Реферат: Малые тела Солнечной системы

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 Джузеппе Пиацци, занимаясьсоставлением каталога звёзд в созвездии Близнецов, обнаружил слабую звёздочкупримерно 7-й звёздной величины, которая отсутствовала на звёздных картах. Черезнесколько дней учёный к удивлению своему заметил, что звёздочка движется,причём так, как должна перемещаться по небу планета, расположенная дальшеМарса. К сожалению, сначала болезнь, потом неблагоприятные условия наблюденийпрервали 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. Пиацципредложил назвать её Церерой — по имени древнеримской богини плодородия,покровительницы Сицилии. Вдохновлённые успехом, европейские астрономы следилиза движением Цереры (самый крупный астероид из всех обнаруженных — его диаметр 933 км) и неожиданно в марте 1802 г. вблизинеё обнаружили ещё одну похожую маленькую планету. Ей дали имя Паллада в честьдревнегреческой богини Афины Паллады. Удивительным оказалось то, что среднеерасстояние от Солнца обеих планет практически совпадает и составляет 2,8 а. е.Именно на этом расстоянии должна была бы обращаться пятая планета (между Марсоми Юпитером) в соответствии с правилом Тициуса — Боде. В 1804 г была открытатретья представительница этой семьи, получившая имя Юнона, а в 1807 г — четвёртая, Веста. Все они были настолько малы, что даже при тысячекратныхувеличениях выглядели слабыми звёздочками, не имеющими заметного диска. ПоэтомуУильям Гершель предложил называть новые планеты астероидами, то есть«звездоподобными». В последующие годы усовершенствование телескопов иизобретение фотографии вызвали всё увеличивающийся поток открытий астероидов. К1880 г. их было известно около 200, в 1923 г. замечен тысячный, на 1980 г. всписки занесено почти 2500. По данным на 1991 г., постоянные номера в каталогахи названия получили 4б4б астероидов, сейчас их известно значительно больше.Пока открыты лишь самые крупные астероиды. Мелких — ещё многие миллионы.

Пояс астероидов.

    Орбиты98% пронумерованных астероидов расположены между орбитами Марса и Юпитера. Ихсредние расстояния от Солнца составляют от 2,2 до 3,6 астрономических единиц.Они образуют так называемый главный пояс астероидов. Все астероиды, как ибольшие планеты, движутся в прямом направлении. Периоды их обращения вокругСолнца составляют, в зависимости от расстояния, от трёх до девяти лет. Нетруднососчитать, что линейная скорость приблизительно равна 20 км/с. Орбиты многихастероидов заметно вытянуты. Эксцентриситеты редко превышают 0,4. Большинствоорбит располагается близко к плоскости эклиптики, т. е. к плоскости орбитыЗемли. Наклоны обычно составляют несколько градусов, однако бывают иисключения. Так, орбита Цереры имеет наклон 35°, известны и большие наклонения.Если на макете Солнечной системы орбиты астероидов изобразить проволочнымикольцами, то получится рыхлый ажурный тор хаотически переплетённых впространстве эллипсов.

Астероиды вблизи Земли.

    Возможно, нам, жителям Земли, наиболее важнознать астероиды, орбиты которых близко подходят к орбите нашей планеты. Обычновыделяют три семейства сближающихся с Землёй астероидов: 1221 Амур, 1862Аполлон, 2962 Атон. К семейству Амура относятся астероиды, орбиты которых вперигелии почти касаются орбиты Земли. «Аполлонцы» пересекают земнуюорбиту с внешней стороны, их перигелийное расстояние меньше 1 астрономическойединицы. «Атонцы» имеют орбиты с большой полуосью меньше земной ипересекают земную орбиту изнутри. Представители всех указанных семейств могутвстретиться с Землёй. Что же касается близких прохождений, то они случаютсянередко.

Астероиды на орбите Юпитера.

    Основное количество астероидовсосредоточено в главном поясе, но имеются важные исключения. Задолго дооткрытия первого астероида французский математик Жозеф Луи Лагранж изучал такназываемую задачу трёх тел, то есть исследовал, как движутся три тела поддействием сил тяготения. Задача очень сложна и в общем виде не решена до сихпор. Однако Лагранжу удалось найти, 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 орбите Юпитера было открыто около двухдесятков астероидов, которым дали имена героев Троянской войны.Астероиды-«греки» (Ахилл, Аякс, Одиссей и др.) опережают Юпитер на60°, «трояны» (Приам, Эней, Троил и др.) следуют на таком жерасстоянии сзади. Согласно оценкам, число астероидов около точек Лагранжа можетдостигать нескольких сот.

Астероиды за орбитой Юпитера.

    Долгоевремя не было известно астероидов, орбиты которых целиком лежали бы запределами орбиты Юпитера. Но в 1977 г. удалось обнаружить такую малую планету — это 2060 Хирон. Наблюдения показали, что его перигелий лежит внутри орбитыСатурна, а афелий — почти у самой орбиты Урана, на далёких, холодных и тёмныхокраинах планетной системы. Расстояние Хирона в перигелии 8,51 а. е., а вафелии — 18,9 а. е. Были обнаружены и более дальние астероиды. Предполагается,что они образуют второй, внешний пояс астероидов (пояс Койпера).

Размеры и вещественный составастероидов.

    Чтобы узнать размер какого-либоастрономического объекта (если расстояние до него известно), необходимоизмерить угол, под которым он виден с Земли. Однако не случайно астероидыназываются малыми планетами. Даже в крупные телескопы при отличных атмосферныхусловиях, применяя очень сложные, трудоёмкие методики, удаётся получитьдовольно нечёткие очертания дисков лишь нескольких самых крупных астероидов.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 углистыми и относят к классу Ц.Астероиды другого класса (класса С) условно именуются каменными, так как они,по-видимому, напоминают глубинные горные породы Земли. Альбедо С-астероидовзначительно выше. К примеру, у 44 Низы оно достигает 0,38. Это самый светлыйастероид. Изучение спектров отражения и поляриметрия позволили выделить ещёодин класс — металлические, или М-астероиды. Вероятно, на их поверхностиприсутствуют выходы металла, например никелистого железа, как у некоторыхметеоритов.
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 Землюизображение астероида 951 Гаспра. Снимок сделан с расстояния 16 тыс.километров. На нём хорошо просматриваются угловато-сглаженная форма астероида иего кратерированная поверхность. Уверенно можно определить размеры: 12 х 16 км.28 августа 1993 г. «Галилео» прошёл мимо астероида 243 Ида и получилстоль же информативный снимок. На фотографии виден ещё один крошечный астероид,который получил имя Дактиль, — по-видимому, спутник Иды.

Кометы.

    В Солнечной системе кроме больших и малых планет существуюти другие небесные тела. Прежде всего это кометы, которые еще называютхвостатыми звездами. Это небольшие, размером в несколько километров, глыбы изкамня и льда. По законам Кеплера кометы, подобно прочим телам Солнечнойсистемы, движутся по эллиптическим орбитам. Но их орбиты очень вытянуты, такчто самая удаленная от Солнца точка обычно расположена намного дальше орбитысамой далекой планеты — Плутона.

Когда комета из холодной глубины космоса приближается к Солнцу, онастановится видна даже невооруженным глазом. По мере приближения к Солнцу егосильное излучение начинает нагревать тело кометы и замерзшие газы испаряются.Они расширяются, окутывая твердое тело кометы и образуя ее гигантскую газовую«голову». Солнечное излучение так сильно воздействует на газ, чточасть его выдувается из головы кометы и образует кометный «хвост»,сопровождающий ее на всем пути вблизи Солнца. Большинствокомет появляется только один раз и затем навсегда исчезает в глубинах Солнечнойсистемы, 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 происхождениесвязано, по-видимому, с гравитационным выбросом ледяных тел из зоны планет — гигантов во время их образования. Облако Оорта содержит миллиарды кометныхядер. У всех комет при их движении в области, занятой планетами, орбитыизменяются под действием притяжения планет. При этом среди комет, пришедших спериферии облака Оорта, около половины приобретает гиперболические орбиты итеряется в межзвездном пространстве. У других, наоборот, размеры орбитуменьшаются, и они начинают чаще возвращаться к Солнцу. Изменения орбит бываютособенно велики при тесных сближениях комет с планетами-гигантами. Известнооколо 100 короткопериодических комет, которые приближаются к Солнцу черезнесколько лет или десятков лет и поэтому сравнительно быстро растрачиваютвещество своего ядра.  Орбиты комет скрещиваются с орбитами планет, поэтому изредкадолжны происходить столкновения комет с планетами. Часть кратеров на Луне,Меркурии, Марсе и других телах образовались в результате ударов ядер комет.

Комета Галлея.

   В 1705 году Эдмонд Галлей, используя Ньютоновские законыдвижения, предсказал, что комета, которую наблюдали в 1531, 1607 и 1682 годах,должна возвратиться в 1758 году (что, увы, было уже после его смерти). Кометадействительно возвратилась, как было предсказано, и позже была названа в егочесть. Cредний период обращения кометы Галлея вокруг Солнца равен 76 годам.Последнее ее прохождение через через перигелий наблюдалось в феврале 1986 года.Ядро кометы Галлея имеет размеры приблизительно 16x8x8 километров. Вопрекиожиданиям, оно очень темное: его альбедо составляет всего лишь 0.03, что делаетего еще более темным, чем каменный уголь. Таким образом, ядро кометы Галлеяявляется одним из самых темных объектов в Солнечной системе. Плотность ядракометы Галлея очень низкая, всего около 0.1 грамма на кубич. см, что говорит отом, что оно имеет пористую структуру, поскольку состоит в основном из пыли сольдом. Комета Галлея вернется во внутреннюю Солнечную систему в следующий раз в2061 году.

Комета Шумейкера – Леви.

   Комета Шумейкера-Левибыла открыта Евгением и Кэролин Шумейкерами и Дэвидом Леви в 1993 году. Вскорепосле их открытия было определено, орбита кометы проходит очень близко кЮпитеру. В 1992 году комета была захвачена Юпитером внутрь области пределаРоша. Предел Роша — это минимальный радиус круговой орбиты, на которой спутникне разрушается под действием притяжения центрального тела (приливных сил).Комета разрушилась на отдельные фрагменты, которые рассредоточились нанесколько миллионов километров вдоль ее орбиты. Размер и масса первоначальноготела кометы и ее отдельных фрагментов неизвестны. По оценкам ученых размерыкометы составляли от 2 до 10 км в диаметре. Между 16 июля 1994 года и 22 июля1994 года фрагменты вошли в верхние слои атмосферы Юпитера. Это было первымслучаем, когда ученые имели возможность наблюдать столкновение двух внеземныхтел. Cтолкновение наблюдалось с помощью больших наземных телескопов, тысячмалых и любительских телескопов и космическим кораблем “Галилео”. Последствиястолкновения были видны на Юпитере еще почти в течение года после этого события.

Комета Хиакутаке.

    Первые месяцы 1996 годаознаменовались открытием новой кометы — кометы Хиакутаке, которая на протяжениинескольких недель являлась одним из наиболее ярких объектов на небесной сфере.Она была открыта, когда была удалена от Земли на расстояние в 300 млн. км.Предварительные данные не исключают возможности того, что предыдущий визит этойкометы в солнечную систему происходил 10-20 тысяч лет тому назад, однакоокончательный ответ требует детальных исследований. Одной из основных особенностейкометы Хиакутаке является большой наклон ее орбиты к плоскости эклиптики. Этимопределялись чрезвычайно удачные условия ее наблюдений. По мере приближения кЗемле яркость кометы постоянно возрастала, и 23 марта комету можно былонаблюдать даже невооруженным взглядом. С 23 по 27 марта 1996 года она быстропереместилась из созвездия Волопаса в созвездие Большой Медведицы и далее — кПолярной звезде. На минимальном расстоянии в 17 млн. км от Земли кометаХиакутаке находилась 25 марта 1996 года, двигаясь со скоростью 50 км/сек. Внастоящее время она удаляется от Солнца.

Метеоры и метеориты.

    Метеоромназывается световое явление, возникающее на высоте от 130 до 80 км привторжении в земную атмосферу частиц — метеорных тел из межпланетного пространства.Скорости движения метеорных тел по отношению к Земле могут быть различными — от11 до 75 км/сек в зависимости от того, догоняет ли метеорное тело Землю при ееобращении вокруг Солнца или же движется ей навстречу. На протяжении суток можнозарегистрировать около 28 000 метеоритов. Масса метеорного тела, вызывающеготакое явление, составляет всего 4.6 грамма. Кроме единичных (спорадических)метеоров несколько раз в год можно наблюдать целые метеорные потоки (метеорныедожди). И если обычно за один час наблюдатель регистрирует 5-15 метеоритов, тово время метеорного дождя — 100, 1000 и даже до 10 000. Это означает, что вмежпланетном пространстве движутся целые рои метеорных частиц. Метеорные потокина протяжении нескольких ночей появляются примерно в одной и той же областинеба. Если их следы продолжить назад, то они пересекутся в одной точке, котораяназывается радиантом метеорного потока. Источником практически всех малыхметеорных частиц являются, по-видимому, кометы. Крупные метеорные тела имеют астероидноепроисхождение. В отдельных случаях крупное метеорное тело при своем движении ватмосфере не успевает испариться и достигает поверхности Земли. Этот остатокметеорного тела называется метеоритом. На протяжении года на Землю выпадаетпримерно 2000 метеоритов. В зависимости от химического состава метеоритыподразделяются 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 коричневымоттенком, обильно вкрапленные в каменную массу. Железные метеориты практическиполностью 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 хондрах содержатся практически все химические элементы.Крупнейший из известных метеоритов 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 в Юго-Западной Африке, третий,весом 50 тонн, хранится в Нью-йоркском музее естественной истории. Если ватмосферу Земли влетает метеорное тело, вес которого превышает 1 000 000 тонн,то оно углубляется в грунт на 4-5 своих диаметров, вся его огромнаякинетическая энергия превращается в тепло. Возникает сильнейший взрыв, прикотором метеорное тело в значительной степени испаряется. На месте взрываобразуется воронка — кратер. Одним из наиболее эффектных является кратер вштате Аризона (США). Его диаметр составляет 1200 м, а глубина — 175 м; валкратера поднят над окружающей пустыней на высоту около 37 метров. Возраст этогократера — около 5000 лет.

/>/>/>/>/>/>

  1)Хондрит (каменный метеорит).

  2)Железный метеорит.

  3)Ахондрит (каменный метеорит, несодержащий хондр).

/>/>

/>/>

/>

/>

                1) и 4)КометаГаллея.

                2)Комета Хиакутаке.

                3)КометаХейла-Боппа.

                5)Последовательныестадии падения кометы Шумейкера-Леви 9 на Юпитер.