Малые тела

Малые тела

• Метеороиды
• Кометы
• Астероиды

Определение Международного астрономического союза гласит, что к малым телам Солнечной системы относятся любые объекты в пределах системы, не являющиеся планетами, спутниками или карликовыми планетами. Это означает, что в список малых тел входят следующие группы объектов:

• Межпланетная пыль.
• Метеороиды.
• Кометы.
• Астероиды.

Какие же области Солнечной системы наиболее плотно заполнены малыми телами? Существует два таких пространства, где расположено большего всего различных небесных тел. Это пояс астероидов, который находится между пятой и шестой планетами Солнечной системы, и пояс Койпера, представляющий собой скопление транснептуновых объектов в отдалении от орбиты восьмой планеты. Остальное пространство Солнечной системы также заполнено малыми небесными телами, но в гораздо меньшем количестве.

В этой статье мы проведем сравнительную характеристику всех групп малых тел.

Малые тела Солнечной системы

В этой статье мы изучим малые тела солнечной системы, их происхождение и классификацию. Астрономия из непонятной науки постепенно превратится в увлекательное путешествие по Солнечной системе!

Ночное небо скрывает в себе множество загадок и тайн. Звезды, планеты, спутники, кометы, яркие росчерки метеоритов — что-то из небесных явлений можно наблюдать невооруженным глазом, для других нужен телескоп. И хотя об авторе изобретения телескопа не прекращаются споры, значение этого прибора для исследования космоса огромно.

В учебнике «Астрономия» под редакцией Б.А. Воронцова-Вельяминова малые тела Солнечной системы делят на:

1. астероиды,
2. карликовые планеты,
3. кометы,
4. метеоры, болиды, метеориты.

АСТЕРОИДЫ. ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ

В XVIII веке два астронома, Тициус и Боде, вывели правило, которое впоследствии было названо их именами. Следуя данному постулату, расстояние между существующими планетами Солнечной системы увеличивается в геометрической прогрессии и на расстоянии 2.8 астрономических единиц от Солнца должна находиться неизвестная планета.

С открытием Урана на расстоянии в 19.2 астрономических единицы от Солнца, вычисленному согласно правилу Тициуса – Боде, ученые утвердились в своем предположении и активно занялись поисками пропавшей планеты.

Немецкий астроном барон Франц Ксавер фон Цах создал группу астрономов для поиска исчезнувшего небесного тела, которую пресса шутливо называла «Отряд небесной полиции». И в 1801 году Джузеппе Пьяци увидел на нужной орбите астероид Цереру, которая в 2006 году перешла в разряд карликовых планет.

В 1802 году немецкий астроном Генрих Ольберс открыл астероид Палладу на близкой к Церере орбите и предположил, что открытые объекты — обломки искомой планеты. Засев за расчеты, ученый установил место, где можно искать новые астероиды. И не ошибся. Один за одним открывали небесные тела в месте, где предполагалось найти планету. Подробнее о поисках можно прочитать в § 20 учебника «Астрономия» под редакцией Б.А. Воронцова-Вельяминова.

ЛЕГЕНДА О ФАЭТОНЕ

Еще древние шумеры предполагали, что между Юпитером и Марсом существовала планета, взорванная на тысячи мелких отломков. Эту же легенду воспел в поэме «Метаморфозы» Овидий — римский поэт, живший в начале нашей эры. Хотя откуда такие предположения у древних людей, лишенных телескопов, — загадка.

Отголоски древних легенд нещадно эксплуатируются писателями-фантастами в космических историях о призрачной планете Фаэтон, уничтоженной своими же алчными жителями, заигравшимися во всемогущество. В качестве примера можно привести книгу Александра Казанцева «Фаэты» или Михаила Чернолусского «Фаэтон». В 1972 году создан анимационный фильм «Фаэтон — сын солнца».

Но в отличие от древних легенд и мифов современные ученые считают, что пояс астероидов — это не останки разрушенной планеты, а скопление протопланетного вещества, которому гравитационное поле массивного Юпитера не позволило сформироваться в полноценную планету.

АСТЕРОИД. ОПАСНОСТЬ РЕАЛЬНАЯ ИЛИ МНИМАЯ?

Астероид — это небольшое планетоподобное тело диаметром более 10 м, имеющее собственную орбиту движения вокруг Солнца.

В настоящее время в поясе астероидов в Солнечной системе насчитывается около 800 000 космических объектов, для 500 000 из них вычислены орбиты и присвоены номера, около 21 000 имеют имена собственные.

Несмотря на то что риск столкновения Земли с астероидом сценаристы и режиссеры используют для фильмов-катастроф, например как в фильмах «Армагеддон» или «Пятый элемент», опасности в глобальном масштабе для человечества не представляет даже столкновение нашей зеленой планеты с самым непредсказуемым астероидом Апофисом, диаметр которого около 300 м.

Конечно, случись прямое попадание, разрушения будут значительные, ведь энергия взрыва составит примерно 586 мегатонн в тротиловом эквиваленте (для сравнения: энергия взрыва бомбы, сброшенной на Хиросиму, всего около 16–18 килотонн), но непоправимых последствий типа «атомной зимы» и гибели человечества, как в свое время динозавров, не произойдет.

КАРЛИКОВЫЕ ПЛАНЕТЫ

В 2006 году на Генеральной ассамблее Международного астрономического союза введен новый класс объектов Солнечной системы — карликовая планета.

Согласно определению, данный тип планеты должен соответствовать следующим параметрам:

1. обладает гидростатическим равновесием, о чем свидетельствует его сферическая форма;
2. не способен удалить другие малые тела с орбиты, подобной собственной;
3. не является чьим-либо спутником;
4. вращается по собственной орбите вокруг Солнца.

В настоящее время ученые-астрономы выделяют пять карликовых планет. Это Плутон, Церера, Макемаке, Эрида, Хаумеа.

КОМЕТЫ

Появление хвостатой звезды на небе вызывало суеверный трепет у древних людей и предвещало мор, голод и различные несчастья. Античным грекам комета представлялась головой с распущенными волосами, и именно от греческого слова «кометис» («волосатый») произошло название этого малого космического тела.

Составные части кометы:

1. голова, которая состоит из ядра и комы,
2. хвост — пылегазовый шлейф за кометой, появляющийся при приближении кометы к Солнцу и видимый благодаря рассеиванию солнечного света в кометном веществе.

Кометы делятся на короткопериодические (период обращения до 200 лет) и долгопериодические (период обращения более 200 лет).

Наиболее исследованной кометой Солнечной системы является комета Галлея. Благодаря исследованиям Ньютона ученые научились рассчитывать орбиты комет. В своих расчетах Эдмон Галлей определил орбиты нескольких комет, появлявшихся ранее, установил, что несколько из них очень похожи, и предположил, что это одна и та же комета с периодом обращения около 76 лет.

Эту комету наблюдали в 1531, 1607 и 1682 гг. И когда в 1758 году, уже после смерти ученого, комета появилась на небе вновь в предсказанное исследователем время, ее назвали именем Галлея.

Последнее появление кометы Галлея в 1986 году стало одним из разочарований астрономов, поскольку Солнце закрыло от землян перигелий кометы — точку, когда комета максимально ярка, а хвост имеет максимальную длину. Теперь с нетерпением астрономы ждут 2061 год, когда ожидается самое зрелищное возвращение кометы.

В учебнике «Астрономия» под редакцией Б.А. Воронцова-Вельяминова на странице 118 представлен анимационный ролик для более полного раскрытия темы.

МЕТЕОРЫ. БОЛИДЫ. МЕТЕОРИТЫ

Любители загадать желание вооружаются биноклями и смотрят на ночное небо в надежде увидеть падающую звезду. И космос не подводит: в ясные ночи то там, то здесь яркий след прочерчивает звездное небо.

Сейчас даже школьник младших классов скажет, что это сказочное действо всего лишь падающий и сгорающий в атмосфере метеороид. А в древности это необычное явление природы повергало людей в трепет. Иногда небо особенно щедро на падающие звезды. И это значит, что Земля проходит через метеорный поток.

В чем же разница между метеором, болидом, метеоритом, метеороидом?

Метеороид, или метеорное тело, — мелкие камешки, части астероидов, песчинки попадающие в атмосферу Земли.

Метеор — это явление. Тот самый яркий росчерк на ночном небе или след от проходящего в атмосфере Земли метеороида.

Болид — особенно яркий метеор. Его яркость по шкале звездных величин более −4 m .

Одним из крупнейших болидов, падение которого можно было наблюдать днем, был Бенешов, светимость которого равна −21 m звездной величины. Чтобы представить яркость явления, следует вспомнить, что яркость Луны равна −21 m , а Солнца −26 m

Метеорит — космическое тело, не сгоревшее полностью в атмосфере и упавшее на Землю.

Иногда метеороиды не сгорают в атмосфере полностью, а падают на Землю, принося с собой космический металл. Отчаянные смельчаки научились обрабатывать метеоритное железо еще в эпоху бронзового века, задолго до того, как человек научился выплавлять руду.

Металл из космоса обрастал легендами и считался даром богов, а оружие, сделанное из него, — священным, лишь вожди, фараоны и шаманы достойны были владеть клинками из такого железа.

История происхождения

Природа генезиса малых тел пока неизвестна. Считается что они являются остаточным продуктом процесса создания планет, который происходил во время формирования. Рядом с горячим зарождающимся Солнцем, ближе к нынешней орбите Юпитера, из туманности могли конденсироваться только менее летучие вещества с высокой температурой замерзания, такие как металлы и силикаты.

Начиная с крошечных зёрен, этот материал постепенно накапливался под взаимным гравитационным воздействием, превращаясь в большие скальные тела диаметром до сотен километров. Большинство из этих крупных объектов, называемых планетезимали, в конечном счёте объединились в плотные скалистые планеты (от Меркурия до Марса).

Вблизи нынешней орбиты Юпитера и за её пределами температуры были довольно холодными, чтобы позволить обильным летучим веществам, таким как вода и диоксид углерода, конденсироваться в лёд.

Во внутренней и внешней солнечной системе остались скалистые и преимущественно ледяные тела, которые не были включены в планеты или захвачены в виде планетарных спутников. В настоящее время считается, что многие из этих тел были впоследствии смешаны и перемещены из мест их образования в результате миграции планет-гигантов.

Сегодня эти остатки представлены главным образом астероидами и их фрагментами.

Кометы происходят из пояса Койпера и облака Оорта. За исключением самых крупных объектов пояса Койпера (диаметры более 100 км), кометы в поясе Койпера и за его пределами являются ненаблюдаемыми из-за их больших расстояний от Земли.

Планеты — карлики

Вначале были обнаружены небольшие образования возле Плутона. После астрономам удалось заметить намного более крупные объекты. Несколько из них по размерам превышают размер Плутона. В августе 2006 года представители контролирующих органов отдали голоса за то, чтобы не называть Плутон планетой. Ранее эта же организация проголосовала за присвоение объекту такого статуса.
Новое определение предполагает, что планета отвечает требованиям:

1. Оборачивается по своей орбите вокруг Солнца.
2. Обладает массой, позволяющей под действием гравитации удерживать возле себя другие небесные структуры.
3. Орбита не пересекается с мелкими небесными телами благодаря гравитационному воздействию небесного тела.

Получается, что по новому определению, вокруг Солнца двигается уже 8 планет. Плутон лишился своего старого названия и теперь является карликовой планетой, такой же, как Цецера. Все остальное, что не является спутниками Земли, можно отнести к описанным выше группам. Некоторые из них после дополнительных исследований можно будет переименовать в малые тела солнечной системы, карликовые планеты.

В заключение этой стать, мы можем сказать, что к малым телам солнечной системы относятся, все объекты, кроме планет, малых планет и их спутников.

Метеороиды

В чем отличие между метеороидами, метеоритами и метеорами? Первое – это малое тело, большее чем пыль, но меньшее, чем астероид. Метеоритом оно становится лишь тогда, когда падает на поверхность Земли. А Метеор – это след от его падения, остающийся в атмосфере, вы могли называть его «падающей звездой».

Так как у метеороидов нет конкретного размера, то в научном сообществе нередко возникали споры по поводу того, какие малые тела можно к ним относить, а какие нет. В итоге было решено считать метеороидом тело диаметром не больше метра и не меньше 10 микрометров. Данный объект не обязательно должен быть самостоятельным – он может оказаться всего лишь осколком от столкновения более крупных тел.

Метеороиды

Состав метеороидов разный. В основном они представляют собой смесь металлов и минералов, иногда даже органики. Метеориты, обнаруженные на земле, по большей части попадают сюда из пояса астероидов.

Астероиды (пояс астероидов)

Астероид – планетоподобные тела, в силу малых размеров не наблюдаемые невооруженным глазом. Движутся по орбите вокруг Солнца. Основное скопление астероидов в Солнечной системе – область между орбитами Марса и Юпитера (главный пояс астероидов).

В Солнечной системе, по различным оценкам, может находиться до 1,9 миллионов объектов в статусе астероида (для этого объекту нужно иметь размеры более 1 км в диаметре).

Астероиды подразделяются на:

• Объекты, сближающиеся с Землей (пересекают земную орбиту под различными углами; исходя из расположения их орбит по отношению к земной орбите, делятся на 4 группы: Атиры, Атоны, Аполлоны и Амуры).
• Объекты, пересекающие орбиту Марса (пересекают орбиту Марса и попадают в его зону гравитации).
• Астероиды главного пояса (находятся в промежутке от орбиты Марса до орбиты Юпитера. Ученые склонятся к мнению о том, что в главном поясе астероидов должна была быть сформирована или когда-то существовала еще одна планета).
• Астероиды-троянцы (расположены в окрестностях точек Лагранжа L4 и L5 в орбитальном резонансе 1:1 любых планет – в том числе, Земли)
• Астероиды-кентавры (расположены между орбитами Юпитера и Нептуна)
• Дамоклоиды (движутся по траекториям, напоминающим траектории комет).

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока “Малые тела Солнечной системы”

На прошлом уроке мы с вами говорили о том, что в нашей Солнечной системе помимо восьми больших планет принято выделять и так называемые карликовые планеты. Давайте вспомним, что под карликовыми планетами понимаются тела, которые:

· обращаются по орбите вокруг Солнца;

· имеют достаточную массу для того, чтобы, в отличие от малых тел Солнечной системы, под действием сил гравитации поддерживать близкую к сферической форму;

· не являются спутниками планеты;

· и не могут, в отличие от планет, расчистить район своей орбиты от других объектов.

Все другие объекты, кроме карликовых планет, обращающиеся вокруг Солнца и не являющиеся спутниками, называются малыми телами Солнечной системы.

На одном из прошлых уроков мы с вами говорили о том, что долгое время астрономам не давало покоя пустое пространство между Марсом и Юпитером, тянущееся более чем на 550 миллионов километров, хотя, по логике строения Солнечной системы, там должна была бы находиться планета. И 1 января 1801 года итальянский астроном Джузеппе Пиацци обнаружил в небе малую планету. Самое интересное было в том, что она располагалась именно в том месте, где её недоставало — между орбитами Марса и Юпитера. Как мы знаем, найденная малая планета получила название Церера.

28 марта немецкий астроном Генрих Ольберс, наблюдая за движением Цереры, обнаружил ранее неизвестную звёздочку, двигавшуюся по орбите, сходной с орбитой Цереры. Так была открыта ещё одна малая планета — Паллада. Тогда было высказано предположение о том, что между орбитами Марса и Юпитера вращаются обломки крупной планеты, некогда там располагавшейся.

Данное предположение начало подтверждаться, когда 1 сентября 1804 года Карл Хардинг обнаружил третью малую планету — Юнону. А 29 марта 1807 года была обнаружена ещё одна малая планета — Веста.

По мере усовершенствования телескопов в этой области Солнечной системы открывались всё новые и новые малые планеты (Астрея, Геба). К началу 70-х годов XIX века их количество перевалило за сотню. Тогда же стало ясно, что область между орбитами Марса и Юпитера является скоплением огромного числа объектов всевозможных форм и размеров. Эти тела начали называть астероидами или малыми планетами. А область, где они располагаются, назвали главным поясом астероидов, подчёркивая тем самым её отличие от других подобных областей скопления малых планет, таких как пояс Койпера за орбитой Нептуна, а также скопления объектов облака Оорта.

Суммарная масса тел главного пояса астероидов примерно составляет 4 % массы Луны. При этом более половины этой массы приходится на 4 крупнейших объекта пояса.

Первые фотографии поверхностей астероидов были получены космическим аппаратам «Галилео» в 1991 году при его пролёте около астероида Гаспра, и в 1993 году — около Иды.

А 12 февраля 2001 года космическим аппаратом «NEAR Shoemaker» была совершена первая в истории мягкая посадка на поверхность астероида Эрос.

Вообще же, к началу 2015 года число пронумерованных астероидов из главного пояса превысило 380 000. Всего же в поясе насчитывается несколько миллионов объектов. Но, несмотря на такое количество, их плотность крайне мала. Поэтому вероятность не то что столкновения, а просто случайного незапланированного сближения, например, космического аппарата с каким-нибудь астероидом сейчас оценивается менее чем один к миллиарду.

Но бывает и такое, что астероиды могут столкнуться друг с другом. И тогда их обломки разлетаются по всей Солнечной системе. Эти тела получили название метеоритных тел.

Некоторые из них иногда встречаются с нашей планетой. При вторжении такого тела в атмосферу Земли в результате трения о воздух оно нагревается и превращается в огненный шар — болид, след от пролёта которого можно наблюдать в течении нескольких секунд (а иногда и минут).

Так, например, 15 февраля 2013 года огромный метеорит при входе в атмосферу над Челябинской областью взорвался, расколовшись на несколько десятков крупных обломков.

По оценкам учёных, изначально болид имел массу от 7 до 13 тысяч тонн. А его размер мог составлять около 19,8 метра.

Чаще всего болиды полностью сгорают в атмосфере Земли. Но иногда наиболее крупные из них достигают поверхности нашей планеты. Такие тела называются метеоритами.

Очень редко на поверхность Земли падают очень большие метеоритные тела, имеющие изначальную массу в несколько десятков и сотен тонн. При их столкновении с планетой происходит мощный взрыв, а на месте падения образуется метеоритный кратер. Самым известным и хорошо сохранившимся из них является аризонский метеоритный кратер в США. Он представляет собой гигантскую земляную чашу диаметром 1219 метров, глубиной 229 метров, а высота его вала над равниной достигает 46 метров. Считается, что кратер возник около 50 000 лет назад.

По химическому составу все метеориты принято делить на три группы: каменные, железные и железнокаменные.

Каменные метеориты — это наиболее распространённый тип. Они составляют до 90 % всех падающих на Землю метеоритов. Очень часто в таких метеоритах находятся вкрапления мелких круглых частиц — хондр. В их составе присутствуют те же элементы, что и в атмосфере Солнца. Поэтому некоторые учёные считают, что в хондрах «законсервировано» вещество из протопланетного облака.

Железные метеориты примерно на 90 % состоят из железа и на 9 % из никеля. Подобное соотношение в земных минералах не встречается, поэтому их достаточно легко отличить от пород земного происхождения.

Железнокаменные метеориты составляю промежуточную группу. Они почти на 50 % состоят из железа и ещё на 50 % — из камня.

Также к малым телам Солнечной системы относятся кометы. Кометы — это непрочные тела, представляющие собой сгустки замёрзшего газа и пыли, которые вращаются вокруг Солнца по сильно вытянутым эллиптическим орбитам.

С древнегреческого языка слово «комета» переводится как ‘волосатый’. Дело в том, что в Древней Греции, а затем и в Средние века комету часто изображали в виде отрубленной головы, летящей по небу с развевающимися волосами. Кометы своим необычным видом издавна привлекали внимание людей. А первые китайские записи о них относятся к третьему тысячелетию до нашей эры.

В комете принято выделять три основные части: ядро, кому и хвост.

Ядро — это самая твёрдая часть кометы, в которой сосредоточена почти вся её масса. Долгое время считалось, что ядро кометы состоит из смеси льда и пыли. Причём слои замороженных газов чередуются с пылевыми слоями. Однако 2005 году автоматическая станция «Дип Импакт» сбросила на поверхность кометы Темпеля-1 370 килограммовый зонд.

Он врезался в поверхность кометы на скорости около 10 километров в секунду, оставив при этом кратер диаметром около 100 метров при глубине около 30 метров. Последующие исследования выбросов и кратера показали, что ядро кометы состоит из очень рыхлого материала и представляет собой ком пыли с порами, занимающими до 80 % его объёма.

Окружающая ядро светлая туманная оболочка чашеобразной формы, состоящая из газов и пыли, называется комой. Обычно она тянется от 100 тыс. до 1,4 млн километров от ядра. Кома вместе с ядром составляет голову кометы.

Хвост кометы представляет собой вытянутый шлейф из пыли и газа кометного вещества, образующийся при приближении кометы к Солнцу.

В 1877 году выдающийся русский учёный Фёдор Александрович Бредихин создал классификацию кометных хвостов, по которой их принято делить на четыре типа. К первому типу относится длинный хвост, который направлен почти точно от Солнца. Во втором типе хвост несколько изогнут и состоит из пылинок, имеющих размер от долей до десятков микрометров. Третий тип кометных хвостов состоит в основном из крупной пыли. Обычно он сильно изогнут под воздействием магнитного поля. И, наконец, четвёртый и самый редкий тип кометных хвостов — это «антихвост». Его особенность в том, что выброс из головы кометы направлен прямо к Солнцу.

Несмотря на внушительные размеры хвоста, длина которого может превышать миллион километров, и головы, которая может превышать диаметр Солнца, почти вся масса кометы сосредоточена в её небольшом ядре. Поэтому кометы справедливо называют «видимое ничто».

Также кометы принято подразделять на, с периодом появления не более 200 лет, и долгопериодические.

Кроме внешнего вида, кометы обращали на себя внимание и неожиданностью появления. Узнать, откуда появляются кометы удалось лишь после открытия Ньютоном закона всемирного тяготения. В 1680 году, наблюдая за кометой, Ньютон смог вычислить её орбиту. Оказалось, что она, подобно планетам, обращается вокруг Солнца.

Современник Ньютона, английский учёный Эдмунд Галлей смог вычислить орбиты комет, наблюдавшихся в 1531, 1607 и 1682 годах. К его удивлению, их орбиты оказались очень похожими. Тогда он предположил, что это последовательное возвращение одной и той же кометы с периодом 76 лет. Догадки учёного подтвердились, когда в 1756 году комета появилась вновь. Впоследствии за ней закрепилось название кометы Галлея.

Долгое время изучение комет велось лишь посредством телескопов. Лишь 2 марта 2004 года был запущен космический аппарат «Розетта», целью которого было изучение кометы Чурюмова — Герасименко. Летом 2014 года «Розетта» достигла цели, став первым космическим аппаратом, который вышел на орбиту кометы. А 12 ноября того же года на поверхность планеты был спущен исследовательский аппарат «Филы» для изучения её строения и состава.

При каждом возвращении кометы к Солнцу её ядро, как правило, теряет около 0,001 своей массы. Поэтому со временем комета погибает. Не исключены и столкновения комет с поверхностями планет или метеоритными телами. Распадаясь, они образуют шлейфы пыли, которые иногда пересекают земную орбиту. Попадая в атмосферу нашей планеты, эти частицы пыли сгорают, образуя светящийся след. Данное явление называется метеором, а сама частица — метеорным телом или метеороидом.

Часто метеоры группируются в метеорные потоки. Это постоянные массы метеоров, появляющиеся в определённое время года, в определённой стороне неба.

При их наблюдении с Земли кажется, что что все метеоры вылетают из одной точки звёздного неба, называемой радиантом. Такие метеорные потоки получают название по имени созвездия, в котором находится их радиант.

Наиболее известными потоками являются:

· Персеиды (поток проявляет активность с 17 июля по 24 августа. Радиант расположен в созвездии Персея);

· Квадрантиды (наблюдается ежегодно в период с 28 декабря по 7 января, а радиант находится в созвездии Волопаса);

· и Леониды (наблюдается в период с 14 по 21 ноября, а его радиант расположен в созвездии Льва).

Уже достоверно известно, что все метеорные потоки порождаются кометами в результате их разрушения в процессе таяния при прохождении внутренней части Солнечной системы. Например, метеорный поток Дракониды связан с кометой Джакобини — Циннера.