния3-4 а.е., является непрерывным, т.к. на таких больших расстояниях эмиссионныйспектр не возбуждается из-за слабого фотонного и корпускулярного солнечногоизлучения.

Этот спектр образуется врезультате отражения солнечного света от пылевых частиц или в результате егорассеивания на многоатомных молекулах или молекулярных комплексах. Нарасстоянии около 3 а.е. от Солнца, т.е. когда кометное ядро пересекает поясастероидов, в спектре появляется первая эмиссионная полоса молекулы циана,которая наблюдается почти во всей голове кометы. На расстоянии 2 а.е.возбуждаются уже излучения трёхатомных молекул С3 и NН3, которые наблюдаются в более ограниченной области головыкометы вблизи ядра, чем все усиливающиеся излучения СN. На расстоянии 1,8 а.е. появляются излучения углерода — полосы Свана, которые сразу становятся заметными во всей голове кометы: ивблизи ядра и у границ видимой головы.

Механизмсвечения кометных молекул был расшифрован ещё в 1911г. К.Шварцшильдом иЕ.Кроном, которые, изучая эмиссионные спектры кометы Галлея (1910), пришли кзаключению, что молекулы кометных атмосфер резонансно переизлучают солнечныйсвет. Это свечение аналогично резонансному свечению паров натрия в известныхопытах Ауда, который первый заметил, что при осещении светом, имеющим частотужелтого дублета натрия, пары натрия сами начинают светиться на той же частотехарактерным жёлтым светом. Это — механизм резонансной флуоресценции, являющийсячастым случаем более общего механизма люминесценции. Всем известно свечениелюминесцентных ламп над витринами магазинов, в лампах дневного света и т.п.Аналогичный механизм заставляет светиться и газы в кометах.

Дляобъяснения свечения зеленой и красной кислородных линий (аналогичные линиинаблюдаются и в спектрах полярных сияний) привлекались различные механизмы:электронный удар, диссоциативная рекомбинация и фотодиссациация. Электронныйудар, однако, не в состоянии объяснить более высокую интенсивность зелёнойлинии в некоторых кометах по сравнению с красной. Поэтому больше предпочтенияотдаётся механизму фотодиссоциации, в пользу которого говорит распределениеяркости в голове кометы. Тем не менее, этот вопрос ещё окончательно не решён ипоиски истинного механизма свечения атомов в кометах продолжаются. До сих поростается нерешённым вопрос о родительских, первичных молекулах, из которыхсостоит кометное ядро, а этот вопрос очень важен, так как именно химизм ядерпредопределяет необычно высокую активность комет, способных из весьма малых поразмерам ядер развивать гигантские атмосферы и хвосты, превосходящие по своимразмерам все известные тела в Солнечной системе.

5.Поиск планет в Солнечной системе.

Не раз высказывалисьпредположения о возможности существования планеты, более близкой к Солнцу, чем Меркурий.Леверье (1811–1877), предсказавший открытие Нептуна, исследовал аномалии в движенииперигелия орбиты Меркурия и на основе этого предсказал существование внутри егоорбиты новой неизвестной планеты. Вскоре появилось сообщение о ее наблюдении и планетедаже присвоили имя – Вулкан. Но открытие не подтвердилось.

В1977 американский астроном Коуэл открыл очень слабый объект, который окрестили «десятойпланетой». Но для планеты объект оказался слишком мал (ок. 200 км). Его назвалиХироном и отнесли к астероидам, среди которых он был тогда самым далеким: афелийего орбиты удален на 18,9 а.е. и почти касается орбиты Урана, а перигелий лежитсразу за орбитой Сатурна на расстоянии 8,5 а.е. от Солнца. При наклоне орбиты всего7°он действительно может близко подходить к Сатурну и Урану. Вычисления показывают,что такая орбита неустойчива: Хирон либо столкнется с планетой, либо будет выброшениз Солнечной системы.

Времяот времени публикуются теоретические предсказания о существовании крупных планетза орбитой Плутона, но до сих пор они не подтверждались. Анализ кометных орбит показывает,что до расстояния 75 а.е. планет крупнее Земли за Плутоном нет. Однако вполне возможносуществование в этой области большого количества малых планет, обнаружить которыене просто. Существование этого скопления занептуновых тел подозревалось уже давнои даже получило название – пояс Койпера, по имени известного американского исследователяпланет. Тем не менее, обнаружить первые объекты в нем удалось лишь недавно. В1992–1994 было открыто 17 малых планет за орбитой Нептуна. Из них 8 движутся нарасстояниях 40–45 а.е. от Солнца, т.е. даже за орбитой Плутона.

Ввидубольшой удаленности блеск этих объектов чрезвычайно слаб; для их поиска годятсялишь крупнейшие телескопы мира. Поэтому до сих пор систематически просмотрено всегооколо 3 квадратных градусов небесной сферы, т.е. 0,01% ее площади. Поэтому ожидается,что за орбитой Нептуна могут существовать десятки тысяч объектов, подобных обнаруженным,и миллионы более мелких, диаметром 5–10 км. Судя по оценкам, это скопление малыхтел в сотни раз массивнее пояса астероидов, расположенного между Юпитером и Марсом,но уступает по массе гигантскому кометному облаку Оорта.

Объектыза Нептуном пока трудно отнести к какому-либо классу малых тел Солнечной системы– к астероидам или к ядрам комет. Новооткрытые тела имеют размер 100–200 км и довольнокрасную поверхность, что указывает на ее древний состав и возможное присутствиеорганических соединений. Тела «пояса Койпера» в последнее время обнаруживают весьмачасто (к концу 1999 их открыто ок. 200). Некоторые планетологи считают, что Плутонбыло бы правильнее называть не «самой маленькой планетой», а «крупнейшим телом поясаКойпера».

Литература

1.  В.А. Браштейн“Планеты и их наблюдение” Москва  “Наука” 1979 год.

2.  С. Доул “Планетыдля людей” Москва  “Наука” 1974 год.

3.  К.И. Чурюмов“Кометы и их наблюдение” Москва  “Наука” 1980 год.

4.  Е.Л. Кринов“Железный дождь” Москва  “Наука” 1981 год.

5.  К.А. Куликов,Н.С. Сидоренков “Планета Земля” Москва  “Наука”

6.  Б.А. Воронцов — Вельяминов “Очерки о Вселенной” Москва  “Наука”

7.  Н.П. Ерпылеев“Энциклопедический словарь юного астронома” Москва  “Педагогика” 1986 год.

8.   Е.П.Левитан “Астрономия”Москва  “Просвещение” 1994 год

www.ronl.ru

Доклад по теме "Малые тела Солнечной системы"

Тема: Малые тела Солнечной системы

Цели урока:

1. Узнать какие небесные тела называют: малыми телами Солнечной системы, астероидами, астероидными телами, метеорами, метеоритами, кометами, карликовыми планетами, метеороидными телами.

2. Соотношения между расположением, размерами и массой малых тел в Солнечной системе.

Демонстрационный материал: Видео (астероиды, кометы).

Самостоятельная деятельность учащихся: Выполнение самостоятельной работы.

Мировоззренческий аспект урока: Развивать навыки логического мышления учащихся и научного подхода к изучению формирования объектов Солнечной системы.

План урока:

Краткое содержание урока

Формы использования

планетария

Время, мин

Приемы и методы

I. Вводная беседа. Актуализация темы

2

Беседа с учащимися

II. Изучение нового материала:

Демонстрация видео

27

Объяснение учителя

III. Рефлексия

5

Ответы на вопросы учащихся

IV. Выполнение заданий по карточкам (дифференцированная форма контроля)

10

V. Домашнее задание

1

Запись на доске учителя

Конспект урока.

К малым телам Солнечной системы относят астероиды, метеорные тела, кометы. Астероиды имеют размеры менее тысячи км. Более мелкие тела, чем астероиды, называются «метеороидами» или метеороидными телами, они могут иметь размеры порядка нескольких метров и даже меньше.

Астероиды

Астероид – это небольшое планетоподобное тело Солнечной системы, размером от нескольких метров до тысячи километров, астероиды часто называют малыми планетами (но не карликовыми планетами).

Астероиды

Большинство орбит астероидов сконцентрировано в главном поясе астероидов между орбитами Марса и Юпитера на расстояниях от 2,0 до 3,6 а. е. (1 а.е. ≈ 149 597 870,691 км) от Солнца. Общая масса астероидов оценивается примерно в 1/1000 массы Земли.

История открытия астероидов

В 1766 году Иоганном Даниелем Тициусом, а в 1772 году независимо от него Иоганном Элертом Боде, была подмечена закономерность в ряде чисел, выражающих средние расстояния планет от Солнца, так называемое правило Тициуса – Боде:

a = 0,1∙(3∙2n – 2 + 4) а. е.,

где n = 1 для Меркурия, 2 для Венеры, 3 для Земли и так далее. В полученном ряду цифр место для пятой планеты отсутствовало. В 1781 году был открыт Уран. Формула для него предсказывала 19,6 а. е. Действительное значение среднего расстояния составило 19,19 а. е. Таким образом, правило давало практически правильные результаты для больших полуосей орбит.

Правило Тициуса-Боде

1 января 1801 года итальянский астроном Джузеппе Пиацци случайно открыл звезду, прямое восхождение и склонение которой заметно изменялось за сутки наблюдений. Гаусс вычислил орбиту этого астрономического объекта, большая полуось которого оказалась равной 2,77 а. е. Таким образом стало ясно, что этот объект расположен между Марсом и Юпитером. Этот объект был назван Церерой в честь древнеримской богини плодородия. Так астрономы открыли новый тип объектов в Солнечной системе, позже названный астероидами.

Затем открытия посыпались как из рога изобилия. Наблюдая за движением Цереры, немецкий врач Генрих Вильгельм Ольберс в 1802 году, увлекавшийся астрономией, открыл новый астероид, который назвали Паллада в честь древнегреческой богини Афины Паллады. В 1804 году была открыта Юнона, в 1807 году – Веста. Фридрих Вильгельм Гершель предложил назвать маленькие планеты астероидами. Астероид по-гречески означает «звездообразный».

Если посмотреть на график, то видно, что числу 5 соответствует именно пояс астероидов. В 1804 году Ольберс высказал знаменитую гипотезу о разрыве гипотетической планеты Фаэтон между Марсом и Юпитером и образования астероидов – ее обломков.

Фантастический взрыв Фаэтона

К концу XIX века было известно уже несколько астероидов. В настоящее время известны орбиты нескольких десятков тысяч астероидов главного пояса астероидов.

С 2006 года первый найденный астероид Церера отнесен к карликовым планетам. Таким образом, самый крупный астероид – Паллада главного пояса астероидов имеет размеры примерно 538 км. В настоящее время параметры орбит известны примерно у 10000 астероидов. Крупнейшие среди астероидов - Паллада (538 км), Веста (526 км) и Гигия (450 км). Астероид Церера с 2006 года относится к карликовым планетам. Считается, что число астероидов размером более 200 км порядка тридцати.

Вначале малым планетам давали названия древнегреческих богинь и богов, после того, как все имена были использованы, астероиды стали называть женскими именами всех народов мира. Но и это быстро закончилось, поэтому часто перед именем стоит номер.

Астероиды вблизи Земли

Опасные космические объекты, такие как астероиды, орбиты которых пересекают орбиту Земли, представляют серьезную угрозу существованию человеческой цивилизации при столкновении Земли с астероидом.

Столкновение крупного астероида с планетой.

Среди астероидов выделяют семейства астероидов с примерно одинаковыми характеристиками. Самые важные среди таких – астероиды, орбиты которых лежат вблизи Земли. Число астероидов, пересекающих орбиту Земли, и имеющих диаметр более 1 км, примерно 500. Таких семейств три: семейство астероида 1862 Аполлон, семейство астероида 1221 Амур, семейство астероида 2962 Атон. Орбиты астероидов семейства 1221 Амур в перигелии почти касаются орбиты Земли.

Группа астероида Амур Группа астероида Аполлон

За последние годы крупные астероиды пролетали неоднократно, вызывая страх и тревогу. В 1936 году астероид Адонис пролетел в 2 млн.км от Земли, в 1937 г. Астероид Гермес пролетел на расстоянии 800 тыс.км от Земли. В 1996 г. Астероид Таутатис пролетел на расстоянии 450 тыс.км от Земли.

Астероид Таутатис.

Значительная часть астероидов основного пояса движутся по устойчивым, стабильным орбитам, которые мало изменились за последние 4,5 млрд лет, поэтому столкновений с такими астероидами практически маловероятны.

Но орбиты астероидов могут измениться при приближении к планетам-гигантам, при столкновении с другими астероидами и кометами, поэтому орбиты астероидов могут изменяться.

Американским астрономом Р. Бинзелом была разработана качественная шкала оценки опасности столкновения с Землей астероидов и комет, подобная шкале Рихтера, используемой для градации опасности землетрясений. В 1999 г. шкала была утверждена Международным Астрономическим Союзом.

Оценка опасности столкновения Земли с астероидами и кометами

События, не имеющие последствий (Белая Зона)

0

Вероятность столкновения в ближайшие десятилетия равна 0. К этой же категории событий относятся столкновения с объектами, которые не смогут достигнуть поверхности Земли, сгорев в ее атмосфере.

Заслуживающие внимания (Зеленая Зона)

1

Вероятность столкновения крайне низка, порядка вероятности случайного столкновения Земли с объектом такого же размера. (скорее всего, слежения подобные тела в ближайшие десятилетия с Землей не встретятся)

Вызывающие беспокойство (Желтая Зона)

2

Близкий, но не являющийся чем-то необычным, пролет. Столкновение очень маловероятно. (подобные события происходят нередко)

3

Близко пролетающее тело, вероятность столкновения 1% или выше. Столкновение способно вызвать только локальные разрушения.

4

Близкий пролет с вероятностью столкновения 1% или более. Столкновение способно вызвать региональные разрушения.

Явно угрожающие события (Оранжевая Зона)

5

Близкий пролет, который может с существенной вероятностью вызвать столкновение, приводящее к региональной катастрофе.

6

Близкий пролет, который с существенной вероятностью может вызвать столкновение, приводящее к катастрофе с вероятными глобальными последствиями.

7

Близкий пролет, который с существенной вероятностью может вызвать столкновение, приводящее к катастрофе с неизбежными глобальными последствиями.

Неизбежное столкновение (Красная Зона)

8

Столкновение приводящее к локальным разрушениям. Такие столкновения с Землей происходят от одного раза в 50 лет до раза в 1000 лет.

9

Столкновение приводящее к региональным разрушениям. Такие события происходят от одного раза в 10000 лет до одного раза в 100000 лет.

10

Столкновение приводящее к глобальной катастрофе с изменением климата. Такие события случаются один раз в 100000 лет или реже.

По различным оценкам велика вероятность падения на Землю астероида диаметром около 1 км раз в 100 тыс. лет. Но наиболее велика вероятность встречи Земли с более мелкими небесными объектами.

Двойные астероиды

Открыто несколько двойных астероидов. В 1993 году американский космический аппарат «Галилео», направлявшийся к Юпитеру, пересекал главный пояс астероидов. Он пролетел на минимальном расстоянии порядка 10000 км от астероида 243 Ида и сфотографировал этот астероид. Оказалось, что астероид Ида имеет маленький спутник, который назвали Дактиль.

Астероид Ида и Дактиль.

В 2001 г. был обнаружен спутник у астероида 107 Камилла. В 2005 году у астероида Сильвия было открыто 2 спутника. Был также открыт контактный астероид 4769 Касталия.

Размеры и состав астероидов

Самый крупный астероид – Паллада. Ранее самым крупным астероидом была Церера, но её отнесли в 2006 году к карликовым планетам.

Название астероида

Размер

2 Паллада

538 км

4 Веста

526 км

10 Гигия

450 км

31 Ефросина

370 км

704 Интерамния

350 км

511 Давида

323 км

65 Кибела

309 км

Все остальные астероиды главного пояса имеют размеры менее 300 км в диаметре.

Астероид 433 Эрос

Астероид Эрос обращается вокруг Солнца с периодом 1,8 земных года. Его размеры – 40 x 14 x 14 км.

В 2000 г. автоматический космический аппарат NEAR-Шумейкер сделал много фотографий астероида. 433 Эрос. Исследования астероида показали, что Эрос - монолитное твердое тело, что его химический состав приблизительно однороден и что он образовался в «молодые годы» Солнечной системы. В 2001 году аппарат сел на поверхность астероида. При посадке космический аппарат NEAR-Шумейкер успел передать снимки с близкого расстояния с разрешением до 10 см.

Поверхность астероида Эрос с расстояния 34 м. Фотография КА NEAR-Шумейкер, 2001 г.

Астероид 216 Клеопатра.

Астероид 216 Клеопатра состоит в основном из металлов типа никеля и железа, как показали радарные исследования.

Астероид 951 Гаспра. Фотография КА Галилео в 1991 г.

Астероид 951 Гаспра имеет размеры 19x12x11 км и обращается почти по круговой орбите внутри главного пояса астероидов. Состоит Гаспра из смеси скальных пород и металлосодержащих минералов.

Астероид 253 Матильда с сравнении с астероидами Гаспра и Ида.

Астероид 253 Матильда имеет размеры 59 x 47 км. Матильда – тёмный астероид, который, по предположениям, состоит из углистых хондритов. Поскольку плотность Матильды очень низкая, всего 1400 км3, то предполагают, что астероид пористый, как пенопласт.

Астероид 253 Матильда.

Астероид Гидальго удаляется от Солнца на большее расстояние, а = 5,71 а.е., движется по вытянутой орбите.

Метеорные тела

Чёткого разграничения между метеороидами (метеорными телами) и астероидами нет. Обычно метеороидами называют тела размерами менее сотни метров, а астероидами - более крупные. Совокупность метеороидов, обращающихся вокруг Солнца, образует метеорное вещество в межпланетном пространстве. Некоторая доля метеорных тел является остатком того вещества, из которого когда-то образовалась Солнечная система, некоторая – остатки постоянного разрушения комет, обломки астероидов.

Метеорное тело или метеороид – твёрдое межпланетное тело, которое при влете в атмосферу планеты вызывает явление метеора и иногда завершается падением на поверхность планеты метеорита.

Что обычно бывает, когда метеорное тело достигает поверхности Земли? Обычно ничего, так как из-за незначительных размеров метеорные тела сгорают в атмосфере Земли. Крупные скопления метеорных тел называется метеорным роем. Во время сближения метеорного роя с Землей наблюдаются метеорные потоки.

Метеоры и болиды

Явление сгорания метеорного тела в атмосфере планеты называется метеором. Метеор – это кратковременная вспышка, след от сгорания проходит через несколько секунд.

За сутки в атмосфере Земли сгорает около 100000000 метеорных тел.

Метеор из потока Леониды.

Метеор и галактика Большое Магелланово Облако.

Если следы метеоров продолжить назад, то они пересекутся в одной точке, называемой радиантом метеорного потока.

Радиант метеорного потока Леониды.

Многие метеорные потоки являются периодическими, повторяются из года в год и названы по созвездиям, в которых лежат их радианты. Так, метеорный поток, наблюдаемый ежегодно примерно с 20 июля по 20 августа, назван Перcеидами, поскольку его радиант лежит в созвездии Персея. От созвездий Лиры и Льва получили соответственно свое название метеорные потоки Лириды (середина апреля) и Леониды (середина ноября).

Исключительно редко метеорные тела бывают сравнительно больших размеров, в этом случае говорят, что наблюдают болид. Очень яркие болиды видны и днём.

Болид. Великобритания, 2003 г.

Метеориты

Если метеорное тело достаточно большое и не смогло полностью сгореть в атмосфере при падении, то оно выпадает на поверхность планеты. Такие упавшие на Землю или другое небесное тело метеорные тела называют метеоритами.

Самые массивные метеорные тела, имеющие большую скорость, выпадают на поверхность Земли с образованием кратера.

Метеорный кратер Бэрринджер в Аризоне (США) от падения крупного метеорита. Диаметр 1200 метров и глубина 180 метров.

В зависимости от химического состава метеориты подразделяются на каменные (85 %), железные (10 %) и железо-каменные метеориты (5 %).

Каменные

Железные

Железо-каменные

Метеорит Бондок. Филиппины. Найден 1956 г.

Общий вес нескольких экземпляров 888 кг.

Метеорит Дронино, Россия Фрагмент 291 г.

Метеорит Брагин

Найден в России в 1807 г. Имеет 13 фрагментов общим весом 853 кг.

Каменные метеориты состоят из силикатов с включениями никелистого железа. Поэтому небесные камни, как правило, тяжелее земных. Основными минералогическими составляющими метеоритного вещества являются железо-магнезиальные силикаты и никелистое железо. Более 90 % каменных метеоритов содержит округлые зерна – хондры. Такие метеориты называются хондритами.

Железные метеориты почти целиком состоят из никелистого железа. У них удивительная структура, состоящая из четырех систем параллельных камаситовых пластин с низким содержанием никеля и с прослойками, состоящими из тэнита.

Железо-каменные метеориты состоят наполовину из силикатов, наполовину из металла. Они обладают уникальной структурой, не встречающейся нигде, кроме метеоритов. Эти метеориты представляют собой либо металлическую, либо силикатную губку.

ВИДЕО

Кометы

Кометы – самые многочисленные, самые протяжённые и самые удивительные небесные тела Солнечной системы. Слово «комета» в переводе с греческого означает «волосатая», «длинноволосая». При сближении с Солнцем комета принимает эффектный вид, нагреваясь под действием солнечного тепла так, что газ и пыль улетают с поверхности, образуя яркий хвост.

По оценкам ученых, на далеких окраинах Солнечной системы, в так называемом облаке Оорта – гигантском сферическом скоплении кометного вещества – сосредоточено около 1012–1013 комет, обращающихся вокруг Солнца на расстояниях от 3000 до 160 000 а. е.

По мере приближения кометы к Солнцу, лёд ядра кометы начинает испаряться, потоки газа и пыли начинают выбрасываться в космос. Кома кометы и хвосты начинают образовываться на расстоянии от Солнца примерно 5 а. е. (орбита Юпитера).

Кометы движутся по вытянутым траекториям.

Типы хвостов комет

Хорошо заметны белый пылевой и синий плазменный хвосты кометы.

Типы хвостов комет исследовал русский астроном Ф. А. Бредихин. В конце XIX века от разделил хвосты комет на три типа:

• I тип хвостов комет прямой и направлен в сторону от Солнца по радиусу вектору.

• II тип хвостов широкий, изогнутый.

• III тип хвостов направлен вдоль орбиты кометы. Такие хвосты неширокие.

Довольно  редко  встречаются  кометы, хвосты  которых направлены к Солнцу. Это  так  называемые аномальные хвосты.

Под воздействием солнечного ветра пылевые частицы отбрасываются в направлении, противоположном Солнцу, формируя пылевой хвост кометы. Пылевой хвост кометы имеет обычно желтоватый цвет и светится отражённым от Солнца светом.

Плазменный хвост кометы обычно голубоватого цвета. Плазменный хвост кометы образуется из газа, который электризуется под действием ультрафиолетового излучения Солнца – плазмы.

Строение кометы

У каждой кометы несколько различных составных частей:

• Ядро: относительно твердое и стабильное, состоящее в основном изо льда и газа с небольшими добавками пыли и других твердых веществ.

• Голова (кома): светящаяся газовая оболочка, возникающая под действием электромагнитного и корпускулярного излучения Солнца. Плотное облако водяного пара, углекислого и других нейтральных газов сублимирующих из ядра.

• Пылевой хвост: состоит из очень мелких частиц пыли уносимых от ядра потоком газа. Эта часть кометы лучше всего видна невооруженным глазом.

• Плазменный (ионный) хвост: состоит из плазмы (ионизованных газов), интенсивно взаимодействует с солнечным ветром.

ВИДЕО

Литература:

1. Физика 9 класс Перышкин ФГОС 2014

2. Справочник школьника. 5-11 классы. Точные науки: Математика. Физика.// Л.С. Хижнякова, А.А. Синявина, С.А. Холина и др. – М.: АСТ–ПРЕСС КНИГА, 2010.-680 с.

3. Физика: 11 класс: базовый и углубленный уровни: учебник для учащихся общеобразовательных организаций/ Л.С. Хижнякова, А.А. Синявина, С.А. Холина и др. – М.: Вентана-Граф, 2014.-400 с.

Самостоятельная работа.

Вариант 1.

1. Назовите три самых крупных астероида главного пояса астероидов и приведите их примерные размеры.

2. По каким орбитам движутся в Солнечной системе кометы?

3. Где находятся орбиты большинства астероидов?

Вариант 2.

1. Каково строение большинства комет?

2. Каков химический состав метеоритов?

3. Каковы размеры астероидов?

Ответы:

В1: 1. Паллада – 538 км, Веста – 526 км, Гигия – 450 км; 2. По вытянутым эллипсам; 3. Между орбитами Марса и Юпитера.

В2: 1. Строение кометы: ядро, голова (кома), пылевой хвост, плазменный (ионный) хвост; 2. Существуют железные, железно-каменные и каменные метеориты; 3. Порядка нескольких километров.

infourok.ru

Смотрите также

• 
  Личностные качества медсестры реферат
• 
  Курская битва кратко реферат
• 
  Кумыс реферат на русском
• 
  Корпоративные информационные технологии реферат
• 
  Контрольные карты шухарта реферат
• 
  Конституционное право испании реферат
• 
  Кислородсодержащие органические соединения реферат
• 
  Кемаль мустафа ататюрк реферат
• 
  История создания глобуса реферат
• 
  История развития космонавтики реферат
• 
  История конного спорта реферат