Реферат:«Малые тела Солнечной системы»Авторы: Проскурин Василий Николаевич ( 7 мая 1995 года)Смирнова Екатерина Владимировна (21 июня 1995 года) МОУ СОШ «Горки-Х» Одинцовского района Московской области 8 «А» класс адрес: 143032, МО, Одинцовский район, пос. Горки-10, СОШ «Горки-Х» Тел.: 8 (495) 634 25 08 634 25 07 Факс: 8 (495) 634 25 06 E-mail: sg-x2007@yandex.ruРуководитель: Лебедева Татьяна Михайловнагод выполнения работы - 2010 Оглавление Оглавление 1Введение. 2Глава 1. Астероиды. 3^ Глава 2. Кометы. 9Глава 3. Метеориты. 15Заключение. 22Список используемой литературы. 23 Введение. Всем известно, что Солнечная система состоит из восьми планет, которые обращаются вокруг него на разных расстояниях и кажутся на его фоне абсолютными карликами, рядом с некоторыми планетами вращаются спутники, которые, безусловно, ниже планет рангом, однако существуют совсем крошечные объекты - астероиды, кометы и метеороиды, именно поэтому их назвали малыми телами Солнечной системы.^ Глава 1. Астероиды. Началось всё с того, что в 1772 году немецкие астрономы Иоганн Боде и Иоганн Тициус заметили, что расстояние планет от Солнца подчиняются некоторой закономерности, а именно если, начиная с числа 3 удваивать последующие числа и к каждому числу полученного ряда прибавить 4, а затем разделить на 10, то образуется новый ряд чисел: 0,4; 0,7; 1,0; 1,6; 2,8; 5,2; 10,0; 19,6; 38,8; 77,2, поскольку во время открытия этой закономерности было известно всего лишь шесть планет, то ряд чисел вполне удовлетворял средним расстояниям планет от Солнца. Когда в 1781 году Уильям Гершель открыл Уран, то формула Тициуса-Боде была окончательно доказана, ведь она и для Урана давала верное значение. В то же время астрономы задались вопросом: «Что означает число 2,8?» Ведь на этом расстоянии нет ни одной планеты. Для разгадки этой тайны был образован коллектив из двадцати четырёх астрономов, названный «Отрядом небесной полиции». Поиски увенчались успехом 1 января 1801 года. Именно тогда, в первый день нового столетия, итальянский астроном Джузеппе Пиацци наблюдал звёзды в созвездии Тельца и заметил, что через день одна из звёзд заметно переместилась к западу, то есть это была не звезда, а какое-то другое небесное тело, входящее в Солнечную систему. Шесть недель Пиацци следил за необычным телом и пришёл к выводу, что оно не является ни планетой, ни кометой, дальнейшие наблюдения прервались из-за болезни Пиацци, когда он выздоровел, то уже не знал, где находится обнаруженный им объект. Астроному помог математик Карл Гаусс, открывший точный способ определения орбит небесных тел по трём наблюдениям, он смог рассчитать орбиту неизвестного объекта, судя по круговой форме которой объект, является планетой, но самое главное то, что радиус этой планеты равнялся 2,8 а.е. и в точности совпадал со значением из формулы Тициуса-Боде.Рисунок 2. Церера. Рисунок 1. Джузеппе Пиацци. Второй раз объект был обнаружен 7 декабря 1801 года, по предложению Джузеппе Пиацци он был назван Церерой, в честь древнеримской богини плодородия. Впоследствии астроном понял, что Церера слишком мала и может наблюдаться только в телескоп. 28 марта 1802 года немецкий врач Генрих Ольберс открыл вторую малую планету - Палладу и выдвинул гипотезу о том, что Церера и Паллада - обломки одной большой планеты.Рисунок 3. Генрих Ольберс. Рисунок 4. Паллада. Когда 1 сентября 1804 года Карл Гардинг обнаружил Юнону, Ольберс ещё больше убедился в своей правоте и приступил к поискам места крушения планеты, ведь по законам небесной механики обломки иногда должны проходить место катастрофы, однако Ольберс так его и не нашёл, зато открыл четвёртую малую планету Весту.Рисунок 5. Юнона. Рисунок 6. Веста. К 1890 году было обнаружено триста малых планет, названных Уильямом Гершелем астероидами. В ХХ веке для поиска астероидов стала применяться фотография, этот способ основывался на том, что звёзды на снимке получались точками, а астероиды чёрточками. Рисунок 8. Пояс астероидов.Рисунок 7. Способ поиска астероидов. С помощью данного способа удалось выяснить, что большинство малых планет движутся по орбите между Марсом и Юпитером в так называемом поясе астероидов, где насчитывается около 10000 малых планет, ещё 40000 находится за орбитой Нептуна в поясе Койпера. Также астрономам удалось узнать, что на самом деле астероиды - не обломки погибшей планеты, а бывшие сгустки вещества, которые на начальном этапе формирования Солнечной системы не смогли сформировать одну большую планету. Несмотря на огромное число астероидов в нашей Солнечной системе, их общая масса не превышает 1/20 массы Земли. Астероиды отличаются друг от друга не только по размерам и массе, но и по составу - сегодня учёные различают три вида астероидов: металлические (порядка 8%), каменные (около 17%) и углистые (75 %) . Рисунок 9. Каменный астероид. Рисунок 10. Углистый астероид. Рисунок 11. Металлический астероид.Среди астероидов существует и необычные экземпляры: например у Гаспры присутствует магнитное поле, а Ида имеет маленький спутник Дактиль. Сейчас известно 7 подобных двойных астероидов. Необычным является астероид Таутатис, он состоит из двух глыб и принадлежит к группе контактно-двойных астероидов. С астероидами также связана гипотеза о том, что спутники Марса - Фобос и Деймос раньше, как и другие малые тела обращались вокруг Солнца в поясе астероидов, но затем были захвачены притяжением Марса. Астероиды также сопровождают Юпитер, они находятся в точках Лагранжа - то есть местах, лежащих в орбитальной плоскости двух массивных тел, обращающихся по круговым орбитам вокруг общего центра масс. Точки Лагранжа расположены под углом 60˚ от планеты, поэтому Юпитер имеет две группы астероидов, первая, сопровождающая планету сзади ,называется группой греков, а вторая, сопровождающая спереди - группой троянцев. Рисунок 12. Точки Лагранжа. ^ Рисунок 13. Астероид Ида с маленьким спутником Дактилем. Знания об астероидах расширяются с каждым годом, и человечество открывает в этой области много нового, так в 2001 году впервые была совершена посадка на астероид - аппарат «Нер» удачно сел на Эрос - это дало возможность нового, более качественного изучения малых планет.^ Глава 2. Кометы. Помимо астероидов в Солнечной системе обитает ещё одно семейство малых тел - это кометы, хвостатые странницы, вызывавшие страх и ужас у людей с давних времён. Все кометы состоят из одинаковых частей: ядра, массой около триллиона тонн, головы и хвоста. Раньше выдвигалось две гипотезы о составе ядра кометы - гипотеза Литлтона, говорившая о том, что ядро - это группа метеороидов и гипотеза Уиппла, утверждавшая, что кометное ядро - ледяная глыба из смеси замёрзших газов и воды с вкраплениями тугоплавких частиц, именно это представление о ядре оказалось наиболее верным. Голова и хвост кометы возникают, обычно, после прохождения орбиты Юпитера, вследствие давления солнечного света и действия солнечного ветра на молекулы газа и пыли, при этом газы образуются из кометного льда при температуре порядка 350 кельвинов.^ Рисунок 14. Газовой и пылевой хвосты кометы. У комет различают два хвоста: пылевой и хвост из ионизированных частиц и газов, однако у разных комет наблюдаются разные типы хвостов. Впервые их классификацию предложил русский астрофизик Ф. А. Бредихин, согласно этой классификации к 1 типу принадлежат длинные, направленные прямо от Солнца хвосты, ко 2 типу - изогнутые и отклоненные от этого направления и к 3 типу - короткие, почти прямые и отклоненные от Солнца хвосты, также встречаются редкие, аномальные кометные хвосты, направленные к Солнцу из-за того, что силы гравитации во много раз больше давления солнечного света. В зависимости от периода обращения вокруг Солнца кометы делятся на две группы: короткопериодические с периодом меньше десяти лет и долгопериодические с периодом больше 10 лет. Впервые на периодичность в появлениях комет обратил внимание английский астроном Эдмунд Галлей, он заметил, что начиная с 1531 года, в записях разных наблюдателей повторяются характеристики одной и той же кометы с точностью в 76 лет, учёный предсказал её следующее появление, которое состоялось уже после смерти Галлея, в честь него комета была названа кометой Галлея. Всего зафиксировано тридцать появлений кометы, при последнем в 1986 году к ней были направлены космические аппараты «Джотто» и «Вега-2», они смогли подойти на расстояние 8000 километров от ядра, и узнали его размеры, которые ^ Рисунок 15. Комета Галлея. составляют 14×7×7 километров. Среди рекордов кометных периодов следует выделить комету Энке, обращающуюся вокруг Солнца за 3,3 года и комету Дельвана период которой 24 миллиона лет. Также стоит отметить тот факт, что если долгопериодическая комета пройдёт вблизи большой планеты, то притяжение этой планеты может перевести её на менее вытянутую эллиптическую орбиту, то есть комета станет короткопериодической, случается и обратное, когда комета с коротким периодом становится долгопериодической или вообще уходит за пределы Солнечной системы, подобное произошло с Вестой в 1976 году - комета настолько приблизилась к Юпитеру, что навсегда покинула Солнечную систему, бывают и другие кометные трагедии, например, комета Хейла-Боппа в 1997 году подошла на слишком близкое расстояние к Юпитеру, поэтому 26 июля 3984 года ожидается столкновение кометы с планетой-гигантом, кстати, это уже случалось: в июле 1992 года комета Шумейкеров-Леви 9 распалась на семнадцать кусков и ровно через два года врезалась в атмосферу Юпитера со скоростью 65 километров в час. ^ Рисунок 16. Столкновение осколков кометы Шумейкеров-Леви 9 с Юпитером. Откуда же берутся кометы в Солнечной системе, где находится их дом и правда ли, что кометы живут вечно? Ещё древнеримский философ Сенека заметил: «Кометы имеют свою область, откуда приходят и куда возвращаются обратно». Область эта была найдена голландским астрономом Яном Оортом в 1951 году, она находится за поясом Койпера на расстоянии 100-50000 а.е. от Солнца, в честь первооткрывателя эта область была названа облаком Оорта, помимо комет там находятся карликовые планеты, астероиды, кентавры и кометные ядра. Считается, что иногда неизвестная десятая планета или необнаруженная звезда возмущают своим притяжением движения других объектов в облаке Оорта, вследствие чего они уходят за пределы Солнечной системы или, наоборот, по направлению к Солнцу. То же самое можно объяснить прохождением Солнечной системы через плотную часть Млечного Пути. Таким образом, даже покоившиеся в облаке Оорта кометы рано или поздно дадут нам о себе знать. Кометы не вечны, средний срок жизни кометы около четырёхсот оборотов вокруг Солнца, всего же за день ядро кометы сокращается на один сантиметр - это около двадцати тонн вещества в секунду, за полный оборот вокруг Солнца комету покидают 300 миллионов тонн вещества. Всего в Солнечной системе находится порядка 10 миллиардов комет, из них изучено всего лишь две тысячи, а орбиты вычислены только у семиста комет, в среднем за один год в перигелии можно наблюдать около десяти комет. Собственно перигелийное прохождение кометы - это и есть самое интересное в наблюдениях за ней. Большинство комет благополучно огибают Солнце и продолжают свой путь, но некоторые кометы настолько сближаются с Солнцем, что заканчивают свою жизнь в атмосфере звезды, также бывают случаи, когда комета неожиданно повышает свою яркость, это может произойти по нескольким причинам: из-за разрушения ядра, усиления солнечного ветра или солнечной вспышки, существуют и совсем необыкновенные события кометной жизни - при разрушении ядра или при увлечении мелких частиц ядра газами кометы может образоваться метеорный рой, который становится попутчиком своей кометы, то есть когда комета проходит перигелий на Земле можно наблюдать метеорный поток этой кометы. Впервые это произошло в 1872 году, тогда вместо очередного появления кометы Биеля земляне увидели красивый метеорный дождь.^ Рисунок 17. «Падение» кометы на Солнце.Как же образовались кометы? Человечество долго искало ответ на этот непростой вопрос, выдвигались десятки гипотез, но лишь одна считается правильной, согласно которой, в самом начале существования Солнечной системы, будущие планеты-гиганты влияли на движение сгустков вещества, вышвыривая их к границам влияния Солнца, там происходило обильное намерзание газов на пылевые частицы и образовывались глыбы льда - будущие кометные ядра.^ Глава 3. Метеориты. Иногда случается, что сравнительно небольшие небесные тела попадают в атмосферу нашей планеты - наблюдается метеор, который в зависимости от расстояния до Земли может улететь обратно в космическое пространство или же упасть на поверхность нашей планеты, подобное тело называется метеоритом.^ Рисунок 18. Метеорный дождь. По составу метеориты бывают железные (всего 3 %), состоящие из железа и никеля, на поверхности железных метеоритов наблюдается особый узор - видманштеттеновы фигуры. Большинство метеоритов каменные (96 %), их характеризует чёрная кора плавления и хондры - мелкие круглые частицы вещества. Ещё 1 % метеоритов железокаменные, содержащие особый минерал оливин и регмаглипты на поверхности. Также метеориты делятся на виды по обнаружению: если метеорит сначала наблюдается, а потом оказывается найденным, то он называется падением, больше всего падений у каменных Рисунок 19. Железный метеорит. Рисунок 20. Каменный метеорит. Рисунок 21. Железокаменный метеорит.метеоритов. Когда метеорит обнаруживается случайно, то он будет называться находкой, к этому виду принадлежат, в основном, железные метеориты. Следует рассказать о самых знаменитых метеоритах. 30 июня 1908 года в глухой тайге возле реки Подкаменной Тунгуски раздался сокрушительный взрыв, ударная волна дважды обогнула Землю, около месяца жители Европы наблюдали белые ночи, виновником оказался Тунгусский метеорит, около века учёные всего мира искали тело метеорита, но так ничего и не нашли, сегодня выдвинута теория о том, что это был не метеорит, а кометное ядро, взорвавшееся, не дойдя до Земли.^ Рисунок 22. Последствия падения Тунгусского метеорита. 12 февраля 1947 года на Дальнем Востоке, распавшись на несколько сотен кусков, упал Сихотэ-Алинский метеорит, когда многочисленные экспедиции собрали его осколки, то оказалось, что общая масса метеорита больше ста тонн.^ Рисунок 23. Осколок Сихотэ-Алинского метеорита. Среди самых знаменитых метеоритов, упавших на территории России стоит добавить к Сихотэ-Алинскому и Тунгусскому ещё метеорит Билибино, Жиганск и известный метеорит Царёв. Самый тяжёлый каменный метеорит - Кирин был найден в Китае, его масса четыре тонны, а самый тяжёлый железный метеорит нигерийский Гоба, весящий шестьдесят тонн. Невольно возникает вопрос: «А не угрожают ли небесные тела человечеству?» Считается, что в массовом исчезновении динозавров виновато падение на Землю крупного астероида, учёные даже утверждают, что кратер, образовавшийся в результате падения, находится в Мексике на полуострове Юкатан. Всего же сейчас на Земле насчитывается порядка 230 следов от ударов астероидов о поверхность нашей планеты, так называемых, астроблем, распределённых на Земле следующим образом: 30 % в Европе, 15 % в Азии, 20 % в Африке, 25 % в Северной Америке, 5 % в Южной, 4 % в Австралии и около 1 % на территории Антарктиды.^ Рисунок 24. Распределение астроблем на Земле. Самые известные кратеры: Бозумтви в Гане диаметром 10,5 километров, Жаманшин на территории Казахстана- 13 километров, Аризонский кратер в США диаметром 1,2 километра и глубиной 2 километра, ему уже более пяти тысяч лет, считается, что для образования подобного кратера понадобился астероид диаметром сорок метров, взрыв от его падения эквивалентен взрыву водородной бомбы массой пятнадцать мегатонн. ^ Рисунок 25. Аризонский метеоритный кратер. Примечателен тот факт, что падение крупных небесных тел - явление периодическое, оно повторяется каждые 26 миллионов лет, именно на это число приходится пик смертности животных и находка следов иридия в почве - признака крушения астероида. Кроме прямых последствий удара небесного тела о Землю существует и косвенная опасность: если астероид или комета упадёт в океан, то это вызовет разрушительные волны - цунами, если же небесный странник выберет местом своего падения земную кору, то возможны неотвратимые геологические процессы, которые могут привести к извержению вулкана. Почему же нашей планете угрожают столь крошечные обитатели Солнечной системы? Столкновение Земли с астероидами происходит, потому что орбиты некоторых астероидов пересекают орбиту Земли, это возможно из-за того, что эксцентриситет орбиты астероидов больше эксцентриситета земной орбиты. Сегодня известно порядка двадцати потенциальных астероидов, представляющих угрозу для Земли, среди них Амур, Апполон, Адонис, Асклепий, Гермес, Икар, Таутатис, Хатхор. Ближе всех из этой двадцатки к нашей планете подходил астероид 1991ВА. Помимо катастроф и разрушений небесные тела не только искажают озоновый слой, но и приносят на Землю опасные вирусы. Если говорить о реальных угрозах, то в пятницу 13 апреля 2029 года в пять часов утра возле нашей планеты пролетит астероид Апофис, в случае если расстояние от астероида до Земли составит 30406 километров, Апофис вернётся 13 апреля 2036 года и удара с Землёй будет не избежать. ^ Рисунок 26. Апофис. Некоторые уверены, что человечество поработило космос, и власть людей безгранична, но это не так. Да, действительно, человеку многое удалось, в том числе в отношении к астероидам, но главного мы до сих пор не знаем: «Как предотвратить столкновения малого тела с Землёй?» Предлагается четыре способа решения этой проблемы, однако у всех них есть свои недостатки. Можно послать к астероиду ядерную бомбу и уничтожить небесное тело, но где гарантия, что осколки астероида не полетят на Землю. Можно воспользоваться ракетно-лазерной техникой, направив энергию фотонов на космическую угрозу, но человечество недостаточно изучило лазерную технику, мы пока не умеем рассчитывать количество энергии, необходимой для уничтожения астероида. Возможен вариант с отправкой своеобразного космического тягача, который закрепится на поверхности астероида и утянет его по направлению от Земли, но достаточно ли мощности у подобного аппарата, чтобы заставить астероид улететь от нашей планеты. И, наконец, четвёртый способ заключается в применении гигантского зеркала, которое, отразив солнечные лучи, направило бы световую энергию на астероид, испепелив его, но опять вопрос лишь в достаточности энергии для совершения подобного плана.Заключение. Несмотря на своё название, малые тела занимают важнейшее место в истории и эволюции Солнечной системы, они формируют рельеф на Меркурии, Венере, Марсе, Луне, спутниках больших планет, они влияют на течение жизни на планете Земля, образуют огромные сообщества, являющиеся важными составляющими Солнечной системы. Человечество ещё очень мало знает о малых телах, поэтому в будущем нас ждут новые находки и открытия, интересные, неожиданные, парадоксальные и даже опасные.Список используемой литературы.1.Джанлука Радзини. «Космос». Астрель. 2000.2. Леопольдо Бенаккио. «Большой атлас Вселенной». БММ. 2007.3. Я. И. Перельман. «Занимательная астрономия». Наука. 1966.4. С. Гибилиско. «Астрономия. Путеводитель». Эксмо. 2008.5. Б. А. Воронцов-Вельяминов, Е. К. Страут. «Астрономия- 11 класс». Дрофа. 2004.6. Е. П. Левитан. «Астрономия- 11 класс». Просвещение. 2002.7. «Энциклопедия для детей. Астрономия». Аванта+. 1997.8. Н. А. Беляев, К. И. Чурюмов. «Комета Галлея и её наблюдение». Наука. 1985.9. О. Н. Коротцев. «Астрономия для всех». Азбука-классика. 2008. Страница |