Малые тела Солнечной системы

Малые тела Солнечной системы

Введение

В данном реферате будут рассмотрены малые тела Солнечной системы, такие как астероиды, кометы, метеоры и метеориты. Меня очень заинтересовала эта тема, так как раньше я думала, что в Солнечной системе существуют только лишь планеты, но когда на уроке астрономии нам рассказали о других телах, мне захотелось узнать о них больше. Япосмотрела фильм на эту тему, поискала информацию в различных источниках и пришла к выводу, что это не только любопытно и интересно, не ещё и очень полезно знать!

Все эти тела различны и каждое представляет интерес в отдельности. Кометы, их называют ещё «Хвостатые звёзды», запоминаются в первую очередь по своим хвостам, которые могут иметь разную форму. Наиболее известная и знаменитая комета Галлея, её можно увидеть только один раз на протяжении человеческой жизни.

Так же обращают на себя не малое внимание метеоры. Метеором называется световое явление, возникающее на высоте от 130 до 800 км. А раз в год можно наблюдать целые метеорные потоки или как их ещё называют «метеорные дожди».

И самые интересные, на мой взгляд, тела - это астероиды. Астероидами называют малые планеты Солнечной системы, которые на снимках звёздного неба неотличимы от звёзд. Про них много говорят и пишут в газетах. И многие задаются вопросом, правда ли, что астероиды опасны для Земли и, что при столкновении с ним может наступить конец света? Учёные ведут всевозможные исследования и наблюдения. Наука не стоит на месте. И я думаю, что такую науку как астрономия можно назвать наукой будущего! Я считаю, что она необходима и её нужно изучать как можно больше и глубже.

Астероиды

С точки зрения физики астероиды или, как их ещё называют, малые планеты – это плотные и прочные тела, которые на снимках звёздного неба неотличимы от звёзд (большие планеты обладают заметными дисками). По составу и свойствам их можно условно разделить на три группы: каменные, железокаменные и железные. Астероид является холодным телом. Но он, как, например, и Луна, отражает солнечный свет, и поэтому мы можем наблюдать его в виде звездообразного объекта. Отсюда и происходит название «астероид», что в переводе с греческого означает звездообразный. Так как астероиды движутся вокруг Солнца, то их положение по отношению к звёздам постоянно и довольно быстро меняется. По этому первоначальному признаку наблюдатели и открывают астероиды.

Открытие астероидов.

В первую ночь XIX столетия (1 января 1801 г.) Пиацци в Палермо трудолюбиво производил свои систематические измерения координат звезд для составления каталога звездных положений. В следующую ночь, производя для проверки повторные наблюдения, Пиацци заметил, что одна из наблюдавшихся им слабых звездочек (7-й величины) имеет не те координаты, которые он отметил для нее накануне. На третью ночь обнаружилось, что тут нет никакой ошибки, а что эта звездочка медленно движется. Пиацци решил, что он открыл новую комету.Шесть недель тщательно следил он за своим светилом, пока болезнь не свалила его с ног и не прервала наблюдений, из которых сам Пиацци не мог вывести орбиту открытого им светила в пространстве. После болезни Пиацци снова стал просиживать ночами у телескопа, но он уже не мог больше найти свое светило.Так и не завершив до конца свое открытие, Пиацци вынужден был разослать письма другим астрономам с описанием своих наблюдений и с просьбой поискать найденное и утерянное им светило. Наблюдателям помог математик Гаусс.Гаусс тотчас же принялся за вычисления и в ноябре опубликовал уже элементы орбиты планеты, а также и ее положения на небе в будущем, — где планета должна была быть видна с Земли. Вычисления Гаусса показали, что Пиацци открыл не комету, а планету, обращающуюся около Солнца как раз между Марсом и Юпитером. Кому, как не Пиацци, принадлежало первое слово в вопросе о том, как назвать новооткрытого члена семьи планет? И Пиацци пожелал назвать ее Церерой, богиней-покровительницей острова Сицилии во времена римлян. Этим Пиацци отдал дань местности, в которой он успешно вел свою научную работу, и вместе с тем «выдержал стиль», так как взял название планеты из того же сонма богов римской мифологии, из которого в древности были почерпнуты имена других планет. (Астероидам сначала давали имена героев римской и греческой мифологии, а потом открыватель получал право назвать его как угодно, хоть своим именем. Поначалу, имена давали только женские. Лишь астероиды, имеющие необычные орбиты, получали мужские (к примеру, Икар, приближающийся к Солнцу ближе Меркурия). После, и это правило перестало соблюдаться. Получить имена могут не все астероиды, а только те, для которых имеются более или менее надежно высчитанные орбиты. Бывали случаи, когда астероид получал имя спустя десятки лет после открытия. До тех пор, пока орбита не рассчитана, астероиду приписывается порядковый номер, отражающий дату его открытия, например, 1950 DA. Цифры означают год. Первая буква - номер полумесяца в году, в котором был открыт астероид, всего их, следовательно, 24. В приведенном примере, это вторая половина февраля. Вторая буква обозначает порядковый номер астероида в указанном полумесяце, в нашем примере, астероид был открыт первым. В обозначении не используются буквы I и Z, так как полумесяцев 24, а букв - 26. Буква I не используется из-за сходства с единицей. Если же количество астероидов, открытых в течение полумесяца, превысит 24, вновь возвращаются к началу алфавита, приписывая второй букве индекс 2, при следующем возвращении - 3, и т.д. Астероиды иногда открываются сотнями в год. Сведения о ярких астероидах и об условиях их наблюдения можно найти в астрономических календарях.)

Церера была предметом постоянного внимания, и, наблюдая ее путь, астрономы хорошо изучили расположение слабых звезд в окрестностях этого пути. 28 марта 1802 г., недалеко от места, где незадолго перед тем среди звезд виднелась Церера, Ольберс заметил новую звездочку и уже через два часа убедился в ее движении относительно ее соседок. Дело пахло открытием еще одной планеты, и Гаусс снова показал, что это действительно так и есть. Особенно удивительно то, что орбита второй, слабо светящейся планеты оказалась весьма близкой к орбите Цереры. Вторую планету назвали Палладой (эпитет Афины — богини войны, победы, мудрости и науки у греков). На этом открытие астероидов не заканчиваются. После долгих раздумий Ольберс высказал смелую мысль, что то место Солнечной системы, которое некоторыми предоставлялось для одной лишь планеты, действительно когда-то было занято единственной планетой. Две из них, обнаруженные тут, — по мысли Ольберса, — это ее осколки, образованные некогда какой-то катастрофой. Этих осколков, наверно, даже не два, а много, и есть смысл поискать остальные. Если некогда планета, помещавшаяся между Марсом и Юпитером, разорвалась на куски, то через ту точку пространства, где произошел взрыв, должны пройти орбиты всех полученных осколков. Это — известный закон механики, который должен быть справедлив и тут. Раз так, то чем шарить по большой области неба в поисках новых планет, проще подстерегать их, когда они будут проходить через те точки, где пересеклись орбиты Цереры и Паллады. Три года Ольберс сам терпеливо подстерегал новые планеты в созвездии Девы, где была видна с Земли точка пересечения орбит Цереры и Паллады. Его труд был вознагражден в 1807 г. открытием Весты. Но еще в 1804 г. Гардинг открыл планетку, названную Юноной, в созвездии Кита, где находилась вторая точка пересечения орбит. Таким образом получилось, что орбиты четырех найденных осколков пересеклись почти в одних и тех же точках.

Открытые впоследствии планеты (все там же, между Юпитером и Марсом) совсем не проходят через места, где пересеклись орбиты первых четырех открытых планет. Первоначальное впечатление о правильности предположения Ольберса оказалось основанным на случайном совпадении... Все это выяснилось, впрочем, уже значительно позже, чем Ольберс нашел четвертую планету. Когда уже все, принимавшие участие в открытии этих планет, скончались, пятая планета все еще не попадалась наблюдателям. Только в 1845 г., почти через 40 лет, она была открыта. Открыл ее отставной почтовый чиновник Генке, терпению которого поистине можно изумляться. 15 долгих лет, из вечера в вечер, он разыскивал попутчиков Цереры и ее товарок, и каждый новый вечер, приносивший разочарование, не ослаблял его энтузиазма. Через два года после первого успеха он открыл еще планету, и вскоре затем открытия подобных планет стали производиться непрерывно. Все планеты, обнаруженные между орбитами Марса и Юпитера , получили общее название малых планет или астероидов, что в переводе с греческого означает «звездоподобные». Действительно, даже в самые сильные телескопы эти планеты выглядят как звездочки, так они малы.

Самый большой — Церера имеет около 1000 км в поперечнике и по объему во столько раз меньше Луны, во сколько раз Луна меньше Земли. У Паллады диаметр около 600 км, у Юноны около 250 км и у Весты около 540 км . Только у них, и то с помощью величайших в мире рефракторов, можно заметить крошечный диск. Их поперечники можно измерить, но никаких подробностей на них рассмотреть нельзя.

Чем меньше астероиды по размерам и чем меньше их блеск, тем больше оказывается их число, и потому с течением времени открывают астероиды все менее и менее яркие. Например, наибольшее число открытых в 1930 г. астероидов падает на 14-ю звездную величину, а в 1938 г. оно приблизилось уже к 15-й звездной величине.

Размер и масса астероидов в той или иной мере пропорциональны их блеску (приведенному к условиям одинакового расстояния от Земли и Солнца), поэтому распределение астероидов по их, как говорят, «абсолютному блеску» (т. е. блеску, который имел бы астероид на расстоянии одной астрономической единицы от Земли и от Солнца) характеризует распределение их и по массе (если принять, что их отражательная способность одинакова).

Изучая астероиды, ученые надеются побольше узнать о том материале, из которого образовались планеты. Из всех небесных тел только астероиды и кометы способны воздействовать на Землю, грозя ей катастрофой. Однако вероятность того, что подобная вещь может действительно случиться, очень мала. Значительная часть человечества подвергается гораздо большему риску из-за землетрясений, извержений вулканов, болезней и голода.

Главный пояс астероидов

Когда формировался протопланетный диск, он имел неравномерную плотность. Ближе к центру он был разреженным, потом шёл плотный участок, а край снова был разреженный. Поэтому расстояния между планетами получились разными: чем ближе к Солнцу, тем теснее расположены планеты. Эту закономерность ещё в 18 в. обнаружили немецкие астрономы И.Д. Тициус и И.Э. Боде. Вскоре после этого был открыт Уран, расположение которого согласовывалось с их правилом. Единственное, с чем правило не сходилось, - слишком большое пустое пространство между Марсом и Юпитером. Там должна была находиться ещё одна планета, а её не было.

И вот в 1801г. Итальянский астроном Джузеппе Пиацци (1746-1826) открыл в этом пустом поясе небольшое тело, которое назвали астероидом, то есть «звёздоподобным». Астероиду дали имя Церера. Орбита его отвечала соотношению Тициуса-Боде. В 1802г. немецкий астроном Г.В. Ольберс открыл примерно на том же расстоянии от Солнца ещё один астероид – Палладу, а дальше открытия посыпались, как из рога изобилия. Оказалось, что между Марсом и Юпитером расположился целый пояс малых планет. Сейчас их известно несколько тысяч. Кроме крупных обломков пояс астероидов содержит много мелких, от десятков метров до миллиметра. Орбиты астероидов не такие правильные, как планетные, они значительно выходят за плоскость эклиптики, многие сильно вытянуты, так что время от времени астероиды пролетают довольно близко от Земли.

Крупнейшим астероидом является Церера (диаметр 900 км), далее идёт Паллада с диаметром примерно 520 км. Всего известно 26 малых планет с диаметром более 200 км и 73 с диаметром более 150 км. А вообще по данным на 2000 г. всего известно около 10 000 астероидов. При открытии астероидов им сначала присваивают номера: первые четыре цифры – это год открытия, а буквы обозначают класс по химическому составу.

Формы астероидов могут быть различными, крупные астероиды бывают круглыми, сферическими, а иногда и гантелеобразными. Приблизительно 17% астероидов имеют спутники. Современные исследования показали, что астероиды различают по химическому составу, поэтому говорят о каменных, углистых и металлических астероидах.

Большинство астероидов расположено между орбитами планет Марс и Юпитер (в основном на расстоянии от 2,2 до 3,6 а.е. от Солнца) – это Главный пояс астероидов. Но известны и астероиды, орбиты которых выходят далеко за пределы главного пояса, например Гидальго или Икар, последний входит даже внутрь орбиты Меркурия и пролетает между Меркурием и Солнцем (именно за полёт к Солнцу он получил название в честь героя греческого мифа).

Фаэтон.

Уже Ольберс предположил, что астероиды между Марсом и Юпитером представляют собой обломки распавшейся планеты. Гипотетическую планету назвали Фаэтоном – по имени героя древнегреческого мифа, который погиб, попытавшись проехать по небу в колеснице своего отца, Гелиоса-Солнца. Колесница разбилась на множество маленьких кусочков. Согласно гипотезе Ольберса, под действием сил притяжения со стороны Солнца и планет-гигантов или вследствие столкновения с большим небесным телом Фаэтон распался на множество кусочков, продолживших движение по орбите погибшей планеты. Увы, эта красивая гипотеза не выдержала проверку временем и была отвергнута учеными последующих поколений: астероидный пояс – не остатки погибшей, а куски несформировавшейся планеты. По каким-то причинам в период формирования планет Солнечной системы из протопланетного облака они не сошлись вместе, и теперь по орбите, где могла бы находиться пятая от Солнца планета, движется рой астероидов.

На орбите Юпитера.

Наряду с астероидами Главного пояса, в 1907г. были открыты астероиды, движущиеся вокруг Солнца по орбитам, близким к орбите Юпитера. Причём эти астероиды можно разделить на две группы: двигающиеся впереди Юпитера и за ним. Все астероиды этих групп получили название «троянцы» - в честь героев Троянской войны, описанной в поэмах Гомера. Те, которые опережают Юпитер, получили название «греки» и носят имена героев греческого войска (Ахилл, Патрокл, Нестор, Агамемнон и др.). А двигающиеся позади Юпитера астероиды называются «собственно троянцы» (Гектор, Приам и др.). Юпитер, «греки» и «троянцы» делят орбиту Юпитера на три примерно равные части: расстояние от планеты до группы «греков» равно расстоянию от «греков» до «троянцев» и от «троянцев» до Юпитера. «Греки» никогда не настигнут своих врагов, а «троянцы» никогда не укроются от грозных воинов в спасительной близости Юпитера.

Пояс Койпера и облако Оорта.

В Солнечной системе существует ещё один пояс астероидов, помимо того, который расположен между орбитами Марса и Юпитера. На окраине Солнечной системы, за орбитой Нептуна, находится второй пояс астероидов – так называемый пояс Койпера, получивший имя в честь американского астронома Джерарда Койпера (1905-1973), высказавшего в 1951г. гипотезу о его существовании. Пояс Койпера, состоящий из астероидов и ядер комет, является источником короткопериодических (с оборотом вокруг Солнца менее 200 лет) комет, он расположен на расстоянии 35000 – 50000 а.е. от Солнца.

Однако поясом Койпера Солнечная система не кончается. За орбитой Плутона, на внешней границе Солнечной системы, находится обширный пояс некрупных холодных тел, очевидно, так же, как и пояс Койпера, представляющий собой остатки протопланетного облака. Этот пояс называют облаком Оорта – в честь нидерландского астронома Я.Х.Оорта (1900-1992). В 1950г. он высказал гипотезу о существовании на периферии Солнечной системы большого резервуара кометных тел – облака, простирающегося на расстояние около 150000 а.е. от Солнца. Возмущения от ближайших к Солнцу звёзд имеют орбиты некоторых комет, заставляя их приблизиться к Солнцу. Эти долгопериодические (обращающиеся вокруг Солнца с периодом более 200 лет) кометы становятся доступными наблюдению. Недавно внутри облака Оорта было обнаружено несколько сравнительно массивных планетоподобных тел, но, поскольку они уступают размерам Плутона, их не стали включать в число планет.

Типы астероидов