Реферат: Малые тела Солнечной системы

Малые тела Солнечнойсистемы.

Астероиды.

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

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

Поясастероидов.

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

Астероидывблизи Земли.

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

Астероиды наорбите Юпитера.

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

Астероиды заорбитой Юпитера.

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

Размеры ивещественный состав астероидов.

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

Кометы.

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

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

Комета Галлея.

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

Комета Шумейкера – Леви.

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

Комета Хиакутаке.

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

Метеоры и метеориты.

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

1)Хондрит (каменный метеорит).

2)Железный метеорит.

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

1) и 4)Комета Галлея.

2)Комета Хиакутаке.

3)Комета Хейла-Боппа.

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

еще рефераты

Еще работы по астрономии

Реферат по астрономии

Марс

29 Августа 2013