Астрономия

Урок 1: Астероиды и кометы

Астероиды и кометы (Малые тела Солнечной системы Часть 1)

В нашей Вселенной существуют тела, которые по-праву можно назвать кочевниками. С ними люди сталкиваются не так часто. Но увидев их, у человека остаются самые неизгладимые впечатления. Речь идет об астероидах и кометах. Это холодные космические тела, состоящие из твердых пород и льда. Они не имеют постоянной орбиты, а бороздя просторы космического пространства способны вызывать явления неописуемой красоты, например, метеорный дождь. Надолго запомнят жители Земли встречу с кометой Галлея, которая произошла в 1986 году.

Обложка урока взята с источника.


План урока:

Астероиды

Кометы

Исследование комет

Самые известные кометы Солнечной системы

 

Астероиды

В нашей Солнечной системе имеется значительное количество небольших, но достаточно самостоятельных тел. Их называют астероидами. Астероиды (от греч. - «звездоподобные») - это тела Солнечной системы, имеющие диаметр от 1 до 1000 километров. Общая масса всех малых тел составляет менее 1/700 массы Земли. Состав астероидов подобен составу планет Солнечной системы. Эти небольшие тела неправильной формы представляют собой окаменевшие сгустки протопланетного вещества, из которого некогда образовались планеты.

1 asteroidy i komety
Источник

Наибольшее скопление этих тел находится между орбитами Марса и Юпитера. Они формируют главный пояс астероидов. Около 4% всей массы Луны составляет масса астероидов, входящих в его состав.

 

История открытий и исследование астероидов

В древности ученые удивлялись: откуда между Марсом и Юпитером появились астероиды в таком количестве.  По их мнению, на этом месте должна была находиться планета. Искать ее начали в конце 18 века. Астрономы были уверенны в своих утверждениях. Уж слишком убедительными были результаты расчетов и свидетельства старинных документов. В 1801 году директор обсерватории в Палермо (о. Сицилия) Джузеппе Пиацци обнаружил за орбитой Марса небольшое космическое тело. Это произошло 1 января. И с тех пор 1801 год считается началом открытия астероидов. В этот день Джузеппе Пиацци увидел на небе небольшую звездочку, которая медленно двигалась среди знакомых небесных тел. Ученый сразу понял, что открыл ранее неизвестную планету, ее орбита находилась в пределах Солнечной системы, между Юпитером и Марсом. Удивляло, что этот таинственный космический объект был так мало заметен. Ведь, по сути, новая планета находилась ближе к Земле, чем Юпитер, и ненамного дальше, чем Марс. Эти странности объяснялись только тем, что Церера (именно такое название Пиацци дал своей находке) принадлежала к числу совсем небольших космических тел – ее диаметр (по расчетам на то время) составляет всего около 770 километров.

2 asteroidy i komety
Источник

Всего через год научное сообщество снова начало предоставлять новые факты и открытия. Оказалось, что Церера была отнюдь не уникальным телом. Совсем недалеко от нее вращалась еще одна планета, причем ее размеры были намного меньше. Имя она получила Паллада. Год за годом этот список пополнялся новыми объектами. 1804 год – к числу необычных тел, расположенных на гипотетической орбите «пропавшей планеты», астрономы добавили Юнону, а в 1807 г – Весту. К тому моменту становится ясным, что на орбите между Юпитером и Марсом вращается целая группа мелких небесных тел разного размера. Самые маленькие из них имеют диаметр менее 1 километра.

Чуть позже, начиная с середины 19 века, такие «планеты» стали открывать одну за другой. А когда ученые в своих исследованиях начали использовать фотоаппараты при поисках космических объектов, дело пошло еще быстрее.  На сегодняшний день их количество составляет 2000. Все находки движутся примерно на одном и том же расстоянии от Солнца – 2,8 астрономических единиц. В 1804 году немецкий астролог Г. Ольберс предположил, что когда-то между Марсом и Юпитером действительно могла существовать еще одна планета. Затем с ней что-то произошло (какая-нибудь космическая катастрофа) и она распалась на огромное количество обломков. Они и создали в Солнечной системе пояс астероидов.   

3 asteroidy i komety
Источник

С открытием очередного нового космического тела, прибавлялось и количество работы у специалистов. Для каждого из них нужно было определить орбиту, расстояние от Светила и время вращения вокруг него. Кроме того, на каждый год необходимо высчитать место расположения, чтобы в будущем всегда можно было найти объект на небосводе.

Наконец ученые пришли к выводу, что тела, вращающиеся между Юпитером и Марсом, планетами не являются. Именно тогда был введен в употребление термин «астероид» - «звездоподобный». С тех пор каждой открываемой псевдопланете стали присваивать не только название, но и порядковый номер. Вначале, когда астероидов было еще немного, их называли в честь богов или богинь из древних мифов. Но со временем имен богов стало категорически не хватать. Специалистам пришлось поневоле отступить от традиции и впредь называть новые астероиды именами женщин и великих ученых, присваивать им названия городов и стран.

Предполагают, что астероиды – это «строительный мусор», лишний «стройматериал», который некогда выбросил со своей орбиты газовый гигант Юпитер. Возможно также, что часть астероидов – это осколки планеты, которая некогда должна была образоваться на орбите №5. Но из-за невероятно мощного поля Юпитера крупные сгустки вещества все время разрывало на части. Они постепенно остывали, теряли способность «склеиваться» и превращались в каменистые обломки. Каждый из них в ходе хаотического движения и неоднократного сталкивания, либо рассыпался на более мелкие части, либо обретал собственную орбиту.

В настоящее время рисунок переплетения орбит астероидов настолько запутан и сложен, что обычному человеку он больше всего напоминает клубок ниток, перепутанных озорным котенком.

С развитием науки, начались запуски космических аппаратов для изучения и исследования астероидов. «Галилей» - это первый объект, запушенный с Земли, который сумел сделать снимки поверхности астероида. Это произошло в 1991 году, а уже в 1994 ему первым удалось зафиксировать спутники, которые вращались вокруг малых планет. В 2001 году «NEAR», принадлежащий НАСА смог высадиться успешно на поверхность астероида. 2006 год - аппарат «Хайябуса» из Японии не только сел на поверхность, но смог и взлететь с астероида. Благодаря ему в 2010 году ученые получили материалы, которые исследуются до сих пор.

Космический аппарат «Dawn», запущенный в 2007г, целых 12 месяцев занимался изучением астероида Веста, а потом был направлен на Цереру. В настоящее время астрономы продолжают всевозможные исследования астероидов с целью понять многие факты, которые еще не разгаданы.

 

Крупнейшие астероиды

   Ученые к самым крупным астероидам относят:

  • Цереру;
  • Палладу;
  • Весту;
  • Гигею.

На эти малые тела приходится больше половины всей суммарной массы главного пояса астероидов.

Кроме названных объектов  большими астероидами и не менее известными считаются Юнона, Амур, Эрот, Икар, Гидальго.

4 asteroidy i komety
Источник

Крупнейший астероид главного пояса – это Церера. Ее размер составляет 946 км. Она удалена от нашей планеты на 263 млн. километров. Церера до сих пор имеет спорный статус. Одни ученые считают небесное тело астероидом, в то время как другие, относят его к планетам-карликам.

Вторая по своему размеру (525 км) – Веста. Она отражает в четыре раза больше солнечного света, чем ее собратья. Поэтому раз в 3-4 года ее можно наблюдать с поверхности Земли. Чуть меньше (512 км) по размерам - Паллада. Привлекает ученых из-за больших запасов кремния. Размер Гигеи составляет 407 километров. Из-за своей тусклости была открыта позже других астероидов. Когда она максимально приближается к нашей планете, ее можно наблюдать с помощью бинокля. Это бывает достаточно редко.

 

Кометы

Отношение людей к кометам всегда было немного странным. С одной стороны, комета, пролетающая над планетой, представляет собой незабываемое зрелище. Но с другой, считалось, что именно эти небесные тела предвещают на Земле войны, наводнения и засухи. Достаточно много времени прошло, пока ученые всерьез начали изучать и исследовать кометы как космические тела Солнечной системы. Было установлено, что роскошные хвосты у них возникают не всегда, а только на определенных участках орбиты. В настоящее время астрономы достаточно хорошо изучили «трассы» комет, узнали, как они устроены и на какие группы делятся. И, конечно же, какие опасности поджидают их на космических дорогах. Созданы даже специальные каталоги, которые ежегодно пополняются десятками таких тел.

5 asteroidy i komety
Источник

Кометами называют небольшие небесные тела, которые движутся по сильно вытянутым орбитам. На протяжении всей своей долгой «жизни» они путешествуют с места на место, постоянно сталкиваясь с другими космическими объектами. В переводе с греческого «комета» - это «длинноволосая». Возможно, что первых наблюдателей больше всего поразили их шикарные хвосты. Центральную часть головы кометы называют ядром. Его диаметр может составлять от 0.5 до 20 километров. Ядро «небесной странницы» - это ледяное тело, образованное из замерзших газов, частиц космической пыли и смеси каменных обломков разной величины.

Первым, кто попытался ответить на вопрос, что такое комета, был известный датский астроном 16 века Тихо Браге. Он установил, что кометы находятся далеко за пределами земной атмосферы и намного дальше, чем наш естественный спутник. «Хвостатые странницы» явно двигались в пространстве примерно на таком же большом расстоянии от Солнца и от Земли, как и остальные планеты системы. Это было толчком для открытий, сделанных в последующие века.

 

Исследование комет

Важные достижения в деле исследования комет были сделаны в конце 17 века выдающимся ученым И. Ньютоном и его учеником Э. Галлеем. Ньютон выдвинул предположение, что «загадочные путешественницы» подчиняются закону всемирного тяготения – так же, как планеты и их спутники. Это позволило ученому впервые в истории определить путь одной из комет вокруг Солнца. Яркое «знамение» появилось на небе в 1680 году. Было установлено, что путь этой кометы был представлен параболой – бесконечно вытянутой кривой. Пройдя вблизи Светила, она ушла вглубь Вселенной.

История целенаправленного поиска и научного исследования комет началась только в 1756 году благодаря знаменитому французскому астроному Шарлю Месье. Он был первым «ловцом комет» в истории. Ученый составил каталог интересных космических объектов. В него вошли не только известные кометы, но и туманности, звездные скопления, галактики.

При приближении к Солнцу изменяется внешний вид комет. Их ядро активно разогревается. При этом начинается стремительное формирование роскошного длинного хвоста, позволяющего увидеть это тело в небе даже в дневное время при ярком естественном освещении.

6 asteroidy i komety
Источник

Откуда берется хвост, и почему при уходе от Звезды он исчезает, долгое время не было известно. И лишь в 60-е годы 19 века возникают первые теории кометных форм. Первооткрывателем в этой области был российский астроном Ф.А.Бредихин. Он автор классификации и механической теории кометных форм, теории хвостов, распада комет, образования метеорных потоков.

Когда «странница» начинает свое приближение к Солнцу, ее ядро быстро разогревается. Это приводит к таянию рыхлого ледяного слоя, а затем к разогреву внутреннего ледяного ядра. Вокруг «головы» кометы образуется гало – довольно плотное облако, которое может достигать гигантских размеров. Гало быстро растет, и вскоре у кометы появляется длинный хвост.

Хвосты комет постоянно преподносят ученым сюрпризы и дают поводы для размышлений. Например, в некоторых из них была обнаружена простейшая аминокислота – глицин, а также такие вещества как этиламин и метиламин.

Проведя сравнительный анализ полученных спектров, астрономы пришли к выводу: все кометы по характеру спектра похожи друг на друга, а значит, имеют родственную природу.

Сопоставляя светимость комет, ученые сделали интересное открытие. Дело в том, что многие периодические и большинство короткопериодических комет переживают быстрое падение яркости и превращаются в тусклые пятна. В итоге те тела, которые еще совсем недавно можно было наблюдать невооруженным взглядом, становятся видимыми только при помощи специальных приборов, после чего они полностью исчезают.

Это позволило специалистам определить, что подобные кометы образовались относительно недавно. Плюс ко всему, орбиты подавляющего большинства таких небесных тел показывают, что они никак не могли прийти к нам из далекого космоса. А значит, хвостатые «кочевницы» рождаются в Солнечной системе, и их происхождение тесно связано с другими малыми телами – астероидами, метеоритами и т.д.

Орбиты комет – это вечная загадка для астрономов. Ну не хотят они «ходить по кругу», а стремительно движутся по вытянутой кривой. Сегодня астрономы открывают по несколько новых комет ежегодно, так что только знание их орбит позволяет отличить уже знакомое тело от неисследованного.

7 asteroidy i komety
Вид с Земли на комету Галлея Источник

К тому же «трассы» хвостатых «кочевниц» помогают заранее предсказать, когда они снова появятся на нашем небосклоне и станут доступными для наблюдения. И появятся ли они вообще, предоставив астрономам хотя бы еще один шанс полюбоваться собой.

Дело в том, что все кометы, именно в зависимости от их орбит, можно разделить на две группы. К первой относят периодические тела, которые движутся по замкнутым эллиптическим орбитам. Всю свою невероятно долгую жизнь они кружат вокруг одной и той же звезды, пока вещество их ядра окончательно не испарится и не распадется на мелкие осколки и пыль. Часть из них имеют период вращения менее 30 лет и поэтому они получили среди астрономов название короткопериодических.

Кроме них, через нашу Солнечную систему периодически – раз в сотни, а то и в тысячи лет - проходят кометы, орбиты которых сильно вытянуты и отличаются большой протяженностью. Но существует и другой вид комет. Это те, которые могут мелькнуть на небосклоне Земли всего один раз. Движутся они по параболе или гиперболе и потому вечно странствуют среди звезд, пока не рассыпаются пылью.

 

Самые известные кометы Солнечной системы

В нашей Галактике существует великое множество комет разной величины. Рассмотрим самые известные из них.

 

Комета Галлея

Самой известной из периодических комет считается комета Галлея. Период ее вращения равен 76 годам. Объект назван в честь великого ученого-астронома Эдмунда Галлея, которому и принадлежит его открытие. Он также смог рассчитать орбиту кометы и указать на периодичность ее появления на небе.

С помощью космического аппарата «Вега» в 1985-1986 годах ученые исследовали «космическую странницу». Тогда было установлено, что ядро кометы Галлея имеет странную неправильную форму. По всей вероятности, от него откалывались довольно крупные куски. Во время исследований от ядра отделился еще один осколок. Ученые предполагают, что один из таких осколков в 1908 году столкнулся с Землей в районе сибирской тайги и вошел в историю под названием Тунгусского метеорита. В 1986 году, при очередном сближении с Солнцем, комета Галлея была исследована современными межпланетными станциями. 6 марта в 8900 километрах от нее прошла «Вега-1» (СССР), 9 марта – «Вега-2», которая приблизилась к хвостатой «страннице» на расстояние 8000 километров. Кроме того, западноевропейский космический аппарат «Джотто» 14 марта сделал ряд снимков кометы, пролетев в 600 километрах от нее. А 8 и 11 марта на большом расстоянии от этого тела прошли два японских аппарата.

8 asteroidy i komety
Источник

Изображения кометы Галлея оставляли нам многие поколения землян, поскольку она появляется на нашем небосклоне на протяжении целого ряда веков. Судя по древним рисункам, тогда она выглядела точно так же, как и во времена Э. Галлея.

 

Комета Шумейкера-Леви

Комету открыли Каролина и Юджин Шумейкеры и Девид Леви. А известный астроном Брайен Марсден окрестил ее "камикадзе". В 1994 году астрономы наблюдали сильную бурю в атмосфере Юпитера. Она стала результатом серьезной катастрофы. Произошло столкновение кометы Шумейкера-Леви с Юпитером. Она упала на планету-гиганта. Большая «космическая странница» перед своей гибелью устроила настоящий фейерверк: она развалилась на несколько десятков осколков, которые и рухнули в кипящий океан жидкого газа.

9 asteroidy i komety
Воссоздание встречи кометы с Юпитером Источник

 

Комета Чурюмова-Герасименко

Комета Чурюмова-Герасименко название получила в честь своих открывателей. К.И.Чурюмов обнаружил ее на фотопластинке другой кометы, которую сделала С.И.Герасименко в 1969 году. Объект относится к короткопериодическим кометам, ей был присвоен 67 номер. Обращается вокруг Солнца за 6 лет и 7 месяцев. Делает последние визиты в Солнечную систему, из-за своей тусклости была плохо видна. Поэтому разглядеть ее можно было только в телескоп. Установлено, что ядро кометы Чурюмова-Герасименко достаточно пористое. При изучении траектории движения астрономы обнаружили, что орбита кометы Чурюмова-Герасименко подверглась изменениям, которые происходили не один раз. Пересекаясь с орбитами Юпитера и Марса, она не выходит на околоземную орбиту, хотя периодически приближается к Земле. По форме комета очень похожа на игрушечного утенка имеет две части: одна большая, другая чуть меньше. Ее возраст совпадает с возрастом Солнечной системы.

10 asteroidy i komety
Форма ядра кометы Чурюмова-Герасименко Источник

 

Комета Хейла-Боппа

23 июля 1995 года - день открытия нового объекта – кометы  Хейла-Боппа. Она необычно яркая. До сих пор точно не установлено, что же является причиной такого явления. По одному из мнений – большие размеры ядра. Был установлен период обращения кометы Хейла-Боппа. Он длится около 3000 лет. Комета относится к долгопериодическим. Последнее приближение к Земле состоялось в 1997 году.  Комета Хейла-Боппа находилась на расстоянии в 200 млн. км.

11 asteroidy i komety
Источник

 

Комета Борелли

Комета Борелли была обнаружена 28 декабря 1904 года французским ученым А. Борелли. Относится к числу короткопериодических комет. Благодаря «Deep Space 1», который запустили в 2001 году, были получены бесценные материалы о «космической страннице». Когда космический аппарат пролетал на расстоянии 2490 км от кометы, было сфотографировано ее ядро. Также установлено, что период ее вращения вокруг Солнца составляет 6,8 лет.

 

Комета Хякутакэ

Комета Хякутакэ относится к долгопериодическим объектам, так как ее орбитальный период составляет около 2 тысяч лет. Год открытия – 1996. Ее обнаружил астроном-любитель из Японии Юдзи Хякутакэ. Она была настолько яркой, что комету Хякутакэ можно было наблюдать безо всяких приборов невооруженным взглядом.

Наблюдая за «хвостатой странницей», учеными впервые было обнаружено, что комета излучает рентгеновские лучи. Благодаря исследовательскому космическому аппарату «Улисс», который в мае 1996 года прошел сквозь хвост кометы, была определена длина хвостовой части Хякутакэ. Он оказался самым длинным из всех хвостов комет, которые известны современной науке и составил 570 млн. километров.

12 asteroidy i komety
Источник

На этом открытие и исследование комет и астероидов не заканчивается. Ведь в космическом пространстве еще огромное количество объектов, которые только предстоит открыть ученым в будущем. Кто знает, сколько еще комет зайдет в нашу Солнечную систему.

 

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

Вопрос: 1
Какой астероид ученые называют и планетой-карликом
1Палладу
2Весту
3Цереру
4Гигею
Ответить
3
Вопрос: 2
Какая комета столкнулась с Юпитером и устроила настоящий фейерверк:
1Шумейкера-Леви
2Чурюмова-Герасименко
3Хейла-Боппа
4Галлея
Ответить
1
Вопрос: 3
Кто первым попытался ответить на вопрос, что такое комета:
1Э. Галлей
2Тихо Браге
3И. Ньютон
4Шарль Месье
Ответить
2
Вопрос: 4
Комета Хейла-Боппа была открыта в:
11995 году
22005 году
31885 году
41915 году
Ответить
1
Вопрос: 5
Хвост какой кометы принято считать самым длинным:
1Борелли
2Хякутакэ
3Хейла-Боппа
4Чурюмова-Герасименко
Ответить
2
Допущено ошибок:
Оценка:
Подробнее
Ваши ответы:
1 вопрос:

Какой астероид ученые называют и планетой-карликом
1) Палладу 2) Весту 3) Цереру 4) Гигею
2 вопрос:

Какая комета столкнулась с Юпитером и устроила настоящий фейерверк:
1) Шумейкера-Леви 2) Чурюмова-Герасименко 3) Хейла-Боппа 4) Галлея
3 вопрос:

Кто первым попытался ответить на вопрос, что такое комета:
1) Э. Галлей 2) Тихо Браге 3) И. Ньютон 4) Шарль Месье
4 вопрос:

Комета Хейла-Боппа была открыта в:
1) 1995 году 2) 2005 году 3) 1885 году 4) 1915 году
5 вопрос:

Хвост какой кометы принято считать самым длинным:
1) Борелли 2) Хякутакэ 3) Хейла-Боппа 4) Чурюмова-Герасименко
Посмотреть ответы
Правильные ответы:
1 вопрос: Цереру
2 вопрос: Шумейкера-Леви
3 вопрос: Тихо Браге
4 вопрос: 1995 году
5 вопрос: Хякутакэ