Урок №8

                                                                             Тема: Малі тіла Сонячної системи.

Мета: 

Інтерактивний плакат "Подорож до Сатурну"

Астероїди

Астероїд — невелике небесне тіло діаметром від 50 м до 1000 км, що складається зі скельних порід або заліза та нікелю. Орбіти більшості астероїдів перебувають між орбітами Марса і Юпітера (так званий головний пояс астероїдів). Вважають, що вони залишилися після формування Сонячної системи. Загальна кількість астероїдів — понад 500 тис., загальна їх маса становить лише кілька відсотків від маси Землі. Найвідоміші астероїди: Паллада, Юнона, Веста, Ерос, Амур, Гідальго, Ікар. Термін «астероїд» (зореподібний) було введено Вільямом Гершелем, оскільки перші виявлені астероїди на небі були як зорі (або точки), на відміну від планет, які під час спостереження у телескоп видаються дисками. Водночас астероїди, на відміну від зір, рухалися. Точне визначення терміна «астероїд» досі не встановлено. Термін «мала планета» (або «планетоїд») не підходить для визначення астероїдів, оскільки вказує на постійне розташування об’єкта в Сонячній системі, а в нашій системі є й астероїди-гості. Розмір є одним із основних параметрів, за якими класифікують астероїди. Чинна класифікація визначає астероїдами об’єкти діаметром понад 50 м, відрізняючи їх від метеороїдів, які теж подібні до уламків скелі, але менші за розміром. Класифікація спирається на міркування, що, входячи до атмосфери Землі, астероїди можуть уціліти і досягти її поверхні, у той час як метеороїди здебільшого згоряють в атмосфері повністю. Від комет астероїди відрізняються тим, що не мають характерного кометного хвоста. Астероїд можна визначити як об’єкт Сонячної системи, що складається з твердих матеріалів (не з льоду), який за розмірами більший від метеора.

На сьогодні відомо понад 20000 великих астероїдів, щорічно відкривають десятки нових. Перша сотня астероїдів була названа іменами давньоримських і давньогрецьких богинь, потім астрономи звернулися до імен богів з міфів інших народів. Коли ж і їх запаси було вичерпано, учені почали давати астероїдам імена героїв епосу. У наші дні астероїди іменують на честь великих людей, видатних вчених, філософів, національних героїв. Астероїд № 1000 — Піацція, № 1001 — Гауссія, № 1772 — Гагаріна. Право назвати астероїд належить його першовідкривачеві і затверджується потім рішенням міжнародної комісії вчених. До початку XXI століття було дано імена більш ніж 8935 астероїдам.

Орбіти 98% астероїдів лежать між орбітами Марса і Юпітера, на відстані 2,2–3,2 а. о. від Сонця і являють собою незамкнені еліптично подібні витки з невеликими періодичними коливаннями основних характеристик (великої півосі, ексцентриситета, нахилу до площини екліптики), аналогічними до прецесії земної осі. Лінійна швидкість руху астероїдів близько 20 км/с, період обертання навколо Сонця — від 3 до 9 років, ексцентриситет орбіт 0 < e < 0,2; нахил орбіт до площини екліптики 5–10° . Приливний вплив Юпітера і Марса розділив пояс астероїдів на кілька кілець «люками Кірквуда» — областями, у яких астероїди майже не зустрічаються. Відомо понад 100 із приблизно 200 000 астероїдів, що періодично зближаються з орбітою Землі, з них понад 500 за розмірами більші за 1 км. Значна їх частина належить до сімейства Амура, Аполлона й Атона, що проникають усередину земної орбіти. Деякі, у тому числі 40-кілометровий Ганімед і 20-кілометровий Ерос, можуть зближатися із Землею до небезпечної відстані менше 1 мільйона кілометрів. Деякі астероїди мають орбіти, що зближаються в перигелії з Венерою чи навіть Меркурієм. Астероїд Ікар проходить перигелій у 28 млн км від Сонця. Відомі астероїди (названі на честь героїв Троянської війни), орбіти яких лежать у точках Лагранжа на орбіті Юпітера. Є астероїди, що обертаються між Юпітером і Сатурном.

Розміри і маса найбільших астероїдів: Церера — 1020кг , 940 км; Паллада — 600 км, 2,2·1020кг. Веста має поперечник 530 км, масу 2,8·1020кг, на її поверхні виявлено кратер діаметром 460км і глибиною 13км — результат зіткнення з іншим гігантським астероїдом. Вони мають майже сферичну форму і за своїми фізичними характеристиками є силікатними планетоїдами. Велика частина відомих астероїдів має розміри в кілька десятків кілометрів і безформну структуру, їхня поверхня порита кратерами ударного походження. За розрахунками вчених, у поясі астероїдів між Марсом і Юпітером має бути до 106 тіл розмірами понад__ 1 км і мільярди дрібних кам’яних брил. Середня густина речовини більшості астероїдів 3–3,5 г/см3 . Загальна маса астероїдної речовини до 4,2·1021кг. Хімічний склад астероїдів різноманітний. Найбільш численні кам’яні, силікатні S -астероїди з альбедо 0,08 < d < 0,4; базальтові, чи вуглисті, майже чорні C -астероїди ( 0,03 < d < 0,6) і металеві, що майже цілком складаються з нікелістого заліза M-астероїди ( 0,07 < d < 0,23). Ряд малих планет «випадає» із загальної класифікації і поєднується в особливу V -групу. Такою, зокрема, є Церера, поверхня якої складається зі своєрідних мінералів, що нагадують земні глини і містять до 10 % води; Церера має дуже розріджену атмосферу, гази якої безупинно виділяються з надр планетоїда. Деякі астероїди мають пористу будову. Деякі астероїди мають за супутників астероїди меншої маси: у 56-кілометрової Іди виявлено 1,5-кілометровий супутник Дактиль; навколо Євгенії (214 км) обертається Маленький Принц (13 км) і т. ін. Астероїд Антіопа — подвійний, оскільки складається з об’єктів 170 км, що обертаються навколо загального центра.

Комети

Комети значно відрізняються від інших планетних тіл Сонячної системи характеристиками свого руху (елементами орбіт). Поряд з кометами, що обертаються навколо Сонця по еліптичних орбітах з різним ексцентриситетом — від е = 0,1 (комети Швассмана—Вахмана-1, Отерма) до е = 0,955 (комети Галлея, Ольберса), існують комети, що рухаються по параболічних ( е = 1) і навіть гіперболічних орбітах, проникаючи усередину Сонячної системи єдиний раз за всю історію свого існування. Настільки ж різноманітними є кути нахилу кометних орбіт до площини екліптики — від i ≈1° (комета Кодзими) до i≈180° (комети Хейла—Боппа, Галлея). Відомо понад 150 комет, що «дряпають Сонце», які у перигелії проникають усередину орбіти Меркурія (комета Ікейя—Секі, комета 1882 року). Багато комет зближаються із Сонцем на відстань понад 2–3 а. о. (комети Вольфа, Нейуміна). На сьогодні відомо понад 2000 комет, у половини яких обчислені характеристики орбіт. Близько 25 % комет є короткоперіодичними, з періодом обертання до 200 років. Усі короткоперіодичні комети можна розділити на сімейства комет за наближеністю афелію кометної орбіти до орбіт планет. Велика частина «комет, що дряпають Сонце», поєднуються в сімейство Крейца (за прізвищем вченого, що вказав на їхню подібність наприкінці XIX ст.). Сімейство Юпітера нараховує понад 120 комет; сімейство Сатурна — понад 15 комет; сімейство Урана — понад 5 комет; сімейство Нептуна — понад 10 комет (у тому числі комета Галлея). Комети з періодом обертання понад 200 років називають довгоперіодичними. Наприкінці ХХ століття вченим було відомо понад 850 довгоперіодичних комет, у тому числі 3/4 з параболічними і 1/4 з гіперболічними орбітами. Передбачається існування «кометних кілець», подібних до кільця астероїдів, між орбітами планет-гігантів. Елементи орбіт комет під час зближення з планетами-гігантами сильно змінюються під дією збурювань з боку планет. Джерелом такої вражаючої кількості короткоперіодичних комет є «кометні пояси» і пояс Койпера, що розташований на відстані 35–50 а. о. від Сонця й містить до 200 мільйонів кометних ядер. Орбіти кометних ядер у хмарі Хіллса відносно стійкі. Джерелом параболічних і гіперболічних комет є хмара Оорта.

Гравітаційні поля зір, що переміщаються поблизу Сонячної системи, змінюють майже колові орбіти кометних ядер хмари Оорта, і деякі з них улітають усередину Сонячної системи, піддаючись збурювальній дії планет-гігантів, інші ж залишають Сонячну систему назавжди. Щорічний приплив комет усередину Сонячної системи складає від 5 до 10 за рік. За розрахунками деяких учених, за час існування Сонячної системи хмара Оорта вдвічі зріділа.

Метеороїд, або метеорне тіло,— небесне тіло, проміжне за розміром між міжпланетним пилом і астероїдом. Згідно з офіційним визначенням Міжнародної метеорної організації, метеороїд — це твердий об’єкт, що рухається в міжпланетному просторі, розміром значно менше від астероїда, але значно більше від атома. Британське королівське астрономічне товариство висунуло інше формулювання: метеороїд — це тіло діаметром від 100 мкм до 10 м. Інші джерела обмежують розмір метеороїда в 50 м.

Видимий слід метеороїда, що увійшов у атмосферу Землі, називається метеором, а метеороїд, що впав на поверхню Землі,— метеоритом.

Метеорний дощ — природне явище, під час якого можна побачити численні метеори, що летять ніби з однієї точки на небосхилі. Першопричиною метеорних дощів є комети, що обертаються навколо Сонця. Для переважної більшості метеорних дощів батьківські комети є ідентифіковані. Уламки від них упродовж всіх їх орбіт формують метеорний «потік». Метеорний дощ спостерігається в разі перетину в певній точці простору орбіти Землі та метеорного потоку. Як правило, це явище є періодичним, триває від декількох днів до декількох тижнів і спостерігається щороку приблизно в однакові місяці. Наприклад, Леоніди — друга половина листопада, Ліриди — середина квітня і т. ін.

Більшість метеорів, які можна побачити під час метеорного дощу, спричинені уламками комети завбільшки з піщинку, тому випадки досягання метеоритами землі під час метеорних дощів є надзвичайно рідкісними.

Назва конкретного метеорного дощу, як правило, походить від назви сузір’я, у якому розташований радіант метеоритного дощу (уявна точка, з якої вилітають метеори). Наприклад, Персеїди — сузір’я Персея, Леоніди — сузір’я Лева і т. ін.