Малые тела солнечной системы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тема: Малые тела солнечной системы

1. Астероиды

Только астрономы Европы запланировав, начали c 21 сентября 1800г интенсивный поиск Фаэтона, как неожиданно Джузеппе ПИАЦЦИ в новогоднюю ночь 1 января 1801г в Палермо открыл первую малую планету - самый крупный астероид Церера (диаметр 960х932 км) и дал ей название - “малые звезды” назвал астероидами. До недавнего времени это был самый большой астероид (но с 24.08.2006 года решением МАС отнесен к разряду карликовых планет). астероид комета метеорит болид

Хроника открытий астероидов.

Вторую малую планету - (2) Pallas (Паллада) - удалось обнаружить 28 марта 1802 года немецкому астроному Г.В.Ольберсу. Третью - (3) Juno (Юнона) - открыл 1 сентября 1804 года немецкий астроном К.Гардинг. Четвертую - (4) Vesta (Веста) - открыл 29 марта 1807 года все тот же Г.В.Ольберс.

Первый с помощью фотографии был открыт 20 декабря 1891г №323 (Бруция)

На 2 октября 2001г астрономы всего мира наблюдали 146.677 астероидов. Орбиты 30.716 из них определены и они получили собственные номера. Имена присвоены 8.914 астероидам.

Распределение астероидов.

Большинство орбит астероидов сконцентрировано в главном поясе астероидов между орбитами Марса и Юпитера на расстояниях от 2,0 до 3,3 а.е. от Солнца. Имеются, однако, и астероиды, чьи орбиты лежат ближе к Солнцу, типа группы Амура, группы Аполлона и группы Атена. Кроме того, имеются и более далекие от Солнца, типа центавров. На орбите Юпитера находятся троянцы. За Нептуном находится пояс Койпера. Первым свидетельством существования пояса Герарда Койпера (предсказанного в 1951г) было открытие в 1992г слабого объекта 1992 QB1, находящегося на квазикруговой орбите на расстоянии около 50 а.е. от Солнца. В настоящее время астрономам известно уже свыше 1 тыс. транснептуновых объектов (на 01.09.2006г), однако самый маленький из них имеет в поперечнике около 25 км. В 2006 году открыт еще один пояс - троянцы у Нептуна (первый астероид открыт в 2001г).

Астероидная опасность Земли.

Путешествуя по своим орбитам, астероид под воздействием силы тяготения планеты (особенно массивного Юпитера) могут менять орбиту, а потому могут близко подойти к Земле и даже столкнуться с ней. Столкновение с астероидом более 1 км диаметром может быть катастрофическим для Земли. Подсчитано, что в среднем раз в 100000 лет такое столкновение происходит. В 1995г NASA организует службу NEAT (Near Earth Asteroid Tracking - слежения за околоземными астероидами) 3. Метеориты

Это обнаруженный фрагмент метеорита, который "пережил" прохождение сквозь атмосферу Земли. Метеориты обычно называются по имени места, где они упали. Изучение траекторий небольшого числа метеоритов, которые наблюдались как болиды и были обнаружены впоследствии, показывает, что они двигались по траекториям, берущим свое начало в поясе астероидов. При движении в атмосфере впереди метеорного тела образуется ударная волна внутри которой температура достигает порядка 10-100 тысяч градусов. Разрушение и испарение летящего тела сопровождается звуком. Достигает земной поверхности в среднем один их 40000 метеорных тел. Их возраст оценивается в 4,39-4,59 млрд лет. Химический и минералогический состав метеоритов изучается очень внимательно, так как они, по-видимому, являются образцами населения удаленных частей Солнечной системы и поэтому дают ключ к пониманию ее происхождения и эволюции. Вот почему любой найденный метеорит является достоянием государства и имеет большую научную ценность.

2. Кометы. Физическая природа комет

Маленькое ядро диаметром несколько километров является единственной твердой частью кометы, и в нем практически сосредоточена вся ее масса. Масса комет крайне мала и нисколько не влияет на движение планет. Планеты же производят большие возмущения в движении комет. Ядро кометы, по-видимому, состоит из смеси пылинок, твердых кусочков вещества и замерзших газов, таких, как углекислый газ, аммиак, метан. При приближении такого ядра к Солнцу газы испаряются и создают разлетающуюся кому -- газовую оболочку. У большой кометы оболочка не круглая, а имеет параболическое очертание -- голову, переходящую в хвост.

Чем ближе к Солнцу подходит комета, тем она ярче и тем длиннее ее хвост. Хвост кометы иногда достигает в длину расстояния от Земли до Солнца, а голова кометы -- размеров Солнца. С удалением от Солнца вид и яркость кометы меняются в обратном порядке и комета исчезает из вида, достигнув орбиты Юпитера. Газы и пыль, выбрасываемые из ядра в голову кометы, отталкиваются действием давления солнечного света и корпускулярных потоков прочь от Солнца и создают хвост кометы. Чаще всего он прямой, тонкий, струйчатый. Спектр головы и хвоста кометы имеет обычно яркие полосы. Анализ спектра показывает, что голова кометы состоит в основном из паров углерода и циана, а в составе ее хвоста имеются ионизированные молекулы окиси углерода (угарного газа). Спектр ядра кометы является копией солнечного спектра, то есть ядро светится отраженным солнечным светом. Кома, голова и хвост светятся тоже холодным светом, поглощая и затем переизлучая солнечную энергию (это род флуоресценции). На расстоянии Земли от Солнца комета не горячее, чем Земля. У больших и ярких комет иногда широкий изогнутый веером хвост.

Выдающийся русский ученый Ф. А. Бредихин разработал способ определения по кривизне хвоста величину отталкивающей силы Солнца. Он установил классификацию кометных хвостов и объяснил ряд наблюдаемых в них явлений законами механики и физики. В последние годы стало ясно, что движение газов в прямых хвостах и изломы в них вызваны взаимодействием ионизированных молекул газов такого хвоста с налетающим на них потоком корпускул в солнечном ветре. Эти потоки несут с собой магнитное поле. Ионы не могут двигаться поперек его силовых линий, и магнитное поле отбрасывает ионы газа в хвост кометы. В таких случаях отталкивающая сила солнечного ветра превосходит тяготение к Солнцу в тысячи раз. Это один из ярких примеров борьбы противоположностей в природе. Вспышки горячих газов на Солнце сопровождаются усилением коротковолновой радиации и солнечного ветра. Это вызывает внезапные вспышки яркости комет.

В 1910 г. Земля прошла сквозь хвост кометы Галлея. Хотя в хвосте кометы есть угарный газ, он так разрежен, что никакими анализами не удалось обнаружить его примесь в воздухе. Газы даже в голове кометы чрезвычайно разрежены. Столкновение Земли с ядром кометы крайне маловероятное событие. Если оно и случится, то Земле это ничем не грозит. В самом деле, нагреваясь в воздухе, льды ядра испарятся, а освобожденные при испарении твердые частицы вызовут явление дождя «падающих звезд», иначе метеоров.

3. Метеорит

В настоящее время во многих музеях мира хранится не менее 500 тонн метеоритного вещества. Расчет показывает, что в виде метеоритов и метеорной пыли за сутки на Землю выпадает около 10 тонн вещества, что за время 2 млрд. лет дает слой толщиной 10 см.

Источником практически всех малых метеорных частиц являются, по-видимому, кометы. Крупные метеорные тела имеют астероидное происхождение.

Российкие ученые - академик В. Г. Фесенков, С. В. Орлов и другие считают, что meteoritы и метеориты тесно связаны между собой. Астероиды - это гигантские метеориты, а метеориты - это совсем маленькие, карликовые meteoritы. Те и другие являются осколками планет, которые миллиарды лет назад двигались вокруг Солнца между орбитами Марса и Юпитера. Эти планеты в результате, по-видимому, столкновения распались на части. Образовалось бесчисленное множество осколков самых различных размеров, вплоть до мельчайших крупинок. Эти осколки носятся теперь в межпланетном пространстве и, сталкиваясь с Землей, падают на нее в виде метеоритов.

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° С за миллион лет.

Каменные метеориты, в которых нет хондр, называются ахондритами. Анализ показал, что в хондрах содержатся практически все химические элементы.

Чаще всего в метеоритах находятся следующие восемь химических элементов: железо, никель, сера, магний, кремний, алюминий, кальций и кислород. Все остальные химические элементы таблицы Менделеева находятся в метеоритах в ничтожных, микроскопических количествах. Соединяясь между собой химически, эти элементы образуют различные минералы. Большинство этих минералов найдено в земных горных породах. И совсем в ничтожных количествах в метеоритах обнаружены такие минералы, которых нет и не может быть на Земле, так как она имеет атмосферу с большим содержанием кислорода. Вступая в соединение с кислородом, эти минералы образуют уже другие вещества. Железные метеориты почти целиком состоят из железа в соединении с никелем, а каменные метеориты - главным образом из минералов, называемых силикатами. Они состоят из соединений магния, алюминия, кальция, кремния и кислорода.

Особенно интересно внутреннее строение железных метеоритов. Их отполированные поверхности становятся блестящими как зеркало. Если протравить такую поверхность слабым раствором кислоты, то обычно на ней появляется замысловатый рисунок, состоящий из переплетающихся между собой отдельных полосок и узких каемок. На поверхностях некоторых метеоритов после травления появляются параллельные тонкие линии. Все это результат внутреннего кристаллического строения железных метеоритов. Не менее интересна структура каменных метеоритов. Если посмотреть на излом каменного метеорита, то часто даже невооруженным глазом можно заметить маленькие округлые шарики, рассеянные по поверхности излома. Эти шарики иногда достигают размера горошины. Кроме них, в изломе видны рассеянные мельчайшие блестящие частички белого цвета. Это - включения никелистого железа. Среди таких частичек встречаются золотистые блестки - включения минерала, состоящего из железа в соединении с серой. Бывают метеориты, которые представляют собой как бы железную губку, в пустотах которой заключены зерна желтовато-зеленого цвета минерала оливина.

4. Болиды

Болидом называется довольно редкое явление - летящий по небу огненный шар. Это явление вызывается вторжением в плотные слои атмосферы крупных твердых частиц, называемых метеорными телами. Двигаясь в атмосфере, частица нагревается вследствие торможения, и вокруг неё образуется обширная светящаяся оболочка, состоящая из горячих газов. Болиды часто имеют заметный угловой диаметр и бывают видны даже днём. Суеверные люди принимали такие огненные шары за летящих драконов с огнедышащей пастью. От сильного сопротивления воздуха метеорное тело нередко раскалывается и с грохотом выпадает на Землю в виде осколков. Остатки метеорных тел, упавшие на Землю, называются метеоритами.

Метеорное тело, имеющее небольшие размеры, иногда целиком испаряется в атмосфере Земли. В большинстве случаев его масса за время полета сильно уменьшается, и до Земли долетают лишь остатки, обычно успевающие остыть, когда космическая скорость уже погашена сопротивлением воздуха. Иногда выпадает целый метеоритный дождь. При полете метеориты оплавляются и покрываются черной корочкой. Один такой "черный камень" (Кабба) в Мекке вделан в стену храма и служит предметом религиозного поклонения.

Метеориты - каменные или железные тела, падающие на Землю из межпланетного пространства; представляют собой остатки метеорных тел, не разрушившихся полностью при движении в атмосфере.

Падения метеоритов на Землю сопровождаются световыми, звуковыми и механическими явлениями. По небу проносится яркий огненный шар, называемый болидом, сопровождаемый хвостом и разлетающимися искрами. По пути движения болида на небе остается след в виде дымной полосы, который из прямолинейного под влиянием воздушных течений принимает зигзагообразную форму. Ночью болид освещает местность на сотни километров вокруг. После того как болид исчезает, через несколько секунд раздаются похожие на взрывы удары, вызываемые ударными волнами. Эти волны иногда вызывают значительное сотрясение грунта и зданий.

Метеориты могут выпадать в тех случаях, когда скорость вторгшегося в земную атмосферу метеорного тела не превосходит 22 км/с и если это тело обладает достаточной механической прочностью. Встречая сопротивление воздуха, метеорное тело тормозится, кинетическая энергия его переходит в теплоту и свет. В результате поверхностный слой метеорита и образующаяся вокруг него воздушная оболочка нагреваются до нескольких тысяч градусов. Вещество метеорного тела после вскипания испаряется, частично разбрызгивается на мельчайшие капельки. Падая на Землю почти отвесно, обломки метеорного тела остывают и при достижении грунта оказываются только теплыми. Они бывают покрыты затвердевшей корой плавления. В месте падения метеоритов образуются углубления, размеры и форма которых зависят от массы метеоритов и скорости их падения.

Самый крупный метеорит был найден в Юго-Западной Африке в 1920 г. Метеорит этот, названный Гоба (названия даются по населенному пункту, ближайшему к месту падения), железный, масса его около 60 т. Такие крупные метеориты падают редко. Как правило, массы метеоритов составляют сотни граммов или несколько килограммов.

К крупнейшим метеоритам относится железный Сихотэ-Алинский, упавший в СССР в 1947 г. Он еще в атмосфере раскололся на тысячи частей и выпал на Землю "железным дождём". При ударе о грунт части метеорита раздробили скальные породы, образовали в них кратеры и воронки. Было обнаружено 200 кратеров и воронок диаметром от 20 см до 26 м. Масса Сихотэ-Алинского метеорита оценивается в 70 т, собрано более 23т.

Метеориты состоят из тех же химических элементов, которые имеются и на Земле. Это в основном следующие восемь элементов: железо, никель, магний, кремнии, сера, алюминий, кальций и кислород. Остальные элементы встречаются в метеоритах в очень малых количествах. Соединяясь между собой, эти элементы образуют в метеоритах различные минералы, большинство которых имеется и на Земле. Но встречаются метеориты и с неизвестными на Земле минералами.

Железные метеориты почти целиком состоят из железа в соединении с никелем и незначительным количеством кобальта. В каменистых метеоритах находятся силикаты - минералы, представляющие собой соединения кремния с кислородом и примесью других элементов (магния, алюминия, кальция и др.). Встречается в каменных метеоритах и никелистое железо в виде зёрнышек, рассеянных по всей массе метеорита. Железокаменные метеориты состоят почти из равных количеств каменистого вещества и никелистого железа.

Если взглянуть на излом каменного метеорита, то можно заметить округлые частицы -хондры. Они имеют форму шариков диаметром 2-5 мм. В разных местах Земли были обнаружены тектиты - стеклянные куски небольшого размера, массой в несколько граммов. В настоящее время установлено, что тектиты - это застывшие брызги земного вещества, выброшенные (иногда на огромные расстояния) при образЗемля встречается лишь с теми метеорными потоками, орбита которых пересекает земную орбиту. При замкнутом рое поток метеоров наблюдается ежегодно около той даты, когда Земля проходит точку пересечения. В зависимости от толщины потока, т.е. от его возраста, время наблюдения метеоров потока длится от нескольких часов до нескольких недель.

При встрече Земли с потоком метеорных частиц наблюдаются метеоры с почти параллельными траекториями в атмосфере (метеорный поток). Для земного наблюдателя, вследствие перспективы, такие траектории выглядят как бы выходящими из одной точки неба, которую называют радиантом. Метеорные потоки называют по созвездию (латинское название), в котором расположены их радианты. Наиболее интересные метеорные потоки: Квадрантиды (наблюдаются ежегодно 3 января), Лириды 20-24 апреля), Аквариды (1-9 мая), Пер-сеиды (5-18 августа), Дракониды (10 октября), Ориониды (20-24 октября), Леониды (15-17 ноября), Геминиды (10-16 декабря). Большинство главных метеорных потоков не имеют большой пространственной плотности частиц в рое, а движутся навстречу Земле и потому обладают большой относительной скоростью. В результате этого даже многочисленные мелкие частицы способны порождать метеоры, доступные наблюдению. В роях некоторых слабых потоков, догоняющих Землю, плотность частиц больше, чем в роях главных метеорных потоков. Большинство метеоров называют спорадическими, т. е. случайными, но на самом деле они принадлежат слабым невыявленным потокам. Несколько раз в столетие Земля встречается с особо плотными частями метеорных роев, и тогда наблюдаются кратковременные "метеорные дожди", длящиеся 1-2 ч.

Подсчитано, что за сутки выпадает на Землю около 100 т метеорного вещества.

5. Метеоры

Метеоры (от греч. meteora -- атмосферные и небесные явления), явления в верхней атмосфере, возникающие при вторжении в неё твёрдых частиц -- метеорных тел. Вследствие взаимодействия с атмосферой метеорные тела частично или практически полностью теряют свою начальную массу; при этом возбуждается свечение и образуются ионизованные следы метеорного тела (см. Метеорный след). Не очень яркий М. представляется внезапно возникающим, быстро движущимся по ночному небу и угасающим звездообразным объектом, в связи с чем раньше М. называли "падающими звёздами". Очень яркие М., блеск которых превосходит блеск всех звёзд и планет (т. е. ярче примерно -- 4 звёздной величины), называются болидами; самые яркие из них могут наблюдаться даже при солнечном свете. Остатки метеорных тел, порождающих очень яркие болиды, могут выпадать на поверхность Земли в виде метеоритов. При вторжении в земную атмосферу более или менее компактной совокупности метеорных тел -- при встрече Земли с метеорным роем -- наблюдаетсяметеорный поток; наиболее интенсивные метеорные потоки называют метеорными дождями. Одиночные М., непринадлежащие к тому или иному потоку, называют спорадическими.

Наука о М. включает в себя физическую теорию М., в которой рассматриваются взаимодействие метеорных тел с атмосферой и процессы в метеорных следах; метеорную астрономию, изучающую структуру, эволюцию и происхождение метеорного вещества в межпланетном пространстве; метеорную геофизику, изучающую параметры верхней атмосферы методами наблюдений М., а также влияние притока метеорного вещества на параметры атмосферы.

Взаимодействие метеорных тел с атмосферой. Метеорные тела, движущиеся по эллиптическим орбитам вокруг Солнца, влетают в атмосферу Земли со скоростями от 11 до 73 км/сек. Т. о. начальная кинетическая энергия метеорных тел намного больше энергии, необходимой для их полного испарения, а начальная скорость существенно больше тепловой скорости молекул воздуха. Характер взаимодействия с атмосферой зависит от массы метеорного тела. Если размеры метеорного тела намного меньше длины свободного пробега молекул верхней атмосферы, взаимодействие осуществляется в результате ударов отдельных молекул о поверхность метеорного тела. Налетающая молекула полностью или частично передаёт метеорному телу свой импульс и кинетическую энергию, что приводит к торможению, нагреванию и распылению метеорного тела. Когда температура поверхности метеорного тела повышается примерно до 2000 К, начинается его интенсивное испарение, и дальнейший рост температуры резко замедляется. Кроме распыления и испарения, потеря вещества метеорного тела -- т. н. абляция -- может происходить в результате различных видов дробления -- отделения от метеорного тела более мелких твёрдых частиц или капелек. При одновременном отделении от М. множества мелких частиц происходит кратковременное увеличение его блеска -- вспышка. Очень мелкие метеорные тела с массами меньше примерно 10^-9г тормозятся на высотах 110--130 км, не успев нагреться до температуры начала интенсивного испарения, их кинетическая энергия расходуется главным образом на тепловое излучение с поверхности метеорного тела. Потеряв часть своей начальной массы вследствие распыления, такие мелкие метеорные тела затем оседают на поверхность Земли в виде микрометеоритов. Метеорные тела с массами, большими 10^-9г, не теряя космической скорости, т. е. той скорости, которую они имели до встречи с земной атмосферой, проникают в более плотные её слои, где роль потерь энергии на тепловое излучение с их поверхности сравнительно невелика. Метеорные тела с массами от 10^-9 до 10 г, порождающие М. от +20 до -- 4 звёздной величины, практически полностью теряют свою начальную массу до того, как они успевают затормозиться в атмосфере. При движении в атмосфере ещё более крупных метеорных тел, с которыми связаны яркие болиды, образуется ударная волна, что приводит к уменьшению теплопередачи и, следовательно, к уменьшению доли начальной массы, теряемой до того, как тело утратит свою космическую скорость. Затормозившиеся остатки таких очень крупных метеорных тел могут выпадать на поверхность Земли в виде метеоритов. Огромные метеорные тела с начальными массами в десятки тысяч т и более могут достигать поверхности Земли, частично сохраняя свою космическую скорость; при ударе о поверхность Земли происходит очень сильный взрыв, который может привести к образованиюметеоритного кратера.

6. Метеорные потоки

совокупность метеоров (См. Метеоры), возникающих в атмосфере при встрече Земли с метеорным роем -- метеорными телами, движущимися по близким орбитам и связанными общностью происхождения. Иногда М. п. называют также и сам метеорный рой, порождающий данный М. п. Траектории всех метеоров потока почти параллельны и кажутся расходящимися приблизительно из одной точки -- радианта М. п. Потоки с большим числом метеоров называют по созвездиям, в которых расположены их радианты, или по ближайшим ярким звёздам. М. п. наблюдаются примерно в одни и те же даты (ежегодно или через большее число лет). По визуальным наблюдениям 19 и 20 вв. было выделено несколько сотен ночных М. п. Радиолокационные наблюдения метеоров позволили изучать также дневные М. п. По фотографическим и радиолокационным наблюдениям определены орбиты нескольких сотен метеорных роев; большинство из них сходно с орбитами комет (преимущественно короткопериодических). Орбиты нескольких десятков метеорных роев близки к орбитам известных комет; довольно уверенно установлена связь метеорных роев с известными кометами примерно в 15 случаях.

Метеорные рои образуются при распаде ядер комет и первоначально движутся компактной группой, занимая лишь часть орбиты кометы. При встрече с Землёй такие молодые компактные рои порождают кратковременные М. п. с очень высокой численностью метеоров -- метеорные дожди (См. Метеорный дождь). Под действием гравитационных возмущений со стороны планет, Пойнтинга - Робертсона эффекта и др. факторов метеорный рой постепенно растягивается вдоль орбиты, расширяется и в конечном счёте распадается. Некоторые из наблюдаемых в настоящее время М. п. (например, Лириды и Персеиды) известны уже несколько тыс. лет. Некоторые метеорные рои, ранее порождавшие активные М. п. (например, Андромедиды и Боотиды), удалились от орбиты Земли вследствие планетных возмущений.

Метеорный поток - это поток метеоров, падающих на Землю, оставляя после себя огненный след. Представьте себе, каменный осколок, размером с дыню, несущийся сквозь плотные слои атмосферы на скорости около 18 тысяч километров в час (средняя скорость 5-15 км/с). Хотя некоторые из них превышают размеры дыни, большинство осколков небольшие, больше похожи на песчинки. Значительная часть метеоров, оставляющих след в ночном небе, являются фрагментами астероидов или частями других планет, выброшенными в космос, в результате какого-либо катаклизма в прошлом. Мелкие пылинки падающих метеоритов часто имеют кометное происхождение, особенно в момент прохождения Землей хвоста пролетающей кометы. Тогда на Земле наблюдают метеорный поток.

Падающая звезда -- метеор

Когда метеоры входят в плотную атмосферу Земли, они нагреваются до 1600-1700 градусов по Цельсию, и они и начинают светиться. Метеоры не нагреваются при трении, как это принято считать. Падающий метеор сжимает воздух перед собой. По законам физики, воздух под давлением нагревается и, в свою очередь, раскаляет метеорит. Сильный жар испаряет большинство метеоров, создавая то, что мы называем падающие звезды (большинство становятся видимыми на высоте около 96 километров).

Некоторые метеоры разрушаются в воздухе, распадаясь крупными огненными брызгами, вызывая яркие вспышки -- огненный шар, и взрыв, который часто можно услышать на расстоянии до 50 километров. Когда метеоры врезался в землю, они называются метеоритами. Как было сказано выше, метеоры имеют астероидное, планетное, кометное происхождение. Метеороидом называют, объект любого происхождения, если он входит в атмосферу планеты и становится метеором. О том, как метеориты при падении вызывают пылевые лавины на Марсе, читайте здесь.

Размещено на Allbest.ru