Реферат: Кометы и метеоры

СОДЕРЖАНИЕ

Кометы

1.<span Times New Roman"">     

Вид и открытие комет.

2.<span Times New Roman"">     

Строение комет.

3.<span Times New Roman"">     

Орбиты комет.

4.<span Times New Roman"">     

Происхождение и эволюция комет.

Метеоры

1.<span Times New Roman"">     

Частота появления.

2.<span Times New Roman"">     

Наблюдения метеоров.

3.<span Times New Roman"">     

Скорость и высота.

4.<span Times New Roman"">     

Орбиты.

5.<span Times New Roman"">     

Метеорные потоки.

6.<span Times New Roman"">     

Болиды.ВИД И ОТКРЫТИЕКОМЕТ

Кометы (от греч. kometes — звезда с хвостом, комета;буквально-длинноволосый), тела Солнечной системы, имеющие вид туманных объектовобычно со светлым сгустком — ядром в центре и хвостом.

Кометы наблюдаются тогда,когда небольшое ледяное тело, называемое ядром кометы, приближается к Солнцу нарасстояние, меньшее 4-5 астрономических единиц, прогревается его лучами и изнего начинают выделяться газы и пыль. Последние создают вокруг ядра туманнуюоболочку (атмосферу кометы), иногда называемую комой и составляющую вместе сядром голову кометы. Атмосфера кометы непрерывно рассеивается в пространство исуществует лишь тогда, когда происходит выделение газов и пыли из ядра. Поддействием светового давления, а также вследствие взаимодействия с солнечнымветром газы и пыль уносятся прочь от ядра, образуя хвосты кометы.

У большинства комет в середине головы наблюдается яркое«ядро» (звездообразное или диффузное), представляющее собой свечениецентральной, наиболее плотной зоны газов вокруг истинного ядра кометы. Головакометы и её хвосты не имеют резких очертаний, и их видимые размеры зависят, содной стороны, от общей интенсивности выделения газов и пыли из ядра и егоблизостью к Солнцу, а с другой стороны — от обстоятельств наблюдений, в первуюочередь от яркости фона неба. Значительное количество сведений о появлениикомет, об их движениях содержат древние китайские хроники. В Европе же, всоответствии с учением Аристотеля, вплоть до 17 в. считали, что кометывозникают и движутся в атмосфере, что это — земные пары, поднявшиеся вверх изагоревшиеся от приближения к «сфере огня», причём их хвосты — этопламя, гонимое ветром. Т. Браге, изучая движение кометы 1577 среди звёзд, понаблюдениям в Дании и в Праге определил её параллакс, который оказался меньшелунного параллакса, и, оказалось, что комета находилась дальше Луны. Этоявилось доказательством того, что комета — такие же небесные светила, как иЛуна, планеты и др.

Количество комет в Солнечнойсистеме чрезвычайно велико: их число, по-видимому, достигает сотен миллиардов.Однако наблюдениям доступно лишь небольшое число комет, заходящих внутрь орбитыЮпитера. Так, в 1850-1949 в среднем наблюдалось по 5 прохождений К. черезперигелий ежегодно (из них лишь одно, видимое невооружённым глазом). В последующие20 лет (1950-69),   вследствиеинтенсификации поисков комет, это число возросло до 9 прохождений за год.

По международному соглашению кометы первоначально обозначаются годомоткрытия и буквой латинского алфавита в порядке поступления сообщения об их открытии.

После надёжного определенияих орбит эти предварительные обозначения заменяются окончательными, содержащимигод, порядковый номер (римская цифра) прохождения комет через перигелий и имяоткрывшего её наблюдателя (или наблюдателей).

СТРОЕНИЕ КОМЕТПо современным представлениям,ядра комет состоят из водяного газа с примесью «льдов» других газов(СО2, NH3 и др.), а также каменистых веществ. Пылинкичастично выделяются из ядра при испарении (сублимации) льдов, частичнообразуются в его окрестностях в результате конденсации молекул нелетучих иумеренно летучих веществ. Пылевые частицы рассеивают солнечный свет, атомы же имолекулы газов поглощают излучения в некоторых длинных волнах и из освещающегосолнечного света, а затем переизлучают их. В результатевыделения из нагретого Солнцем ядра газа и пылинок возникает реактивная сила,которая, возможно, порождает негравитационные эффекты в движении комет.Интенсивное выделение происходит из наиболее нагретого участка поверхностиядра, который, вследствие вращения ядра, расположен не точно с солнечнойстороны, а несколько смещен в сторону вращения. В результате появляетсякомпонента реактивной силы, которая либо ускоряет движение комет, если вращениеядра происходит в том же направлении, что и обращение комет около Солнца, илизамедляет его, если вращение и обращение происходят в противоположныхнаправлениях.Газ и пыль, выделяемые ядром,образуют голову комет. Молекулы воды и др. газов, выделяющиеся из ядра поддействием солнечного излучения, очень быстро распадаются, порождая наблюдаемыехимически активные свободные радикалы. Последние также распадаются поддействием излучения Солнца, но гораздо медленнее, вследствие чего успеваютраспространиться на значительные расстояния от ядра. Изучение спектров комет свидетельствуето том, что кометы содержат нейтральные молекулы C3, C2,CN, СН, ОН, NH, NH2, ионизованные молекулы СО+, N2+,СН+, а также атомы Н, О и Na. В редкихслучаях в спектрах комет, исключительно близко подлетавших к Солнцу,наблюдались линии излучения Fe и др. нелетучиххимических элементов. Диаметр головы у ярких комет может достигать миллионовкм. Количество пыли в головах комет различно: у одних комет она отсутствует, удр. её масса может достигать половины массы всего вещества головы. Цвет и поляризациясвета, отражённого пылевыми частицами, указывает на то, что их размеры вголовах комет составляют около 0,25-5 мкм.Согласно классификации,разработанной во второй половине 19 в. Ф. А. Бредихиным, хвосты кометподразделяются на 3 типа: хвосты 1-го типа направлены прямо от Солнца, хвосты2-го типа изогнуты и отклоняются назад по отношению к орбитальному движениюкомет, хвосты 3-го типа — почти прямые, но заметно отклоняются назад. Принекоторых взаимных положениях Земли, кометы и Солнца, отклоненные назад хвосты2-го и 3-го типа видны с Земли как бы направленными в сторону Солнца (такназываемые аномальные хвосты). Физическая интерпретация разделения хвостов натипы, предложенная Бредихиным, в последующие годы значительно развивалась и в70-х гг. 20 в. получила следующее содержание. Хвосты 1-го типа — плазменные исостоят из ионизованных молекул СО+, N2+, СН+, которые сбольшими ускорениями под действием солнечного ветра уносятся в сторону,противоположную направлению на Солнце. Хвосты 2-го типа образуются пылевымичастицами разной величины, непрерывно выделяющимися из ядра, хвосты же 3-готипа появляются в том случае, когда из ядра одновременно выделяется целоеоблако пылинок. Пылинки разной величины под действием светового давленияполучают различное ускорение, и облако растягивается в полосу, образующую хвосткометы, так называемую синхрону. Редко наблюдаетсяпрямой натриевый хвост, направленный вдоль плазменного хвоста (1-го типа).Нейтральные молекулы, присутствующие в голове комет, приобретают под действиемсветового давления примерно такое же ускорение, как и пылевые частицы, ипоэтому движутся в направлении хвоста 2-го типа. Однако время их жизни доионизации солнечным излучением составляет всего несколько часов. Поэтому они неуспевают продвинуться далеко в хвост 2-го типа. Иногда их удается заметить внебольшом количестве только в начальном отрезке хвоста.Непрерывно выделяющиеся из ядра идвижущиеся под действием одинакового ускорения частицы равной величинырасполагаются в пространстве вдоль искривленной линии — так называемой синдинамы. Хвосты 2-го типа представляют собой веер синдинам, соответствующим пылинкам разных размеров. Видимаяформа хвоста 2-го типа определяется при этом распределением пылевых частиц поразмерам. Таким образом, видимый хвост 2-го типа представляет собой полосумаксимальной яркости в пределах веера.Наибольшей длины достигают, какправило, хвосты 1-го типа, простираясь на сотни млн. км. Однако их плотность,по-видимому, не превышает 102-103ионов/см3.Лучшему пониманию природы кометво многом способствуют лабораторные эксперименты по моделированию комет.Удалось, в частности, воспроизвести сублимацию запыленных кометных льдов свыбросом метеорных частиц из ядра, образование ионизированных структур,напоминающих хвосты 1-го типа. С помощью геофизических ракет и космическихзондов на высотах от нескольких сот до десятков тыс. км созданы искусственныеоблака из паров щелочных металлов — так называемые кометы искусственные,которые подготовили почву для моделирования комет в открытом космосе.Обсуждается вопрос о посылке космического зонда к той или иной периодическойкомете при её возвращении к Солнцу для непосредственного изучения состава,магнитных полей и прочих физических особенностей комет.ОРБИТЫ КОМЕТ

К 1971 вычислено около 1 тыс. систем элементов орбит почти для 600комет. Результаты вычислений публикуются в специальных каталогах. Так, каталогПортера содержит сведения о появлениях комет в годы от 239 до н. э. до 1961 н. э.; всего в нёмупоминается 829 появлений 566 индивидуальных комет, среди которых 54короткопериодических (с периодами р<200 лет),наблюдавшихся при двух и более приближениях к Солнцу; 40 короткопериодических,наблюдавшихся только при одном приближении; 117 долгопериодических (с р > 200 лет); 290 комет с параболическими орбитами; 65комет с гиперболическими орбитами, которые, удаляясь от Солнца, навсегдапокидают Солнечную систему, уходя в межзвёздное пространство.

Большинство орбит,считающихся параболическими, в действительности, по-видимому, сильно вытянутыеэллиптические, для них, однако, эксцентриситет не мог быть определен из-занедостаточной точности наблюдений. Гиперболические же орбиты являютсярезультатом возмущающего действия больших планет, преимущественно Юпитера, надвижение комет. Анализ движения таких комет в минувшие годы привел кзаключению, что до момента, когда каждая из таких комет начала испытыватьзаметное возмущающее влияние планет, она приближалась к Солнечной системе поэллиптической орбите. Прохождения комет вблизи больших планет приводят к резкимизменениям орбит комет. Например, К., открытая финским астрономом Л. Отермой в 1942 и двигавшаяся до 1963 между орбитами Марса иЮпитера, перешла после сближения с Юпитером на новую орбиту, лежащую междуорбитами Юпитера и Сатурна.

В движении ряда комет, впервую очередь короткопериодических, обнаружены также эффекты, не объяснимыепритяжением их известными телами Солнечной системы (так называемыенегравитационные эффекты). Так, одни кометы испытывают вековое ускорение, адругие — вековые замедления движения, являющиеся, по-видимому, результатомреактивного эффекта от выделяющихся из ядра потоков вещества.

Короткопериодические кометыпринято делить на «семейства» по величине афелийныхрасстояний. К наиболее многочисленному семейству Юпитера относят кометы, афелийкоторых расположен около орбиты Юпитера. К семейству Сатурна относят кометы сафелиями вблизи его орбиты. Интересную группу комет, «задевающихСолнце», образуют несколько долгопериодических комет. Все они имеют оченьмалые перигелийные расстояния, в пределах0,0055-0,0097 астрономических единиц (т. e. ихперигелии удалены от поверхности Солнца на 0,5-1 радиус Солнца), и примерноодинаковые остальные элементы орбиты. Весьма вероятно, что эти кометы — продукты распада одной материнской кометы. комет

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ИЭВОЛЮЦИЯ КОМЕТ

Теория, наблюдения иэксперименты свидетельствуют о том, что при возвращениях к Солнцу комета теряетзначительную часть своего вещества, так что время ее жизни не может превышатьсотни или тысячи оборотов около Солнца; это время чрезвычайно мало скосмогонической точки зрения. Поскольку, тем не менее, комета наблюдаются и всовременную эпоху, должны существовать те или иные источники пополнения ихколичества. Согласно одной гипотезе, разрабатываемой советским астрономом С. К.Всехсвятским, кометы являются результатами мощныхвулканических извержений на больших планетах и их спутниках. По другойгипотезе, предложенной голландским астрономом Я. Оортом,ныне наблюдаемые кометы приходят в окрестности Солнца из гигантского кометногооблака, окружающего Солнечную систему и простирающегося до расстояний в 150тыс. астрономических единиц, которое образовалось в эпоху формированияпланет-гигантов. Под воздействием возмущений от притяжения звёзд некоторыекометы этого облака могут переходить на орбиты с малыми перигелийнымирасстояниями и становиться таким образом наблюдаемыми.

МЕТЕОРЫ

Слово «метеор» в греческом языке использовали для описания различныхатмосферных феноменов, но теперь им обозначают явления, возникающие при попаданиив верхние слои атмосферы твердых частиц из космоса. В узком смысле «метеор» –это светящаяся полоса вдоль трассы распадающейся частицы. В народе метеорыназывают «падающими звездами». Очень яркие метеоры называют болидами; иногдаэтим термином обозначают только метеорные события, сопровождающиеся звуковымиявлениями.

ЧАСТОТА ПОЯВЛЕНИЯ

Количество метеоров, которыеможет увидеть наблюдатель за определенный период времени, не постоянно. Вхороших условиях, вдали от городских огней и при отсутствии яркого лунногосвета, наблюдатель может заметить 5–10 метеоров в час. У большинства метеоровсвечение продолжается около секунды и выглядит слабее самых ярких звезд. Послеполуночи метеоры появляются чаще, поскольку наблюдатель в это времярасполагается на передней по ходу орбитального движения стороне Земли, накоторую попадает больше частиц. Каждый наблюдатель может видеть метеоры врадиусе около 500 км вокруг себя. Всего же за сутки в атмосфере Земли возникаютсотни миллионов метеоров. Полная масса влетающих в атмосферу частиц оцениваетсяв тысячи тонн в сутки – ничтожная величина по сравнению с массой Земли.Измерения с космических аппаратов показывают, что за сутки на Землю попадаеттакже около 100 т пылевых частиц, слишком мелких, чтобы вызывать появлениевидимых метеоров.

НАБЛЮДЕНИЕМЕТЕОРОВ

Визуальные наблюдения даютнемало статистических данных о метеорах, но для точного определения их яркости,высоты и скорости полета необходимы специальные приборы. Уже около векаастрономы используют камеры для фотографирования метеорных следов. Вращающаясязаслонка (обтюратор) перед объективом фотокамеры делает след метеора похожим напунктирную линию, что помогает точно определять интервалы времени. Обычно спомощью этой заслонки делают от 5 до 60 экспозиций в секунду. Если дванаблюдателя, разделенные расстоянием в десятки километров, одновременнофотографируют один и тот же метеор, то можно точно определить высоту полетачастицы, длину ее следа и – по интервалам времени – скорость полета.

Начиная с 1940-х годов астрономынаблюдают метеоры с помощью радара. Сами космические частицы слишком малы,чтобы их зарегистрировать, но при полете в атмосфере они оставляют плазменныйслед, который отражает радиоволны. В отличие от фотографии радар эффективен нетолько ночью, но также днем и в облачную погоду. Радар замечает мелкие метеоры,недоступные фотокамере. По фотографиям точнее определяется траектория полета, арадар позволяет точно измерять расстояние и скорость.

СКОРОСТЬ И ВЫСОТА

Скорость, с которой метеороиды влетают в атмосферу, заключена в пределах от 11до 72 км/с. Первое значение – это скорость, приобретаемая телом только за счетпритяжения Земли. (Такую же скорость должен получить космический аппарат, чтобывырваться из гравитационного поля Земли.) Метеороид,прибывший из далеких областей Солнечной системы, вследствие притяжения к Солнцуприобретает вблизи земной орбиты скорость 42 км/с. Орбитальная скорость Землиоколо 30 км/с. Если встреча происходит «в лоб», то их относительная скорость 72км/с. Любая частица, прилетевшая из межзвездного пространства, должна иметь ещебольшую скорость. Отсутствие столь быстрых частиц доказывает, что все метеороиды – члены Солнечной системы.

Высота, на которой метеорначинает светиться или отмечается радаром, зависит от скорости входа частицы.Для быстрых метеороидов эта высота может превышать110 км, а полностью частица разрушается на высоте около 80 км. У медленных метеороидов это происходит ниже, где больше плотностьвоздуха. Метеоры, сравнимые по блеску с ярчайшими звездами, образуютсячастицами с массой в десятые доли грамма. Более крупные метеороидыобычно разрушаются дольше и достигают малых высот. Они существенно тормозятсяиз-за трения в атмосфере. Редкие частицы опускаются ниже 40 км. Если метеороид достигает высот 10–30 км, то его скоростьстановится менее 5 км/с, и он может упасть на поверхность в виде метеорита.

ОРБИТЫ

Зная скорость метеороида и направление, с которого он подлетел к Земле,астроном может вычислить его орбиту до столкновения. Земля и метеороид сталкиваются в том случае, если их орбитыпересекаются и они одновременно оказываются в этой точке пересечения. Орбиты метеороидов бывают как почти круговыми, так и предельноэллиптичными, уходящими дальше планетных орбит.

Если метеороидприближается к Земле медленно, значит, он движется вокруг Солнца в том женаправлении, что и Земля: против часовой стрелки, если смотреть с северногополюса орбиты. Большинство орбит метеороидов выходитза пределы земной орбиты, и их плоскости наклонены к эклиптике не очень сильно.Падение почти всех метеоритов связано с метеороидами,имевшими скорости менее 25 км/с; их орбиты полностью лежат внутри орбитыЮпитера. Большую часть времени эти объекты проводят между орбитами Юпитера иМарса, в поясе малых планет – астероидов. Поэтому считается, что астероидыслужат источником метеоритов. К сожалению, мы можем наблюдать только те метеороиды, которые пересекают орбиту Земли; очевидно, этагруппа недостаточно полно представляет все малые тела Солнечной системы.

У быстрых метеороидов орбиты более вытянуты и сильнее наклонены кэклиптике. Если метеороид подлетает со скоростьюболее 42 км/с, то он движется вокруг Солнца в направлении, противоположномнаправлению движения планет. Тот факт, что по таким орбитам движутся многиекометы, указывает, что эти метеороиды являютсяосколками комет.

МЕТЕОРНЫЕ ПОТОКИ

В некоторые дни года метеорыпоявляются гораздо чаще, чем обычно. Это явление называют метеорным потоком,когда наблюдаются десятки тысяч метеоров в час, создавая изумительное явление«звездного дождя» по всему небу. Если проследить на небе пути метеоров, топокажется, что все они вылетают из одной точки, называемой радиантом потока.Это явление перспективы, подобное сходящимся у горизонта рельсам, указывает,что все частицы движутся по параллельным траекториям.

Астрономы выделили несколькодесятков метеорных потоков, многие из которых демонстрируют ежегоднуюактивность с продолжительностью от нескольких часов до нескольких недель.Большинство потоков названо по имени созвездия, в котором лежит их радиант.

Метеорные потокинаблюдаются, когда Земля пересекает траекторию роя частиц, образовавшегося приразрушении кометы. Приближаясь к Солнцу, комета нагревается его лучами и теряетвещество. За несколько столетий под действием гравитационных возмущений отпланет эти частицы образуют вытянутый рой вдоль орбиты кометы. Если Земляпересекает этот поток, мы ежегодно можем наблюдать звездный дождь, даже еслисама комета в этот момент далеко от Земли. Поскольку частицы распределены вдольорбиты неравномерно, интенсивность дождя год от года может меняться. Старыепотоки настолько расширены, что Земля пересекает их несколько суток. В сечениинекоторые потоки скорее напоминают ленту, чем шнур.

Возможность наблюдать потокзависит от направления прихода частиц к Земле. Если радиант расположен высокона северном небе, то из южного полушария Земли поток не виден (и наоборот).Метеоры потока можно увидеть, только если радиант находится над горизонтом.Если же радиант попадает на дневное небо, то метеоры не видны, но их можнозасечь радаром. Узкие потоки под влиянием планет, особенно Юпитера, могутизменять свои орбиты. Если при этом они больше не пересекают земную орбиту, тостановятся ненаблюдаемыми. 

БОЛИДЫ

Метеоры, которые ярче самыхярких планет, часто называют болидами. Иногда наблюдаются болиды ярче полнойлуны и крайне редко такие, что вспыхивают ярче солнца. Болиды возникают отнаиболее крупных метеороидов. Среди них многоосколков астероидов, которые плотнее и крепче, чем фрагменты кометных ядер. Новсе равно большинство астероидных метеороидовразрушается в плотных слоях атмосферы. Некоторые из них падают на поверхность ввиде метеоритов. Из-за высокой яркости вспышки болиды кажутся значительноближе, чем в действительности. Поэтому необходимо сопоставить наблюденияболидов из различных мест, прежде чем организовывать поиск метеоритов.Астрономы оценили, что ежедневно по всей Земле около 12 болидов заканчиваетсяпадением более чем килограммовых метеоритов.

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТЕРА

1.<span Times New Roman"">     

Энциклопедия для детей. Т. 8. Астрономия. Э68 /Глав.ред. М.Д. Аксенова. – М.: Аванта+, 1997. – 688с.: ил.
еще рефераты
Еще работы по астрономии