ПЛАНЕТЫ-КАРЛИКИ
Термин «карликовые планеты» появился в 2006 г. при разработке новой классификации объектов
планетных систем, в том числе Солнечной системы. Причиной этому послужила череда открытий
малых планет за пределами орбиты Нептуна в начале XXI в.
К карликовым планетам Солнечной системы на сегодняшний день относятся Церера, Плутон, Хаумеа, Макемаке и Эрида. Эта группа небесных тел пока что остаётся наименее изученной ввиду их удалённости от центра нашей системы.
Одна из планет-карликов — Плутон — с момента своего открытия в 1930 г. и до 2006 г. даже считалась девятой планетой Солнечной системы.
О физической природе Плутона известно очень мало. Он вращается вокруг оси в обратном направлении (как Уран и Венера) с периодом 6 д 9,4 ч.
В 1978 г. у Плутона был открыт первый спутник, названный Хароном, отстоящий от планеты на расстояние 17000 км. Плутон и Харон всё время повернуты одной стороной друг к другу, так что их периоды обращения вокруг оси и вокруг друг друга одинаковы и равны 6 д 9,4 ч.
Плутон и Харон называли двойной планетой. Позже у Плутона были обнаружены ещё 4 спутника.
Расположение — пояс Койпера. Орбита малой планеты имеет небольшой эксцентриситет 0,197, для сравнения, у Эриды он равен 0,43. Ее ближайшая и самая удаленная от светила точки не имеют огромного разброса. Их значение – 5,16 млрд. км и 7,7 млрд. км соответственно. В настоящее время Хаумеа начинает приближение к Солнцу, в своем перигелии она окажется в 2133 году. На прохождение пути вокруг звезды карликовой планете необходимо 282 года. Это заметный объект в космическом пространстве, имеющий альбедо 0,84, что означает высокую степень яркости и блеска.
Церера — это самый большой астероид пояса астероидов, который получил статус карликовой планеты. Погоня в открытии этой планеты еще началась в 1781 году, в то время, когда была открыта планета Уран, находившаяся в том самом районе пространства в космосе, которое относилась к правилу Тициуса-Боде. Правило Тициуса (немецкий ученый) доказывает закономерность нарастания увеличения радиусов орбит планет, находящихся возле Солнца. Через некоторое время спустя это правило оказалось неточным, а открытие Урана в том же месте зародило в кругу астрономов прошлых столетий заядлую «охоту за планетами»
Диаметр Эриды – 2400 км с погрешностью в 100 км и ее альбедо, которое оказалось вторым по интенсивности после спутника Сатурна Энцелада, оно составило 0,96. Эта особенность долго мешала установить время вращения плутоида, на сегодня его сутки – 25,9 часов. Если диаметр малой планеты практически равен размеру Плутона, то масса ее больше, она достигает 1,67х10 в 22 кг. Плотность небесного тела – 2,52 г/см3, она традиционна для объектов пояса Койпера и указывает на преобладание каменных пород над ледяной составляющей.
Планета оказалась сферической, а ее полюсной диаметр – 1430 км чуть меньше экваториального – 1502 км. В то же время была проведена оценка плотности и массы объекта, они составили 1,7 г/м3 и 3х10 в 21 кг соответственно. Анализ блеска Макемаке несколько раз давал разные значения, по уточненным данным период его вращения 7,7 часа. Температура поверхности карликовой планеты немного повышается при прохождении перигелия и становится -239 градусов Цельсия, вдали же от светила она составляет -244 градуса. Показатель альбедо довольно высокий – 0,7.
МАЛЫЕ ТЕЛА СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
В состав Солнечной системы входят не только Солнце и планеты. Огромное количество более мелких объектов вращается по различным орбитам вокруг Солнца. Термин «малое тело» введен Международным астрономическим союзом в 2006 г. для описания объектов Солнечной системы, которые не являются ни планетами, ни карликовыми планетами, ни их спутниками. К малым телам относятся: астероиды, или малые планеты; кометы; метеоритные тела, или метеориты (т. е. просто небольшие камни); пыль и газ.
Среди малых тел можно выделить карликовые планеты (этот термин был введён после открытия Плутона и подобных ему объектов).
АСТЕРОИДЫ
В 1801 г. итальянский астроном Дж. Пиацци случайно обнаружил звездообразный объект, движение которого указывало на то, что он относится к Солнечной системе. Всего через год был открыт ещё один слабый объект. Оба объекта двигались вокруг Солнца на расстоянии от него 2,8 а.е. Эти небесные тела имели малые размеры, поэтому их назвали малыми планетами или астероидами (звездоподобные). Они были названы соответственно Церера (сейчас она относится к планетам-карликам) и Паллада. В настоящее время открыто несколько тысяч малых планет.
Движение всех малых планет происходит в прямом направлении. Большинство периодов малых планет составляет от 3,5 до 6 лет, что соответствует средним расстояниям до Солнца 2,3-3,3 а. е.
Хотя отдельные малые планеты подходят довольно близко к Земле, изучать их, как правило, невозможно из за того, что они очень малы. Размеры некоторых астероидов измерялись по времени покрытия ими звёзд (затмения звёзд астероидами). Так, самый крупный астероид,
Паллада, имеет ширину 560 км, а Веста 380 км.
Всем объектам в поясе астероидов присваивается порядковый номер. У Паллады это число 2. Оно означает, что это второй по счету объект, открытый в главном поясе. Раньше была обнаружена только Церера. Паллада в 2006 г. считалась кандидатом на звание карликовой планеты, однако ее форма слишком сильно отличается от сферической, поэтому сегодня астрономы однозначно считают ее именно астероидом.
Размеры большинства астероидов можно оценить по их блеску. К этому типу космических объектов относят тела размером от 30 м до сотен километров.
Астероиды — бесформенные образования. На фотографии с близкого расстояния представлен астероид Ида с размерами 60 х 22 км; его спутник Дактиль имеет размеры около километра.
Массы астероидов определить непосредственно нельзя. Их можно оценить, умножив объём на среднюю плотность. Предполагается, что плотность астероидов мало отличается от плотности крупных метеоритов, падавших на Землю. Так, подобным образом была определена масса одного из крупнейших астероидов Паллады — 2,6 1020 кг. Общая масса всех астероидов небольшая, существенно меньше массы любой планеты.
АСТЕРОИДНАЯ ОПАСНОСТЬ Исследования показали, что около 65 млн лет назад произошло столкновение Земли с астероидом размерами в несколько километров.
В результате взрыва в небо поднялись гигантские облака пыли, а глобальные пожары подняли на большую высоту пепел, которые на долгое время скрыли Солнце. Наступившее резкое длительное похолодание привело к вымиранию динозавров и многих видов других животных. На месте столкновения на территории современной Мексики образовался гигантский кратер диаметром 180 км. В настоящее время астрономам известно около 400 астероидов диаметром в несколько километров и свыше 300 тыс. размерами свыше 100 метров, некоторые из них имеют орбиты, пересекающие орбиту Земли и представляют опасность для жизни на планете. Наблюдения и слежение за этими потенциально опасными астероидами позволят предупредить такие столкновения и в дальнейшем с помощью космических аппаратов предотвратить их.
КОМЕТЫ
Эти небесные объекты получили своё название от греческого «кометас» хвостатая или косматая (звезда). Действительно, яркие кометы, видимые иногда невооружённым глазом, обладают хвостом протяжённостью в несколько градусов и даже десятков градусов. Яркие кометы появляются сравнительно редко, в среднем одна комета за 10-15 лет. Слабые же по блеску кометы появляются часто. На фотографиях звёздного неба ежегодно обнаруживают по несколько комет.
Большинство комет находятся в нашей Солнечной системе. Под действием притяжения Солнца они, как и планеты, обращаются вокруг него по вытянутым эллиптическим орбитам.
Самой известной является комета Галлея, названная так в честь первого исследователя комет, который ещё в ХVII в. предсказал появление именно этой кометы в определённом году, вычислив по наблюдениям предшественников её периодичность, равную 76 годам.
Комета Галлея движется по очень вытянутой эллиптической орбите с большой полуосью а = 18 а. е. и эксцентриситетом е = 0,967. В перигелии на сближается с Солнцем до расстояния 0,59 а. е., заходя внутрь орбиты Венеры, а в афелии удаляется до 35,3 а.е. за орбиту Нептуна.
Последний раз эта комета предсказуемо появилась в 1986 г. Во время прохождения её вблизи Солнца был осуществлён пролёт двух советских космических станций «Вега-1» и «Вега-2» и ещё двух аппаратов на минимально возможном расстоянии от кометы с целью изучения формы её головы и хвоста. Фотографирование ядра кометы Галлея советскими космическими станциями с расстояния около 8000 км показало, что оно имеет неправильную форму и размеры 16 х 18 х 8 км.
В следующий раз эту комету можно будет увидеть в 2062г.
На больших расстояниях от Солнца кометы представляют собой глыбы твёрдого вещества изо льда, застывших газов и пыли, вмороженных частиц метеорного вещества. При приближении к Солнцу лёд начинает таять и испаряться, вокруг ядра кометы, начальные размеры которого не превышают десятков километров, образуется протяжённая оболочка — кома. Под действием давления солнечного света и солнечного ветра часть газов комы отталкивается в сторону, противоположную Солнцу, образуя хвост кометы. Иногда размеры комы достигают величин, сравнимых с диаметром Солнца. Так, например, диаметр комы сверхгигантской кометы Холмса в 1882 г. был равным 1,5 млн км, а длина её хвоста достигла 300 млн км.
При плотности вещества ядра кометы плотность льда около 600 кг/м³, и объёме порядка 1000 — 1 000 000 км3 оценка массы кометы даëт 1015-1018 кг.
За несколько сот оборотов вокруг Солнца комета теряет вещество и полностью разрушается. Конец существования кометы не означает её исчезновения. Глыбы, камни и пылинки её ядра продолжают двигаться по той же орбите вокруг Солнца, что и сама бывшая комета. Если их орбита пересекает земную орбиту, то ежегодно, когда Земля попадает в точку пересечения, наблюдаются метеорные дожди.
По современным представлениям основное количество долго живущих комет прилетает к нам из облака Оорта, в котором находится огромное количество кометных ядер.
МЕТЕОРЫ И МЕТЕОРИТЫ
Метеоры (от греч. метеорос — парящий в воздухе) — вспыхивающие в земной атмосфере при вторжении в неё извне мельчайшие твёрдые частицы. В народе метеоры часто называют падающими звёздами.
В межпланетном пространстве хаотически движется множество таких частиц, получивших общее название метеорных тел или микрометеоритов. Массы подавляющего большинства таких тел измеряются десятыми и тысячными долями грамма и в редких случаях несколькими граммами. Скорости их движения относительно Земли различны, но обычно не превышают 10-15 км/с. Попадая в земную атмосферу, они не испытывают резкого торможения и либо остаются взвешенными в ней, либо медленно оседают на земную поверхность. Но если в
атмосферу влетает частица со скоростью свыше 30 км/с, то из-за трения о воздух она быстро раскаляется, вспыхивает и порождает метеор. Чем больше масса и скорость частицы, тем ярче метеорная вспышка. В среднем по всему небу за 1 час появляются 5-6 ярких метеоров.
Большинство метеоров вспыхивает на высоте 70-80 км над земной поверхностью, полностью распыляясь в атмосфере. При своём движении в атмосфере метеорные частицы вызывают свечение молекул воздуха. Поэтому яркие метеоры оставляют после себя светящиеся следы,
иногда видимые на протяжении нескольких секунд.
Помимо отдельных метеорных частиц, вокруг Солнца движутся целые их рои, называемые метеорными потоками. Они порождены распадающимися или уже распавшимися кометами. Каждый метеорный рой обращается вокруг Солнца с постоянным периодом, равным периоду обращения породившей этот рой кометы, и многие из них в определённые дни года встречаются с Землёй. В эти дни число метеоров значительно возрастает, а если метеорный рой компактный, то наблюдаются метеорные, или звёздные, дожди, когда в одной ограниченной области неба за одну минуту вспыхивают сотни метеоров.
Многие метеорные потоки связаны с кометами. Так, метеорный поток, исходящий из созвездия Лиры, — Лириды — порождён яркой кометой 1861 І, поток Персеиды — яркой кометой 1862 III, Ориониды — кометой Галлея, а метеорный поток Андромениды распавшейся кометой Биэлы. Помимо пыли и мелких частиц, в межпланетном пространстве движется множество твёрдых тел размерами от нескольких сантиметров до десятков метров (условной границей считается 30 м). Они получили название метеороидов. Выпавшие на Землю метеороиды называются метеоритами. Самый крупный железный метеорит Гоба найден на территории Намибии; он имеет размеры 3х3х1 м и массу 60 т.
По химическому составу метеориты делятся на три группы: каменные, железокаменные и железные. В каменных метеоритах содержится около 70% кислорода и кремния, немного железа, магния и других элементов. В железокаменных — около половины железа, 40% кислорода, магния и кремния. Железные метеориты на 91% состоят из железа и на 8% из никеля. Никаких новых химических элементов, неизвестных на Земле, в метеоритах не найдено, что полностью подтверждает единство вещества как на Земле, так и вне её.
На месте падения крупных метеоритов образуются метеоритные кратеры значительных размеров. Такие кратеры обнаружены в Аризоне (США), Канаде, на Таймыре (Россия) и в других местах. Например, Аризонский метеоритный кратер имеет диаметр 1207 м, глубину 174 м и высоту окружающего его вала от 40 до 50 м.
Метеориты падают не только на Землю, но и на другие планеты и их спутники. При отсутствии у планет и их спутников атмосферы даже небольшие метеориты, падающие с большой скоростью на поверхность этих тел, взрываются, плавят поверхность и образуют на ней кратеры внушительных размеров. Крупные метеориты могут образовать кратеры диаметром в несколько десятков километров. Это подтверждается обилием метеоритных кратеров на поверхностях Луны, Меркурия, Марса и спутников Марса, Юпитера, Сатурна и Урана.
Задачи:
- Астероид Икар обращается вокруг Солнца за 1,02 года, находясь в среднем на расстоянии 1,08 а.е. от него. Определить среднюю скорость движения астероида.
- Астероид Гидальго обращается вокруг Солнца за 14,04 года, находясь в среднем на расстоянии 5,82 а.е. от него. Определить среднюю скорость движения астероида.
- Определить энергию высвободившуюся при ударе челябинского метеорита, если известно что его масса в момент столкновения составила около 5 тонн, а скорость 18 км/с
Контрольные вопросы:
- Планеты-карлики их характеристики и местонахождение в Солнечной системе
- Астероиды их характеристики и местонахождение в Солнечной системе
- Кометы
- Метеоры
- Метеороиды
- Метеориты
Челябинский метеорит