Сонце. Зірки. Галактики. Малі тіла Сонячної системи. Небесні тіла Сонячної системи: нові відомості про Сатурн

Будинок, у якому ми живемо, – це наша Сонячна система. Поки невідомо, чи самотні ми у Всесвіті. Небесні тіла розсипані по всьому Космосу, і життя може існувати в інших її проявах не тільки на Землі. Сонячне тепло народжує життя на нашій планеті, оскільки Сонце – єдина наша зірка.

Небесні тіла нашої системи

Сонце – центр нашої системи. Рух небесних тіл здійснюється навколо Сонця за окремими орбітами. На планетах не протікають. Сонце ж завдяки реакціям обігріває планети, які навколо нього обертаються. Всі планети великі і мають сферичну форму, яку вони набули внаслідок еволюції.

Раніше астрологи припускали, що існує лише сім планет у сонячній системі. Це - Сонце, Місяць, Меркурій, Венера, Марс, Юпітер та Сатурн.

Дуже давно, до відкриття Сонячна система, люди вважали, що Земля - центр всього і всі космічні небесні тіла, включаючи Сонце, рухаються навколо неї. Таку систему було названо геоцентричною.

У XVI столітті Миколою Коперником було запропоновано нова системапобудови Миру, названа геліоцентричною. Коперник заявив, що у центрі Миру розташоване Сонце, а чи не Земля. Зміна дня і ночі відбувається через обертання нашої планети навколо власної осі.

Інші сонячні системи

Винахід телескопа дозволив людям вперше побачити, що по небосхилу рухаються комети, які наближаються до Землі, а потім її покидають. Майже через 20 століть, вчені визначили, що космічні небесні тіла здатні обертатися не тільки по орбіті навколо Землі або Сонця. Такий висновок був, коли відкрили існування

Чи існують інші системи планет у інших зірок? Абсолютно точно це поки що невідомо, проте в їхньому існуванні можна не сумніватися.

У 1781 р. відбулося відкриття великий і далекої Землі планети Уран, тобто. планет виявилося не сім, і систему космічної ієрархії було переглянуто.

Довгий час існувала думка, що розпад чи формування деякої планети між Марсом та Юпітером породив усі астероїди. На сьогоднішній день вченими налічується більше ніж 15000 астероїдів.

За Останніми рокамивідкрили небесні тіла, віднести які до якогось певного класу, комет чи планет, важко. У цих об'єктів орбіти дуже витягнуті, але немає ознак активності хвоста і комети.

Два види планет

Планети нашої системи класифікуються на гіганти та земної групи. Відмінність планет земної групи - велика середня щільність і тверда поверхня. У Меркурія, в порівнянні з іншими планетами, щільність більша за рахунок ядра із заліза, яке становить 60% маси всієї планети. Схожа із Землею за масою та щільністю Венера.

Земля відрізняється з інших планет досить складною структурою мантії, глибина якої становить 2900 км. Під нею знаходиться ядро, ймовірно, металеве. Марс має відносно невелику щільність, і маса його ядра становить не більше 20%.

Небесні тіла, що належать до групи планет-гігантів, мають низьку щільність і складний атмосферний хімічний склад. Ці планети складаються з газу та їх хімічний складблизький до сонячного (водень та гелій).

Скільки коштує писати твою роботу?

Оберіть тип роботи Дипломна робота (бакалавр/спеціаліст) Частина дипломної роботи Магістерський диплом Курсова з практикою Курсова теорія Реферат Есе Контрольна роботаАтестаційна робота (ВАР/ВКР) Бізнес-план Питання до екзамену Диплом МВА Дипломна робота (коледж/технікум) Інше Кейси Лабораторна робота, РГР Он-лайн допомога Звіт про практику Пошук інформації Презентація в PowerPoint Реферат для аспірантури Супровідні матеріали до диплому Стаття Креслення далі »

Малі тіла сонячної системи

Вступ

Астероїди

Метеорити

Дрібні уламки

5. Пошук планет у Сонячній системі

Література

Вступ

У Сонячній системі крім великих планетта їх супутників рухається безліч так званих малих тіл: астероїдів, комет та метеоритів. Малі тіла Сонячної системи мають розміри від сотень мікронів до сотень кілометрів.

Астероїди. З погляду фізики астероїди або, як їх ще називають, малі планети – це щільні та міцні тіла. За складом та властивостями їх можна умовно розділити на три групи: кам'яні, залізокам'яні та залізні. Астероїд є холодним тілом. Але він, як, наприклад, і Місяць, відбиває сонячне світло, тому ми можемо спостерігати його у вигляді зіркоподібного об'єкта. Звідси і походить назва "астероїд", що в перекладі з грецької означає зіркоподібну. Так як астероїди рухаються навколо Сонця, то їхнє становище по відношенню до зірок постійно і досить швидко змінюється. За цією первісною ознакою спостерігачі відкривають астероїди.

Комети, або "хвостаті зірки", відомі з давніх-давен. Комета – це складне фізичне явище, яке коротко можна описати за допомогою кількох понять. Ядро комети є сумішшю або, як кажуть, конгломератом пилових частинок, водяного льоду і замерзлих газів. Відношення вмісту пилу до газу кометних ядрах становить приблизно 1:3. Розміри кометних ядер, за оцінкою вчених, укладено в інтервалі від 1 до 100 км. Зараз дискутується можливість існування як дрібніших, і більших ядер. Відомі короткоперіодичні комети мають ядра розміром від 2 до 10 км. Розмір ядра найяскравішої комети Хейлі-Боппа, яка спостерігалася неозброєним оком у 1996 році, оцінюється в 40 км.

Метеороїд – це невелике тіло, що обертається навколо Сонця. Метеор - це метеороїд, що влетів в атмосферу планети і розжарився до блиску. А якщо його залишок упав на поверхню планети, його називають метеоритом. Метеорит вважають «упавшим», якщо є очевидці, які спостерігали його політ в атмосфері; інакше його називають «знайденим».

Розглянемо вище зазначені малі тіла Сонячної системи докладніше.

Астероїди

Ці космічні тіла відрізняються від планет насамперед своїми розмірами. Так, найбільша з невеликих планет Церера має в діаметрі 995 км; наступна за нею (за розміром): Палада-560 км, Хігея – 380 км, Психея – 240 км і т.д. Порівняйте можна зазначити, що найменша з великих планет Меркурій має діаметр 4878 км, тобто. в 5 разів перевищує - діаметр Церери, а маси їх різняться в багато сотень разів.

Загальна кількість малих планет, доступних спостереженню сучасними телескопами, визначається 40 тис., але їх загальна маса в 1 тис. разів менше маси Землі.

Рух малих планет навколо Сонця відбувається за еліптичними орбітами, але більш витягнутими (середній ексцентриситет орбіт у них 0,51), ніж у великих планет, а нахил орбітальних площин до еклептики у них більше, ніж у великих планет (середній кут 9,54) . Основна маса планет обертається навколо Сонця між орбітами Марса та Юпітера, утворюючи так званий пояс астероїдів. Але є й малі планети, орбіти яких розташовуються ближче до Сонця, ніж орбіта Меркурія. Найдальші ж знаходяться за Юпітером і навіть за Сатурном.

Дослідники космосу висловлюють різні міркування про причину великої концентрації астероїдів у порівняно вузькому просторі міжпланетного середовища між орбітами Марса та Юпітера. Однією з найпоширеніших гіпотез походження тіл пояса астероїдів є уявлення про руйнування міфічної планети Фаетон. Сама собою ідея існування планети підтримується багатьма вченими і навіть ніби підкріплена математичними розрахунками. Однак незрозумілою залишається причина руйнування планети. Висловлюються різні припущення. Одні дослідники вважають, що руйнація Фаетона відбулася через його зіткнення з якимось великим тілом. На думку інших, причинами розпаду планети були вибухові в її надрах. В даний час проблема походження тіл астероїдного поясу входить складовим елементом у велику програму досліджень космосу на міжнародному та національних рівнях.

Серед малих планет виділяється своєрідна група тіл, орбіти яких перетинаються з орбітою Землі, отже, є потенційна можливість зіткнення із нею. Планети цієї групи стали називати Apollo object або просто Apollo (Wetherill, 1979). Вперше про існування Apollo стало відомо з 30-х років цього століття. У 1932 р. було виявлено астероїд. Його назвали

Apollo 1932 р. HA. Але він не порушив особливого інтересу, хоча його назва стала номінальною для всіх астероїдів, що перетинають земну орбіту.

У 1937 р. космічне тіло з поперечником приблизно 1 км пройшло 800 тис. км від Землі й у дворазовому відстані від Місяця. Згодом його назвали Гермесом. На сьогоднішній день виявлено 31 таке тіло, і кожне з них отримало власну назву. Розміри їх діаметрів коливаються від 1 до 8 км, а нахил орбітальних площин до екліптики перебувати не більше від 1 до 68. П'ять їх обертаються на орбітах між Землею і Марсом, інші 26 - між Марсом і Юпітером (Wetherill, 1979). Вважають, що з 40 тис. малих планет астероїдного пояса з діаметром більше 1 км може виявитися кілька сотень Apollo. Тому зіткнення таких небесних тіл із Землею цілком імовірне, але через тривалі інтервали часу.

Можна вважати, що раз на сторіччя одне з таких космічних тіл може пройти поблизу Землі на відстані менше, ніж від нас до Місяця, а раз за 250 тис. років може статися його зіткнення з нашою планетою. Удар такого тіла виділяє енергію рівну 10 тис. водневих бомб кожна потужністю 10 Мт. У цьому повинен утворитися кратер діаметром близько 20 км. Але такі випадки рідкісні та за людську історію невідомі. Гермес відноситься до астероїдів III класу, а багато таких тіл і більшого розміру - II і I класів. Удар при зіткненні їх із Землею, природно, буде ще більшим.

Коли в 1781 р. був відкритий Уран його середня геліоцентриче відстань виявилася відповідним правилу Тіціуса - Боде, то з 1789 р. почалися пошуки планети, яка, згідно з цим правилом, повинна була знаходитися між орбітами Марса і Юпітера, на середній відстані а = 2, 8 а. від сонця. Але розрізнені огляди неба не давали успіху, і тому 21 вересня 1800 р. кілька німецьких астрономів на чолі з К. Цахом вирішили організувати колективні пошуки. Вони розділили весь пошук зодіакальних сузір'їв на 24 ділянки та розподілили між собою для ретельних досліджень. Але не встигли вони надійти до систематичних розшуків, як 1 січня 1871р. італійський астроном Дж. Піації (1746-1826) виявив у телескоп зіркоподібний об'єкт сьомої зіркової величини, що повільно переміщався сузір'ям Тельця. Обчислена К. Гаусом (1777-1855) орбіта об'єкта виявилася планетою, що відповідає правилу Тіціуса-Боде: велика піввісь а = 2,77 а. та ексцентриситет е=0,080. Знов відкриту планету Піації назвав Церерою.

28 березня 1802 р. німецький лікар і астроном В.Ольберс (1758-1840) виявив поблизу Церери ще одну планету (8m), названу Палладою (а=2,77 а.е., е=0,235). 2-го вересня 1804 р. було відкрито третю планету, Юнона (а=2,67 а.е.), а 29 березня 1807 р.- 4, Веста (а=2,36 а.е.). Всі знову відкриті планети мали зіркоподібний вигляд, без дисків, що свідчить про їх невеликі геометричні розміри. Тому ці небесні тіла назвали малими планетами або, на пропозицію В. Гершеля, астероїдами (від грец. «Астр» - зоряний і «єїдос»-вид).

До 1891 візуальними методами було виявлено близько 320 астероїдів. Наприкінці 1891 р. німецький астроном М. Вольф (1863-1932) запропонував фотографічний метод пошуків: при 2-3-годинної експозиції зображення зірок на фотопластинці виходили точкові, а слід астероїда, що рухається, - у вигляді невеликої рисочки. Фотографічні методи призвели до різкого збільшення відкриттів астероїдів. Особливо інтенсивні дослідження малих планет проводяться зараз в Інституті теоретичної астрономії (Петербурзі) і в Кримській астрофізичній обсерваторії Академії наук Росії.

Астероїдам, орбіти яких надійно визначені, надають ім'я та порядковий номер. Таких астероїдів зараз відомо понад 3500, але у Сонячній системі значно більше.

Зі зазначеної кількості відомих астероїдів астрономи Кримської астрофізичної обсерваторії відкрили близько 550, увічнивши в їх назвах імена відомих людей.

Переважна більшість (до 98%) відомих астероїдів рухається між орбітами Марса та Юпітера, на середніх відстанях від Сонця від 2,06 до 4,30 а. (Періоди звернення від 2,96 до 8,92 року). Однак зустрічаються астероїди з унікальними орбітами, і їм надаються чоловічі імена, як правило, з грецької міфології.

Перші три з цих малих планет рухаються поза поясом астероїдів, причому в перигелії Ікар підходить до Сонця вдвічі ближче Меркурія, а Гермес і Адоніс - ближче Венери. Вони можуть зближуватися із Землейною відстані від 6 млн. до 23 млн. км, а Гермес в 1937 р. пройшов поблизу Землі навіть з відривом 580 тис. км, тобто. всього лише в півтора рази далі за Місяць. Гідальго в афелії йде за орбіту Сатурна. Але Гідальго не є винятком. Останніми роками відкрито близько 10 астероїдів, перигелії яких розташовані поблизу орбіт планет земної групи, а афелії - поблизу орбіт Юпітера. Такі орбіти характерні комет сімейства Юпітера і вказують на можливе загальне походження астероїдів і комет.

У 1977 р. виявлено унікальний астероїд, який обертається навколо Сонця по орбіті з великою піввіссю а = 13,70 а. і ексцентриситетом е=0,38, отже у перигелії (q=8,49 а.е.) він заходить усередину орбіти Сатурна, а афелії (Q=18,91 а.е.) наближається до орбіті Урана. Він названий Хірон. Очевидно, існують інші подібні далекі астероїди, пошуки яких тривають.

Блиск більшості відомих астероїдів під час протистояння від 7 m до 16 m, але є й слабші об'єкти. Найяскравішим (до 6 м) є Веста.

Поперечники астероїдів обчислюються за їх блиском і відбивною здатністю у візуальних та інфрачервоних променях. Виявилося, що великих астероїдів не так багато. Найбільші - це Церера (діаметр 1000 км), Паллада (610 км), Веста (540 км) і Гігія (450 км). Тільки в 14 астероїдів діаметри понад 250 км, а в інших менше, аж до 0,7 км. У тіл таких малих розмірів не може бути сфероїдальної форми, і всі астероїди (крім, можливо, найбільших) є безформними брилами.

Маси астероїдів дуже різні: найбільшої, близької до 1,5 . 10 21 кг (тобто в 4 тис. разів менше маси землі), має Церера. Сумарна маса всіх астероїдів вбирається у 0,001 маси Землі. Звичайно, всі ці небесні тіла не мають атмосфери. У багатьох астероїдів щодо регулярної зміни їх блиску виявлено осьове обертання.

Зокрема, період обертання Церери дорівнює 9,1 год, а Палади – 7,9 год.

Найшвидше обертається Ікар, за 2 год 16 м.

Вивчення відбивної здатності багатьох астероїдів дозволило об'єднати їх у три основні групи: темні, світлі та металеві. Поверхня темних астероїдів відображає лише до 5% падаючого на неї сонячного світла і складається з речовин, подібними до чорних базальтових і вуглистих пород. Ці астероїди часто називають кутистими. Світлі астероїди відбивають від 10% до 25% сонячного світла, що ріднить їхню поверхню з кремнієвими сполуками – це кам'яні астероїди. Металеві астероїди (їх абсолютна меншість) теж світлі, але за своїми відбивними властивостями їхня поверхня схожа на залізонікелеві сплави. Такий підрозділ астероїдів підтверджується і хімічним складом метеоритів, що випадають на Землю. Незначна кількість вивчених астероїдів не відноситься до жодної з трьох основних груп.

Показово, що у спектрах кутистих астероїдів виявлено смугу поглинання води ( = 3мкм). Зокрема, поверхня астероїда Церери складається з мінералів, схожих на земні глини, що містять близько 10% води.

При невеликих розмірах і масах астероїдів тиск у їх надрах невеликий: навіть у найбільших астероїдів він не перевищує 7 10 5

8 10 5 Гпа (700 - 800 атм) і може викликати розігріву їх твердих холодних надр. Лише поверхню астероїдів дуже слабко нагрівається далеким від них Сонцем, але ця незначна енергія випромінюється в міжпланетний простір. Обчислена за законами фізики температура поверхні переважної більшості астероїдів виявилася близькою до 150 - 170 К (-120...-100 С).

І лише в небагатьох астероїдів, які проходять поблизу Сонця, поверхня у такі періоди сильно нагрівається. Так, температура поверхні Ікара підвищується майже до 1000 К (+730 С), а при віддаленні від Сонця знову різко знижується.

Орбіти інших астероїдів схильні до значних обурень від гравітаційного впливу великих планет, головним чином Юпітера. Особливо сильні обурення відчувають невеликі астероїди, що призводить до зіткнень цих тіл та їх подрібненню на шпильки найрізноманітніших розмірів - б від сотень метрів у поперечнику до порошин.

Нині фізична природа астероїдів вивчається, оскільки у ній можна простежити еволюцію (розвиток) речовини, з якого сформувалася Сонячна система.

Метеорити

У навколоземному космічному просторі рухаються різні метеороїди (космічні уламки великих астероїдів і комет). Їхні швидкості лежать у діапазоні від 11 до 72 км/с. Часто буває так, що шляхи їхнього руху перетинаються з орбітою Землі і вони залітають у її атмосферу.

Метеорити – кам'яні чи залізні тіла, що падають на Землю з міжпланетного простору. Падіння метеоритів на Землю супроводжується звуковим, світловим та механічним явищем. По небу проноситься яскрава вогненна куля звана болідом, що супроводжується хвостом і іскрами, що розлітаються. Після того як болід зникає, через кілька секунд лунають схожі на вибухи удари, які називають ударними хвилями, які іноді викликають значний струс ґрунту та будівель.

Явлення вторгнення космічних тіл в атмосферу мають три основні стадії:

1. Політ у розрідженій атмосфері (до висот близько 80 км), де взаємодія молекул повітря має карпускулярний характер. Частинки повітря стикаються з тілом, прилипають до нього або відбиваються і передають йому частину своєї енергії. Тіло нагрівається від безперервного бомбардування молекулами повітря, але не зазнає помітного опору, і його швидкість залишається майже незмінною. На цій стадії, однак, зовнішня частина космічного тіла нагрівається до тисячі градусів та вище. Тут характерним параметром завдання є відношення довжини вільного пробігу до розміру тіла L, яке називається числом Кнудсена Kn. В аеродинаміці прийнято враховувати молекулярний підхід до опору повітря за K n >0.1.

2. Політ в атмосфері в режимі безперервного обтікання тіла потоком повітря, тобто коли повітря вважається суцільним середовищем, і атомно-молекулярний характер його складу явно не враховується. На цій стадії перед тілом виникає головна ударна хвиля, за якою різко підвищується тиск та температура. Саме тіло нагрівається за рахунок конвективної теплопередачі, а також за рахунок радіаційного нагрівання. Температура може сягати кількох десятків тисяч градусів, а тиск до сотень атмосфер. При різкому гальмуванні з'являються значні навантаження. Виникають деформації тіл, оплавлення та випаровування їх поверхонь, винесення маси повітряним потоком, що набігає (абляція).

3. При наближенні до Землі щільність повітря зростає, опір тіла збільшується, і воно або практично зупиняється на будь-якій висоті, або продовжує шлях до прямого зіткнення із Землею. У цьому часто великі тіла поділяються кілька частин, кожна з яких падає окремо Землю. При сильному гальмуванні космічної маси над Землею ударні хвилі, що супроводжують його, продовжують свій рух до поверхні Землі, відбиваються від неї і роблять обурення нижніх шарів атмосфери, а так само земної поверхні.

Процес падіння кожного метеороїду індивідуальний. Немає можливості у короткому оповіданніописати всі можливі особливості цього процесу.

"Знайдених" метеоритів значно більше, ніж "упалих". Часто їх знаходять туристи чи селяни, які працюють у полі. Оскільки метеорити мають темний колір і легко помітні на снігу, прекрасним місцем для їхнього пошуку є крижані поля Антарктики, де вже знайдені тисячі метеоритів. Вперше метеорит в Антарктиці виявила 1969 року група японських геологів, які вивчали льодовики. Вони знайшли 9 фрагментів, що лежали поряд, але відносяться до чотирьох різних типів метеоритів. Виявилося, що метеорити, що впали на лід у різних місцях, збираються там, де льодовикові поля, що рухаються зі швидкістю кілька метрів на рік, зупиняються, упираючись у гірські хребти. Вітер руйнує і висушує верхні шари льоду (відбувається його сухе сублімація - абляція), і метеорити концентруються на поверхні льодовика. Такі льоди мають блакитний колір і легко помітні з повітря, чим і користуються вчені щодо місць, перспективних для збору метеоритів.

Важливе падіння метеорита відбулося 1969 року в Чіуауа (Мексика). Перший з безлічі великих уламків був знайдений поблизу будинку в селі Пуебліто де Альєнде, і, за традицією, всі знайдені фрагменти цього метеорита були об'єднані під ім'ям Альєнде. Падіння метеорита Альєнде збіглося з початком місячної програми «Аполлон» і дало вченим можливість відпрацювати методи аналізу позаземних зразків. В останні роки встановлено, що деякі метеорити, що містять білі уламки, впроваджені в темнішу материнську породу, є місячними фрагментами.

Метеорит Альєнде належить до хондритів – важливої підгрупи кам'яних метеоритів. Їх називають так, тому що вони містять хондри (від грец. chondros, зернятко) - найдавніші сферичні частинки, що сконденсувалися в протопланетній туманності і потім увійшли до складу пізніших порід. Подібні метеорити дозволяють оцінювати вік Сонячної системи та її вихідний склад. Багаті кальцієм і алюмінієм включення метеорита Альєнде, що першими сконденсувалися через свою високу температуру кипіння, мають виміряний за радіоактивним розпадом вік 4,559  0,004 млрд. років. Це найточніша оцінка віку Сонячної системи. До того ж, усі метеорити несуть у собі «історичні записи», викликані тривалим впливом на них галактичних космічних променів, сонячного випромінювання та сонячного вітру. Вивчивши ушкодження, завдані космічними променями, можна сказати, як довго метеорит перебував на орбіті до того, як потрапив під захист земної атмосфери.

Прямий зв'язок між метеоритами та Сонцем випливає з того факту, що елементний склад найстаріших метеоритів – хондритів – точно повторює склад сонячної фотосфери. Єдині елементи, зміст яких різниться, – це летючі, такі, як водень і гелій, рясно випаровувалися з метеоритів під час їх остигання, і навіть літій, частково «згорілий» на Сонце у ядерних реакціях. Поняття "сонячний склад" і "хондритний склад" використовують як рівнозначні при описі згаданого вище "рецепту сонячної речовини". Кам'яні метеорити, склад яких відрізняється від сонячного, називають ахондрити.

Дрібні уламки.

Колосонячний простір заповнений дрібними частинками, джерелами яких служать ядра комет, що руйнуються, і зіткнення тіл, в основному, в поясі астероїдів. Найдрібніші частинки поступово наближаються до Сонця внаслідок ефекту Пойнтінга – Робертсона (він у тому, що тиск сонячного світла на рухому частинку спрямовано не точно лінії Сонце – частка, а результаті аберації світла відхилено тому й тому гальмує рух частки). Падіння дрібних частинок на Сонце компенсується їх постійним відтворенням, так що в площині екліптики завжди існує скупчення пилу, що розсіює сонячні промені. У темніші ночі воно помітне у вигляді зодіакального світла, що тягнеться широкою смугою вздовж екліптики на заході після заходу Сонця і на сході перед його сходом. Поблизу Сонця зодіакальне світло перетворюється на хибну корону ( F-корона, від false – хибний), яка видно лише за повного затемнення. Зі зростанням кутової відстані від Сонця яскравість зодіакального світла швидко падає, але в антисонячній точці екліптики вона знову посилюється, утворюючи протисвіт; це викликано тим, що дрібні пилові частки інтенсивно відбивають світло назад.

Іноді метеороїди потрапляють у атмосферу Землі. Швидкість їх руху така велика (в середньому 40 км/с), що майже всі вони, крім найдрібніших і найбільших, згоряють на висоті близько 110 км, залишаючи довгі хвости, що світяться - метеори, або падаючі зірки. Багато метеороїдів пов'язані з орбітами окремих комет, тому метеори спостерігаються частіше, коли Земля у певний час року проходить поблизу таких орбіт. Наприклад, щорічно в районі 12 серпня спостерігається безліч метеорів, оскільки Земля перетинає потік Персеїди, пов'язаний з частинками, втраченими кометою 1862 р. III. Інший потік – Оріоніди – в районі 20 жовтня пов'язаний із пилом від комети Галлея.

Частинки розміром менше 30 мкм можуть загальмуватись в атмосфері та впасти на землю, не згорівши; такі мікрометеорити збирають для лабораторного аналізу. Якщо частинки розміром кілька сантиметрів і більше складаються з досить щільного речовини, всі вони також згоряють цілком і випадають поверхню Землі як метеоритів. Більше 90% їх кам'яні; відрізнити їхню відмінність від земних порід може лише фахівець. 10% метеоритів, що залишилися, залізні (насправді вони складаються зі сплаву заліза і нікелю).

Метеорити вважаються осколками астероїдів. Залізні метеорити колись були у складі ядер цих тіл, зруйнованих суударениями. Можливо, деякі пухкі та багаті на леткі речовини метеорити походять від комет, але це малоймовірно; швидше за все, великі частинки комет згоряють у атмосфері, а зберігаються лише дрібні. Враховуючи, як важко досягти Землі кометам та астероїдам, ясно, наскільки корисним є вивчення метеоритів, які самостійно «прибули» на нашу планету з глибин Сонячної системи.

Комети

Комети є найефективнішими небесними тілами у Сонячній системі. Комети - це своєрідні космічні айсберги, що складаються із заморожених газів, складного хімічного складу, водяного льоду та тугоплавкої мінеральної речовини у вигляді пилу та більших фрагментів.

Хоча комети подібно до астероїдів рухаються навколо Сонця по конічних кривих, зовні вони разюче відрізняються від астероїдів. Якщо астероїди світять відбитим сонячним світлом і в полі зору телескопа нагадують слабкі зірочки, що повільно рухаються, то комети інтенсивно розсіюють сонячне світло в деяких найбільш характерних для комет ділянках спектру, і тому багато комет видно неозброєним оком, хоча діаметри їх ядер рідко перевищують 1 - 5 .

Комети цікавлять багатьох вчених: астрономів, фізиків, хіміків, біологів, газодинаміків, істориків та ін. І це природно. Адже комети підказали вченим, що у міжпланетному просторі дме сонячний вітер; Можливо, комети є "винуватцями" виникнення життя на Землі, тому що могли занести в атмосферу Землі складні органічні сполуки. Крім того, комети, мабуть, несуть цінну інформацію про початкові стадії протопланетної хмари, з якої утворилися також Сонце і планети.

При першому знайомстві з яскравою кометою може здатися, що хвіст – найголовніша частина комети. Але якщо в етимології слова "комета" хвіст став головною причиною для подібного найменування, то з фізичного погляду хвіст є вторинним утворенням, що розвинулося з досить крихітного ядра, найголовнішої частини комети як фізичного об'єкта. Ядра комет - першопричина всього решти комплексу кометних явищ, які досі все ще не доступні телескопічним спостереженням, так як вони вуалюються навколишньої матерії, що світиться, безперервно витікає з ядер. Застосовуючи великі збільшення, можна заглянути в більш глибокі шари газо-пилової оболонки, що світиться навколо ядра, але і те, що залишається, буде за своїми розмірами все ще значно перевищувати справжні розміри ядра. Центральне згущення, яке видно в дифузній атмосфері комети візуально і на фотографіях, називається фотометричним ядром. Вважається, що у центрі його знаходиться власне ядро комети, тобто. розташовується центр мас комети.

Туманна атмосфера, що оточує фотометричне ядро і поступово сходить нанівець, зливаючись із фоном неба, називається комою. Кома разом із ядром складають голову комети. Вдалині від Сонця голова виглядає симетричною, але з наближенням до Сонця вона поступово стає овальною, потім голова подовжується ще сильніше, і в протилежному від Сонця стороні з неї розвивається хвіст.

Отже, ядро – найголовніша частина комети. Однак, досі немає одностайної думки, що вона є насправді. Ще за часів Бесселя і Лапласа існувало уявлення про ядру комети як про тверде тіло, що складається з речовин, що легко випаровуються типу льоду або снігу, що швидко переходять у газову фазу під дією сонячного тепла. Ця крижана класична модель кометного ядра була суттєво доповнена та розроблена останнім часом. Найбільшим визнанням серед дослідників комет користується розроблена Уіплом модель ядра - конгломерату з тугоплавких кам'янистих частинок та замороженої летючої компоненти (СН4, СО2, Н2О та ін.). У такому ядрі крижані шари із заморожених газів чергуються з пиловими шарами. У міру прогрівання сонячним теплом гази типу "сухого льоду", що випаровується, прориваються назовні, захоплюючи за собою хмари пилу. Це дозволяє, наприклад, пояснити утворення газових та пилових хвостів у комет, а також здатність невеликих ядер комет до активного газовиділення.

Голови комет під час руху комет по орбіті набувають різноманітних форм. Вдалині від СОНЦЯ голови комет круглі, що пояснюється слабким впливом сонячних випромінювань на частинки голови, і її обриси визначаються ізотропним розширенням кометного газу міжпланетний простір. Це безхвості комети, що на вигляд нагадують кульові зоряні скупчення. Наближаючись до Сонця, голова комети набуває форми параболи або ланцюгової лінії. Параболічна форма голови пояснюється "фонтанним" механізмом. Утворення голів у формі ланцюгової лінії пов'язане з плазмовою природою кометної атмосфери і впливом на неї сонячного вітру і з магнітним полем, що переноситься ним.

МАЛІ ТІЛА СОНЯЧНОЇ СИСТЕМИ

Зміст

Вступ

Астероїди

Метеорити

Дрібні уламки

5. Пошук планет у Сонячній системі

Література

Вступ

У Сонячній системі крім великих планет та його супутників рухається безліч про малих тіл: астероїдів, комет і метеоритів. Малі тіла Сонячної системи мають розміри від сотень мікронів до сотень кілометрів

Метеороїд – це невелике тіло, що обертається навколо Сонця. Метеор - це метеороїд, що влетів в атмосферу планети і розжарився до блиску. А якщо його залишок упав на поверхню планети, його називають метеоритом. Метеорит вважають «упавшим», якщо є очевидці, які спостерігали його політ в атмосфері; в іншому випадку його називають «знайденим»

Розглянемо вище вказані малі тіла Сонячної системи докладніше

Астероїди

Ці космічні тіла відрізняються від планет насамперед своїми розмірами. Так, найбільша з невеликих планет Церера має в діаметрі 995 км; наступна за нею (за розміром): Палада-560 км, Хігея - 380 км, Психея - 240 км і т.д. Порівняйте можна зазначити, що найменша з великих планет Меркурій має діаметр 4878 км, тобто. в 5 разів перевищує - діаметр Церери, а маси їх різняться в багато сотень разів.

Загальна кількість малих планет, доступних спостереженню сучасними телескопами, визначається 40 тис., але їх загальна маса в 1 тис. разів менше маси Землі

Apollo 1932 HA. Але він не порушив особливого інтересу, хоча його назва стала номінальною для всіх астероїдів, що перетинають земну орбіту

У 1937 р. космічне тіло з поперечником приблизно 1 км пройшло 800 тис. км від Землі й у дворазовому відстані від Місяця. Згодом його назвали Гермесом. На сьогоднішній день виявлено 31 таке тіло, і кожне з них отримало власну назву. Розміри їх діаметрів коливаються від 1 до 8 км, а нахил орбітальних площин до екліптики перебувати не більше від 1 до 68. П'ять їх обертаються на орбітах між Землею і Марсом, інші ж 26 - між Марсом і Юпітером (W etherill , 1979). Вважають, що з 40 тис. малих планет астероїдного пояса з діаметром більше 1 км може виявитися кілька сотень Apollo. Тому зіткнення таких небесних тіл із Землею цілком ймовірне, але через досить тривалі інтервали часу

28 березня 1802 р. німецький лікар та астроном В.Ольберс (1758-1840) виявив поблизу Церери ще одну планету (8 m), названу Палладою (а=2,77 а.е., е=0,235). 2-го вересня 1804 р. було відкрито третю планету, Юнона (а=2,67 а.е.), а 29 березня 1807 р.- 4, Веста (а=2,36 а.е.). Всі знову відкриті планети мали зіркоподібний вигляд, без дисків, що свідчить про їх невеликі геометричні розміри. Тому ці небесні тіла назвали малими планетами або, на пропозицію В. Гершеля, астероїдами (від грец. «Астр» - зірковий і «єїдос»-вид)

Астероїдам, орбіти яких надійно визначені, надають ім'я та порядковий номер. Таких астероїдів зараз відомо понад 3500, але у Сонячній системі значно більше

Із зазначеного числа відомих астероїдівастрономи Кримської астрофізичної обсерваторії відкрили близько 550, увічнивши в їх назвах імена відомих людей

Переважна більшість (до 98%) відомих астероїдів рухається між орбітами Марса та Юпітера, на середніх відстанях від Сонця від 2,06 до 4,30 а. (Періоди звернення від 2,96 до 8,92 року). Однак зустрічаються астероїди з унікальними орбітами, і їм присвоюються чоловічі імена, як правило, грецької міфології

Перші три з цих малих планет рухаються поза поясом астероїдів, причому в перигелії Ікар підходить до Сонця вдвічі ближче Меркурія, а Гермес і Адоніс - ближче Венери. Вони можуть зближуватися із Землею з відривом від 6 млн. до 23 млн. км, а Гермес в 1937 р. пройшов поблизу Землі навіть з відривом 580 тис. км, тобто. всього лише в півтора рази далі за Місяць. Гідальго в афелії йде за орбіту Сатурна. Але Гідальго не є винятком. Останніми роками відкрито близько 10 астероїдів, перигелії яких розташовані поблизу орбіт планет земної групи, а афелії - поблизу орбіт Юпітера. Такі орбіти характерні комет сімейства Юпітера і вказують на можливе загальне походження астероїдів і комет

У 1977 р. виявлено унікальний астероїд, який обертається навколо Сонця по орбіті з великою піввіссю а = 13,70 а. і ексцентриситетом е=0,38, отже у перигелії (q=8,49 а.е.) він заходить усередину орбіти Сатурна, а афелії (Q =18,91 а.е.) наближається до орбіті Урана. Він названий Хірон. Очевидно, існують інші подібні далекі астероїди, пошуки яких тривають.

Блиск більшості відомих астероїдів під час протистояння від 7 m до 16 m, але є й слабші об'єкти. Найяскравішим (до 6 м) є Веста

Зокрема, період обертання Церери дорівнює 9,1 год, а Палади – 7,9 год.

Найшвидше обертається Ікар, за 2 год 16 м

Показово, що у спектрах кутистих астероїдів виявлено смугу поглинання води (l = 3мкм). Зокрема, поверхня астероїда Церери складається з мінералів, схожих на земні глини, що містять близько 10% води.

І лише в небагатьох астероїдів, які проходять поблизу Сонця, поверхня у такі періоди сильно нагрівається. Так, температура поверхні Ікара підвищується майже до 1000 К (+730 ° С), а при віддаленні від Сонця знову різко знижується

Орбіти інших астероїдів схильні до значних обурень від гравітаційного впливу великих планет, головним чином Юпітера. Особливо сильні обурення відчувають невеликі астероїди, що призводить до зіткнень цих тіл і їх подрібнення на шпильки найрізноманітніших розмірів - б від сотень метрів у поперечнику до порошин.

В даний час фізична природа астероїдів вивчається, тому що по ній можна простежити еволюцію (розвиток) речовини, з якої сформувалася Сонячна система

Метеорити

Явлення вторгнення космічних тіл в атмосферу мають три основні стадії:

1. Політ у розрідженій атмосфері (до висот близько 80 км), де взаємодія молекул повітря має карпускулярний характер. Частинки повітря стикаються з тілом, прилипають до нього або відбиваються і передають йому частину своєї енергії. Тіло нагрівається від безперервного бомбардування молекулами повітря, але не зазнає помітного опору, і його швидкість залишається майже незмінною. На цій стадії, однак, зовнішня частина космічного тіланагрівається до тисячі градусів та вище. Тут характерним параметром завдання є відношення довжини вільного пробігу до розміру тіла L, яке називається числом Кнудсена Kn. В аеродинаміці прийнято враховувати молекулярний підхід до опору повітря за K n >0.1

Процес падіння кожного метеороїду індивідуальний. Немає можливості в короткому оповіданні описати всі можливі особливості цього процесу.

"Знайдених" метеоритів значно більше, ніж "упалих". Часто їх знаходять туристи чи селяни, які працюють у полі. Оскільки метеорити мають темний колір і легко помітні на снігу, чудовим місцемдля їхнього пошуку служать крижані поля Антарктики, де вже знайдено тисячі метеоритів. Вперше метеорит в Антарктиці виявила 1969 року група японських геологів, які вивчали льодовики. Вони знайшли 9 фрагментів, що лежали поряд, але відносяться до чотирьох різних типів метеоритів. Виявилося, що метеорити, що впали на лід у різних місцях, збираються там, де льодовикові поля, що рухаються зі швидкістю кілька метрів на рік, зупиняються, упираючись у гірські хребти. Вітер руйнує і висушує верхні шари льоду (відбувається його сухе сублімація - абляція), і метеорити концентруються на поверхні льодовика. Такі льоди мають блакитний колір і легко помітні з повітря, чим і користуються вчені при вивченні місць, перспективних для збирання метеоритів.

Метеорит Альєнде належить до хондритів – важливої підгрупи кам'яних метеоритів. Їх називають так, тому що вони містять хондри (від грец. chondros, зернятко) - найдавніші сферичні частинки, що сконденсувалися в протопланетній туманності і потім увійшли до складу пізніших порід. Подібні метеорити дозволяють оцінювати вік Сонячної системи та її вихідний склад. Багаті кальцієм і алюмінієм включення метеорита Альєнде, що першими сконденсувалися через свою високу температуру кипіння, мають виміряний за радіоактивним розпадом вік 4,559 0,004 млрд. років. Це найточніша оцінка віку Сонячної системи. До того ж, усі метеорити несуть у собі «історичні записи», викликані тривалим впливом на них галактичних космічних променів, сонячного випромінювання та сонячного вітру. Вивчивши пошкодження, завдані космічними променямиможна сказати, як довго метеорит перебував на орбіті до того, як потрапив під захист земної атмосфери

Прямий зв'язок між метеоритами та Сонцем випливає з того факту, що елементний склад найстаріших метеоритів – хондритів – точно повторює склад сонячної фотосфери. Єдині елементи, зміст яких різниться, – це летючі, такі, як водень і гелій, рясно випаровувалися з метеоритів під час їх остигання, і навіть літій, частково «згорілий» на Сонце у ядерних реакціях. Поняття « сонячний склад» та «хондритний склад» використовують як рівнозначні при описі згаданого вище «рецепту сонячної речовини». Кам'яні метеорити, склад яких відрізняється від сонячного, називають ахондрити.

Дрібні уламки.

Комети

Іноді голова комети настільки мала, що хвіст комети здається, що виходить безпосередньо з ядра. Крім зміни обрисів у головах комет то з'являються, то зникають різні структурні утворення: галси, оболонки, промені, виливи з ядра тощо.

Великі комети з хвостами, що далеко простягалися небом, спостерігалися з найдавніших часів. Колись передбачалося, що комети належать до атмосферних явищ. Цю помилку спростував Браге, який виявив, що комета 1577 займала однакове становище серед зірок при спостереженнях з різних пунктів, і, отже, віддаляється від нас далі, ніж Місяць

Рух комет небом пояснив вперше Галлей (1705г.), який знайшов, що й орбіти близькі до параболам. Він визначив орбіти 24 яскравих комет, причому виявилося, що комети 1531 та 1682 р.р. мають дуже схожі орбіти. Звідси Галлей зробив висновок, що ця та сама комета, яка рухається навколо Сонця по дуже витягнутому еліпсу з періодом близько 76 років. Галлей передбачив, що в 1758 вона повинна з'явитися знову і в грудні 1758 вона дійсно була виявлена. Сам Галлей не дожив досі і не міг побачити, як блискуче підтвердилося його пророцтво. Ця комета (одна з найяскравіших) була названа кометою Галлея

Комети позначаються на прізвища осіб, які їх відкрили. Крім того, знову відкритій кометі надається попереднє позначення за роком відкриття з додаванням літери, що вказує послідовність проходження комети через перигелій цього року.

Лише невелика частина комет, що спостерігаються щорічно, належить до періодичних, тобто. відомих за своїми колишніми появами. Більша частинакомет рухається дуже витягнутими еліпсами, майже параболами. Періоди звернення їх точно не відомі, але є підстави вважати, що вони досягають багатьох мільйонів років. Такі комети віддаляються від Сонця на відстані, які можна порівняти з міжзоряними. Площини їх майже параболічних орбіт не концентруються до площини екліптики та розподілені у просторі випадковим чином. Прямий напрямок руху зустрічається так само часто, як і зворотний

Періодичні комети рухаються по менш витягнутих еліптичних орбіт і мають зовсім інші характеристики. З 40 комет, що спостерігалися більш ніж 1 раз, 35 мають орбіти, нахилені менше, ніж на 45^ до площини екліптики. Тільки комета Галлея має орбіту з нахилом, великим 90^ і, отже, рухається в зворотному напрямку. Серед короткоперіодичних (тобто мають періоди 3 - 10 років) комет виділяється "родина Юпітера" велика групакомет, афелії яких віддалені від Сонця на таку ж відстань, як орбіта Юпітера. Передбачається, що "сімейство Юпітера" утворилося в результаті захоплення планетою комет, які рухалися раніше більш витягнутими орбітами. Залежно від взаємного розташування Юпітера та комети ексцентриситет кометної орбіти може як зростати, так і зменшуватися. У першому випадку відбувається збільшення періоду або навіть перехід на гіперболічну орбіту та втрата комети Сонячною системою, у другому – зменшення періоду

Орбіти періодичних комет схильні до дуже помітних змін. Іноді комета проходить поблизу Землі кілька разів, а потім тяжінням планет-гігантів відкидається більш віддалену орбіту і стає ненаблюдаемой. В інших випадках, навпаки, комета, яка раніше ніколи не спостерігалася, стає видимою через те, що вона пройшла поблизу Юпітера або Сатурна і різко змінила орбіту. Крім подібних різких змін, відомих лише обмеженої кількості об'єктів, орбіти всіх комет зазнають поступових змін

Зміни орбіт не є єдиною можливою причиноюзникнення комет. Достовірно встановлено, що комети швидко руйнуються. Яскравість короткоперіодичних комет слабшає згодом, а деяких випадках процес руйнації спостерігався майже безпосередньо. Класичним прикладом є комета Біелі. Вона була відкрита 1772 року і спостерігалася 1813, 1826 і 1832. р.р. У 1845 року розміри комети виявилися збільшеними, а січні 1846г. спостерігачі з подивом виявили дві дуже близькі комети замість однієї. Було обчислено відносні рухи обох комет, і виявилося, що комета Біелі розділилася на дві ще близько року тому, але спочатку компоненти проектувалися один на один, і поділ був помічений не відразу. Комета Біелі спостерігалася ще один раз, причому один компонент набагато слабший за інший, і більше її знайти не вдалося. Проте неодноразово спостерігався метеорний потік, орбіта якого збігалася з орбітою комети Біелі.

При вирішенні питання про походження комет не можна уникнути знання хімічного складу речовини, з якого складено кометне ядро. Здавалося б, що може бути простіше? Потрібно сфотографувати більше спектрів комет, розшифрувати їх - і хімічний склад кометних ядер нам відразу стане відомим. Однак, справа не така проста, як здається на перший погляд. Спектр фотометричного ядра може бути просто відбитим сонячним чи емісійним молекулярним спектром. Відображений сонячний спектр є безперервним і нічого не повідомляє про хімічний склад тієї області, від якої він відбився - ядра або атмосфери пилу, що оточує ядро. Емісійний газовий спектр несе інформацію про хімічний склад газової атмосфери, що оточує ядро, і теж нічого не говорить нам про хімічний склад поверхневого шару ядра, так як випромінюють у видимій області молекули, такі як С2, С N , С H , М H , ВІН і ін, є вторинними, дочірніми молекулами - "уламками" складніших молекул або молекулярних комплексів, у тому числі складається кометне ядро. Ці складні батьківські молекули, випаровуючись в навколоядерний простір, швидко зазнають руйнівної дії сонячного вітру і фотонів або розпадаються або дисоціюються більш прості молекули, емісійні спектри яких і вдається спостерігати від комет. Самі батьківські молекули дають безперервний спектр.

Першим спостерігав та описав спектр голови комети італієць Донаті. На тлі слабкого безперервного спектру комети 1864 він побачив три широкі смуги, що світяться: блакитного, зеленого і жовтого кольору. Як виявилося, цей збіг належав молекулам вуглецю С2, що вдосталь опинився в кометній атмосфері. Ці емісійні лінії молекул С2 отримали назву смуг Свана, на ім'я вченого, який займався дослідженням спектра вуглецю. Перша щілинна спектрограма голови Великий Комети 1881 була отримана англійцем Хеггінсом, який виявив у спектрі випромінювання хімічно активного радикалу ціана С N

Вдалині від Сонця, на відстані 11 а.е., комета, що наближається, виглядає невеликою туманною цяткою, часом з ознаками починається утворення хвоста. Спектр, отриманий від комети, що знаходиться на такій відстані, і аж до відстані 3-4 а.о. є безперервним, т.к. на таких великих відстанях емісійний спектр не збуджується через слабке фотонне та корпускулярне сонячне випромінювання.

Цей спектр утворюється в результаті відбиття сонячного світла від пилових частинок або в результаті розсіювання на багатоатомних молекулах або молекулярних комплексах. На відстані близько 3 а. від Сонця, тобто. коли кометне ядро перетинає пояс астероїдів, у спектрі з'являється перша смуга емісійна молекули ціана, яка спостерігається майже у всій голові комети. На відстані 2 а. збуджуються вже випромінювання тритомних молекул С3 і N Н3, які спостерігаються в більш обмеженій ділянці голови комети поблизу ядра, ніж всі випромінювання, що посилюються, С N . На відстані 1,8 а. з'являються випромінювання вуглецю - смуги Свана, які одразу стають помітними у всій голові комети: і поблизу ядра, і біля меж видимої голови

Механізм світіння кометних молекул було розшифровано ще 1911г. К.Шварцшильдом та Е.Кроном, які, вивчаючи емісійні спектри комети Галлея (1910), дійшли висновку, що молекули кометних атмосфер резонансно перевипромінюють сонячне світло. Це свічення аналогічно резонансному світіння парів натрію у відомих дослідах Ауда, який перший помітив, що при осіщенні світлом, що має частоту жовтого дублету натрію, пари натрію самі починають світитися на тій же частоті характерним жовтим світлом. Це механізм резонансної флуоресценції, що є частим випадком більш загального механізму люмінесценції. Всі знають світіння люмінесцентних ламп над вітринами магазинів, в лампах денного світла і т.п. Аналогічний механізм змушує світитися та гази в кометах.

Для пояснення свічення зеленої та червоної кисневих ліній (аналогічні лінії спостерігаються й у спектрах полярних сяйв) залучалися різні механізми: електронний удар, дисоціативна рекомбінація та фотодисаціація. Електронний удар, однак, не в змозі пояснити більш високу інтенсивність зеленої лінії в деяких кометах, порівняно з червоною. Тому більше переваги надається механізму фотодисоціації, на користь якого каже розподіл яскравості в голові комети. Тим не менш, це питання ще остаточно не вирішене і пошуки істинного механізму світіння атомів у кометах продовжуються. До цих пір залишається невирішеним питання про батьківські, первинні молекули, з яких складається кометне ядро, а це питання дуже важливе, оскільки саме хімізм ядер визначає надзвичайно високу активність комет, здатних з дуже малих за розмірами ядер розвивати гігантські атмосфери і хвости, що перевершують своїм розмірам усі відомі тіла у Сонячній системі

5. Пошук планет у Сонячній системі.

Не раз висловлювалися припущення про можливість існування планети, ближчої до Сонця, ніж Меркурій. Левер'є (1811-1877), що передбачив відкриття Нептуна, досліджував аномалії в русі перигелія орбіти Меркурія і на основі цього передбачив існування всередині його орбіти нової невідомої планети. Незабаром з'явилося повідомлення про її спостереження та планету навіть надали ім'я – Вулкан. Але відкриття не підтвердилося

1977 року американський астроном Коуел відкрив дуже слабкий об'єкт, який охрестили «десятою планетою». Але для планети об'єкт виявився дуже малим (близько 200 км). Його назвали Хіроном і віднесли до астероїдів, серед яких він був тоді найдальшим: афелій його орбіти видалено на 18,9 а. і майже стосується орбіти Урана, а перигелій лежить відразу за орбітою Сатурна з відривом 8,5 а. від сонця. При нахилі орбіти всього 7 він може близько підходити до Сатурну і Урану. Обчислення показують, що така орбіта нестійка: Хірон або зіткнеться з планетою, або буде викинутий із Сонячної системи

Іноді публікуються теоретичні передбачення існування великих планетза орбітою Плутона, але досі вони не підтверджувалися. Аналіз кометних орбіт показує, що з відстані 75 а.е. планет більше за Землюза Плутон немає. Проте цілком можливе існування у цій галузі великої кількості малих планет, виявити які непросто. Існування цього скупчення занептунових тіл підозрювалося вже давно і навіть отримало назву - пояс Койпера, на ім'я відомого американського дослідника планет. Проте виявити перші об'єкти в ньому вдалося лише нещодавно. У 1992-1994 було відкрито 17 малих планет за орбітою Нептуна. З них 8 рухаються на відстанях 40-45 а. від Сонця, тобто. навіть за орбітою Плутона

Через велику віддаленість блиск цих об'єктів надзвичайно слабкий; для їхнього пошуку підходять лише найбільші телескопи світу. Тому досі систематично переглянуто близько 3 квадратних градусів небесної сфери, тобто. 0,01% її площ. Тому очікується, що за орбітою Нептуна можуть існувати десятки тисяч об'єктів, подібних до виявлених, і мільйони дрібніших, діаметром 5–10 км. Судячи з оцінок, це скупчення малих тіл у сотні разів масивніше поясу астероїдів, розташованого між Юпітером і Марсом, але поступається за масою гігантській кометній хмарі Оорта

Об'єкти за Нептуном поки що важко віднести до якогось класу малих тіл Сонячної системи – до астероїдів чи ядр комет. Нововідкриті тіла мають розмір 100-200 км і досить червону поверхню, що вказує на її древній склад та можливу присутність органічних сполук. Тіла «пояса Койпера» останнім часом виявляють дуже часто (до кінця 1999 їх відкрито близько 200). Деякі планетологи вважають, що Плутон було б правильніше називати не «найменшою планетою», а «найбільшим тілом пояса Койпера»

Література

В.А. Браштейн "Планети та їх спостереження" Москва "Наука" 1979 рік

С. Доул "Планети для людей" Москва "Наука" 1974 рік

К.І. Чурюмов "Комети та їх спостереження" Москва "Наука" 1980 рік

О.Л. Крінов "Залізний дощ" Москва "Наука" 1981 рік

К.А. Куликов, Н.С. Сидоренков "Планета Земля" Москва "Наука"

Б.А. Воронцов - Вельямінов "Нариси про Всесвіт" Москва "Наука"

Н.П. Єрпилєєв "Енциклопедичний словник юного астронома" Москва "Педагогіка" 1986 рік

Е.П.Левітан "Астрономія" Москва "Освіта" 1994 рік

20. Малі тіла сонячної системи

1. Астероїди

Малі планети, або астероїди, переважно звертаються між орбітами Марса і Юпітера і неозброєним оком невидимі. Перша мала планетабула відкрита у 1801 р., і за традицією її назвали одним із імен греко-римської міфології - Церерою. Невдовзі знайшли й інші малі планети, названі Паллада, Вестаі Юнона. Із застосуванням фотографії почали відкривати дедалі слабші астероїди. Нині відомо понад 3000 астероїдів. Протягом мільярдів років астероїди іноді стикаються один з одним. На цю думку наводить те, що ряд астероїдів має не кулясту, а неправильну форму. Сумарна маса астероїдів оцінюється лише в 0,1 маси Землі.

Найяскравіший астероїд - Веста не буває яскравішим за 6-у зіркову величину. Самий великий астероїд- Церера. Його діаметр близько 800 км, і за орбітою Марса навіть у найсильніші телескопи на такому малому диску нічого не можна розглянути. Найдрібніші з відомих астероїдів мають діаметри лише близько кілометра (рис. 56). Звісно, астероїди не мають атмосфери. На небі малі планети виглядають як зірки, через що їх і назвали астероїдами, що в перекладі з давньогрецької означає "зіркоподібні". Вони мають характерне для планет петлеподібне переміщення на тлі зоряного неба. Орбіти деяких астероїдів мають надзвичайно великі ексцентриситети. Внаслідок цього в перигелії вони підходять до Сонця ближче за Марс і Землю, а Ікар- Ближче, ніж Меркурій (рис. 57). У 1968 р. Ікар наблизився до Землі з відривом менше 10 млн. кілометрів, та його нікчемне тяжіння ніякого впливу Землю у відсутності. Іноді близько підходять до Землі Гермес, Ерот та інші малі планети.

Нові астероїди відкривають щороку. Першовідкривач має право на вибір назви відкритої їм планети, яка потім затверджується міжнародним комітетом. Найчастіше астероїдам надають імена відомих вчених, героїв, митців. Так, у 1978 р. було відкрито астероїд, який отримав пізнє ім'я Воронвеліяна честь автора цього підручника.

2. Боліди та метеорити

Болідом називається досить рідкісне явище- вогненна куля, що летить по небу (рис. 58). Це викликається вторгненням у щільні шари атмосфери великих твердих частинок, званих метеорними тілами. Рухаючись в атмосфері, частка нагрівається внаслідок гальмування і навколо неї утворюється широка оболонка, що світиться, що складається з гарячих газів. Боліди часто мають помітний кутовий діаметр і бувають видно навіть вдень. Забобонні люди приймали такі вогняні кулі за драконів з вогнедишною пащею. Від сильного опору повітря метеорне тіло нерідко розколюється і з гуркотом випадає Землю як осколків. Залишки метеорних тіл, що впали на Землю, називаються метеоритами.

Метеорне тіло, що має невеликі розміри, іноді повністю випаровується в атмосфері Землі. У більшості випадків його маса за час польоту сильно зменшується і до Землі долітають лише залишки, які зазвичай встигають охолонути, коли космічна швидкість вже погашена опором повітря. Іноді випадає цілий метеоритний дощ. При польоті метеорити оплавляються та покриваються чорною скоринкою. Один такий "чорний камінь" у Мецці вставлений у стіну храму і є предметом релігійного поклоніння.

Відомі три види метеоритів: кам'яні, залізні (рис. 59) та залізо-кам'яні. Іноді метеорити знаходять через багато років після їхнього падіння. Особливо багато знайдено залізних метеоритів. У СРСР метеорит - власність держави і підлягає здачі до наукових установ для вивчення. За вмістом радіоактивних елементів та свинцю визначають вік метеоритів. Він різний, але найстаріші метеорити мають вік 4,5 млрд. років. Деякі найбільші метеорити при великому кратері і утворюють метеоритні кратери, що нагадують місячні. Найбільший кратер з тих, що добре збереглися, знаходиться в Аризоні (США) (рис. 60). Його діаметр 1200 м та глибина 200 м. Цей кратер виник, мабуть, близько 5000 років тому. Знайдено сліди ще більших і давніших метеоритних кратерів. Усі метеорити – це члени Сонячної системи.

Зважаючи на те, що відкрито чимало дрібних астероїдів, що перетинають орбіту Марса, можна думати, що метеорити - це уламки тих астероїдів, які перетинають орбіту Землі. Структура деяких метеоритів свідчить про те, що вони піддавалися високим температурам і тискам і, отже, могли існувати в надрах планети, що зруйнувалася, або великого астероїда.

У складі метеоритів виявлено значно менше мінералів, ніж у земних гірських породах. Це свідчить про примітивний характер метеоритної речовини. Однак багато мінералів, що входять до складу метеоритів, не зустрічаються на Землі. Наприклад, кам'яні метеорити містять округлі зерна - хондри, хімічний склад яких майже ідентичний зі складом Сонця. Ця найдавніша речовина дає відомості про початковий етап формування планет Сонячної системи.

3. Комети. Їх відкриття та рух

Знаходячись у просторі далеко від Сонця, комети мають вигляд дуже слабких, розмитих, світлих плям, у центрі яких знаходиться ядро. Дуже яскравими та "хвостатими" стають лише ті комети, які проходять порівняно близько від Сонця. Вигляд комети із Землі залежить також від відстані до неї, кутової відстані від Сонця, світла Місяця тощо. п. Великі комети - туманні освіти з довгим блідим хвостом - вважалися вісниками різних нещасть, воєн тощо. Ще 1910 р. у царській Росії служили молебні, щоб відвести "божий гнів у образі комети".

Вперше І. Ньютон обчислив орбіту комети зі спостережень її переміщення на тлі зірок і переконався, що вона, подібно до планет, рухалася в Сонячній системі під дією тяжіння Сонця. Його сучасник, англійський вчений Еге. Галлей(1656-1742), обчисливши орбіти кількох комет, що з'являлися раніше, припустив, що в 1531, 1607 і 1682 р.р. спостерігалася та сама комета,

що періодично повертається до Сонця, і вперше передбачив її появу. У 1758 р (через 16 років після смерті Галлея), як і було передбачено, комета справді з'явилася й одержала назву комети Галлея. В афелії вона йде за орбіту Нептуна (мал. 61) і через 75-76 років знову повертається до Землі та Сонця. У 1986 році вона знову пройшла на найкоротшій відстані від Сонця. На зустріч із кометою вперше були направлені автоматичні міжпланетні станції, забезпечені різною науковою апаратурою.

Комета Галлея належить до періодичних комет. Тепер відомо багато короткоперіодичних комет із періодами звернення від трьох ( комета Енке) до десяти років. Їхні афелії лежать біля орбіти Юпітера. Наближення комет до Землі та його майбутній видимий шлях небом обчислюють заздалегідь із великою точністю. Поряд з цим є комети, що рухаються дуже витягнутими орбітами з великими періодами звернення. Ми приймаємо їхні орбіти за параболи, хоча насправді вони, мабуть, є дуже витягнутими еліпсами, але розрізнити ці криві, знаючи лише малий відрізок шляху комет поблизу Землі та Сонця, нелегко. Більшість комет немає хвоста і видно лише телескоп.

Щороку з'являються відомості про відкриття кількох невідомих раніше комет, які отримують назву на прізвище вченого, який їх знайшов. У каталоги занесено близько тисячі комет, що спостерігалися.

4. Фізична природа комет

Маленьке ядро діаметром у долі кілометра є єдиною твердою частиною комети, і в ньому практично зосереджена вся її маса. Маса комет вкрай мала і не впливає на рух планет. Планети ж роблять великі обурення у русі комет.

Ядро комети, мабуть, складається з суміші порошинок, твердих шматочків речовини та замерзлих газів, таких, як вуглекислий газ, аміак, метан. При наближенні комети до Сонця ядро прогрівається і з нього виділяються гази та пил. Вони створюють газову оболонку – голову комети. Газ та пил, що входять до складу голови, під дією тиску сонячного випромінювання та корпускулярних потоків утворюють хвіст комети, завжди спрямований у бік, протилежний Сонцю (рис. 62).

Чим ближче до Сонця підходить комета, тим вона яскравіша і тим довша її хвіст внаслідок більшого її опромінення та інтенсивного виділення газів. Найчастіше він прямий, тонкий, струйчастий. У великих та яскравих комет іноді спостерігається широкий, вигнутий віялом хвіст (рис. 63). Деякі хвости досягають у довжину відстані від Землі до Сонця, а голова комети – розмірів Сонця. З віддаленням від Сонця вигляд і яскравість комети змінюються у зворотному порядку і комета зникає з виду, досягнувши орбіти Юпітера.

Спектр голови та хвоста комети має зазвичай яскраві смуги. Аналіз спектру показує, що голова комети складається в основному з парів вуглецю та ціану, а у складі її хвоста є іонізовані молекули оксиду вуглецю (II) (чадного газу). Спектр ядра комети є копією сонячного спектру, тобто ядро світиться відбитим сонячним світлом. Голова та хвіст світяться холодним світлом, поглинаючи і потім перевипромінюючи сонячну енергію (це різновид флуоресценції). На відстані Землі від Сонця комета не гарячіша, ніж Земля.

Видатний російський вчений Ф. А. Бредіхін (1831-1904) розробив спосіб визначення кривизни хвоста сили, що діє на його частинки. Він встановив класифікацію кометних хвостів і пояснив ряд явищ, що спостерігаються в них, на основі законів механіки та фізики. В останні роки стало ясно, що рух газів у прямих хвостах і злами викликані взаємодією іонізованих молекул газів хвоста з потоком частинок (корпускул), що налітають на них, що летять від Сонця, який називають сонячним вітром. Вплив сонячного вітру на іони кометного хвостаперевершують їхнє тяжіння Сонцем у тисячі разів. Посилення короткохвильової радіації Сонця та корпускулярних потоків викликає раптові спалахи яскравості комет.

І нині іноді серед населення висловлюються побоювання, що Земля зіштовхнеться з кометою. У 1910 р. Земля пройшла крізь хвіст комети Галлея, де є чадний газ. Однак його домішку у приземному повітрі не вдалося виявити, оскільки навіть у голові комети гази надзвичайно розріджені. Зіткнення Землі з ядром комети є вкрай малоймовірною подією. Можливо, таке зіткнення спостерігалося 1908 р. як падіння Тунгуського метеорита. При цьому на висоті кількох кілометрів стався потужний вибух, повітряна хвиляякого повалила ліс на величезному майдані.

5. Метеори та метеорні потоки

Давно помічено, що ядра періодичних комет виснажуються, з кожним оборотом вони світяться дедалі слабше. Неодноразово спостерігалося розподіл кометних ядер на частини. Це руйнування виробляли або сонячні припливи, або зіткнення з метеоритними тілами. Комета, відкрита чеським ученим Біелою ще 1772 р., спостерігалася при повторних повернення з семирічним періодом. У 1846 р. її ядро розпалося, і вона перетворилася на дві слабкі комети, які після 1852 р. не спостерігалися. Коли у 1872 р., за розрахунками, зниклі комети мали пройти поблизу Землі, спостерігався дощ " падаючих зірок " . З того часу 27 листопада це явище повторюється щорічно, хоча й менш ефектно. Дрібні тверді частинки ядра, що розпалося. колишньої кометиБіели розтяглися вздовж її орбіти (рис. 64), і, коли Земля перетинає їхній потік, вони влітають у її атмосферу. Ці частинки викликають у атмосфері явище метеорів і повністю руйнуються, не долітаючи до Землі. Відомий ряд інших метеорних потоків, Ширина яких, як правило, незмірно більше, ніж розмір ядер комет, що їх породили.

З кометою Галлея пов'язані два метеорні потоки, один з яких спостерігається в травні, інший - у листопаді.

Фотографуючи шлях одного й того ж метеора на зоряному небі, як і проектується для спостерігачів, віддалених друг від друга на 20-30 км, визначають висоту, де з'явився метеор. Найчастіше метеорні тілапочинають світитися на висоті 100-120 км і повністю випаровуються вже на висоті 80 км. У спектрах видно яскраві лінії заліза, кальцію, кремнію та інших. Вивчення спектрів метеорів дозволяє встановити хімічний склад твердих частинок, покинули ядро комети. Фотографуючи політ метеора камерою, об'єктив якої перекривається затвором, що обертається, отримують переривчастий слід, по якому можна оцінити гальмування метеора повітрям.

Маса метеорних тіл – близько міліграмів, а розмір – частки міліметра. Мабуть, метеорні тіла - це пористі частинки, заповнені кометним льодом, який випаровується першим.

Вдається визначити швидкість метеорів. Метеорні тіла, що наздоганяють Землю, мають швидкості, з якими вони влітають в атмосферу, не менше І км/с, а Землі, що летять назустріч - до 60-70 км/с.

Подумайте, чому мінімальна та максимальна швидкість зустрічі метеорних тіл із Землею мають саме такі значення.

Розпечені гази, що залишаються метеорним тілом, утворюють слід, що світиться. Метеорна частка на своєму шляху іонізує повітря. Слід із іонізованого повітря відбиває радіохвилі. Це дозволило застосувати для вивчення метеорів радіолокатора.

Метеори іноді здаються такими, що вилітають з деякої області на небі, званої радіантом метеорного потоку (рис. 65). Це ефект перспективи. Шляхи метеорів, що летять по паралельним напрямкам, будучи продовжені, здаються здалека, як рейки залізниці. Радіант знаходиться на небі в тому напрямку, звідки летять ці метеорні тіла. Кожен радіант займає певне становище серед сузір'їв та бере участь у добовому обертанні неба. Положення радіанту визначає назву метеорного потоку. Наприклад, метеори, що спостерігаються 10-12 серпня, радіант яких перебуває у сузір'ї Персею, називаються персеїдами.

Спостереження метеорних потоків – важливе наукове завдання, цілком посильне для школярів. Вони сприяють вивченню нашої атмосфери і речовини комет, що розпалися.

Вправа 17

1. Після заходу Сонця на заході знаходиться комета. Як щодо обрію спрямований її хвіст?

2. Яка велика вісь орбіти комети Галлея, якщо її звернення 76 років?

3. Як можна довести, що справді зірки з неба не падають?

4. Болід, помічений на відстані 0,5 км від спостерігача, мав видимий диск удвічі менший за місячний. Яким був його дійсний діаметр? 5. Чи може комета, періодично повертаючись до Сонця, завжди зберігати свій вигляд незмінним?

Завдання 10

Припустимо, що малюнок 63 є десятикратне збільшення фотографії, отриманої камерою з фокусною відстанню об'єктива 10 див. відстань об'єктива.