Презентація "Малі тіла Сонячної системи"

Малі тіла Сонячної системи Горловська А.Г.

Тема: Малі тіла Сонячної системи. Астероїди, метеори та метеорити. Астероїдна небезпека Мета: ознайомити учнів з правилом Тиціуса-Боде; дати учням відомості про астероїди, комети метеори та метеорити; сформувати уявлення учнів про астероїдну небезпеку.

План викладання теми Малі тіла Сонячної системи Астероїди: Історія відкриття. Об’єкти основного пояса астероїдів. Кентаври. Об’єкти пояса Койпера. Потенційно небезпечні астероїди. Комети. Метеори та метеорити. Астероїдна небезпека.

Малі тіла Сонячної системи Комети Метеори Астероїди Космічний мусор

У 1766 році німецький фізик та математик Й.Тиціус запропонував емпірічне правило для наближеного визначення відстані від Сонця до планет. Завдяки працям німецького астронома Й.Боде ця закономірність стала загальновідомою. Правило Тиціуса-Боде: r=(0,3x2^n+0,4)а.о. Для Меркурія n=- , для Венери n=0, для Землі n=1 і т.д. На відстані 2,8 а.о. від Сонця (n=3) мала б рухатися планета.

Й.Боде у 1801 році створює групу астрономів під назвою “Небесна поліція”, завданням якої було пошук планети на позиції n=3

28 березня1802 р. німецький астроном та лікар В.Ольберс виявив ще одну малу планету – Палладу (610 км) 1 січня 1801р.італійський астроном Дж.Піацці виявив у телескоп зореподібний об’єкт 7-ї зоряної величини. Орбіта світила виявилася планетною. Піацці назвав планету Церерою.(діаметр до 1000 км)

Ще за 5 років були відкриті Юнона та Веста. Малий блиск вказував на незначні розміри виявлених об’єктів. За пропозицією Вільяма Гершеля їх назвали астероїдами.

До 1890 р. візуальними методами відкрили близько 320 астероїдів. У 1891 р. німецький астроном М.Вольф запропонував фотографічний метод пошуків. Зараз відомо понад 15000 астероїдів. 98% астероїдів рухаються між орбітами Марса та Юпітера, утворюючи пояс астероїдів

За однією гіпотезою, ці астероїди – рештки великої планети, що рухалась між Марсом та Юпітером і була зруйнована чи то гравітацією Юпітера, чи катострофічним зіткненням з великим космічним тілом. Гіпотетична планета мала назву Фаетон. “О юноша! Презрев земное, К орбите Солнца взнесся ты!” Но вожжи разорвали кони, И в море, вечно голубое, безумец рухнул с страшной высоты. Валерий Брюсов

Найбільші астероїди Сонячної системи Астероїд                                          Рік відкриття                                Діаметр (км) 1   Церера                                           1801                                                 936 2   Паллада                                         1802                                                 607   3   Веста                                             1807                                                  519   4   Гігія                                              1849                                                 450   5   Єфросина                                     1854                                                 370   6   Інтерамнія                                 1910                                                 349 7   Давида                                           1903                                               322   8   Кібела                                           1861                                               308   9   Европа                                           1858                                               288   10 Патієнтія                                    1899                                               275

Деякі астероїди розміщені на самих орбітах Марса та Юпітера поблизу точок Лагранжа. Одна із таких точок знаходиться в 60 градусах попереду руху планети –”Троянці”, а інша – в 60 градусах позаду неї- “Греки”. Такі сім’ї було знайдено і у інших планет. Всі вони називаються Троянцями.

Серед рядових мешканців головного Поясу астероїдів є і такі, орбіти яких значною мірою відрізняються від кіл. А це означає, що подібні об'єкти можуть виходити за межі, обмежені орбітами Марса і Юпітера, і навіть наближатися до Землі!

12 бернезня 1932р. Ежен Дельпорт на обсерваторії в Уклле (Бельгія) відкрив невеликий астероїд на орбіті з відстанню в перигелії 1,08 а.о. Це був Амур (радіус 1 км),який пройшов від Землі на відстані 16,5 млн.км. 24 квітня 1932 р. К.Рейнмут із Гейдельберга (Німеччина) відкрив Аполлон. Саме вони поклали початок сімейства “потенційно небезпечних” для життя на Землі астероїдів. До сімейства Амурів стали відносити всі астероїди з перигейною відстанню від 1,33 до 1,017 а.о. З точки зору можливості зіткнення вони менш небезпечні, ніж астероїди сімейства Аполлона.

Чи є астероїди, орбіти яких майже повністю лежать всередині орбіти Землі? Елеонора Хелін (обсерваторія Маунт Паломар, США) відкрила чергового космічного візитера в різдвяну ніч 7 січня 1976 року. Об'єкт отримав ім'я Атон і поклав початок ще одному сімейству потенційно небезпечних астероїдів. Можливо, такі об'єктів не дуже багато, а можливо, ми просто стикаємося з додатковою проблемою їх виявлення, але на сьогоднішній день сімейство Атона складає лише близько 1/10 від повного числа відомих людству потенційних космічних агресорів.

В 1977 р. на Паламарській обсерваторії був відкритий повільний об’єкт 1977UB, орбіта якого знаходилась між орбітами Сатурна та Урана. Астероїд 2060 назвали Хіроном. В подальшому подібні об’єкти стали відносити до сімейства Кентаврів. До січня 2000р. Було відомо 16 таких астероїдів. 5 із них досліджені найкраще, отримали назви: Хірон, Фол, Несс, Асбол та Харікло

30 серпня 1992 р. астрономи обсерваторії Мауна-Кі (Гаваї,США) сфотографували малу планету, орбіта якої розташована зовні плутонової. Згодом виявили рій подібних тіл – пояс Койпера. До листопада 2000 р. було відомо понад 400 планетоїдів. Перший планетоїд одержав назву Варуна. Пояс Койпера починається за орбітою Нептуна і простягається на відстань понад 150 а.о.

Комети. Найефектнішими малими тілами Сонячної системи є комети. У перекладі з грецької слово «комета» означає «довговолоса». Перша письмова згадка про появу комети датується 2296 роком до нашої ери. Рух комети ретельно спостерігався китайськими астрономами. Древнім китайцям небо представлялося величезною країною, де яскраві планети були правителями, а зірки органами влади. Давні люду панічно боялися комет, пов’язуючи з ними багато земних катаклізмів і нещастя: мор, голод, стихійні лиха... Комет боялися за те, що не могли знайти досить зрозумілого логічного пояснення цьому явищу.

Довгий час вважали, що комети - це згущення газів у земній атмосфері. Лише датський астроном Тіхо Браге переконливо довів: ці об'єкти знаходяться далі від Місяця.

Едмонд Галлей (1656-1742) визначив, що ці світила належать до Сонячної системи. Головним його відкриттям було встановлення періодичності появи однієї і тієї ж комети: у 1531 р., в 1607 р., в 1682 р. Дотепер зареєстровано близько 1 100 комет.

На відміну від астероїдів, що мають орбіти з малим ексцентриситетом, орбіти комет - це дуже витягнуті еліпси. Частіше за все еліпси витягнуті так, що ділянки орбіт, які пролягають усередині Сонячної системи, мають вигляд параболи чи гіперболи.

Залежно від періоду обертання навколо Сонця комети поділяють на дві групи: короткоперіодичні (період менший ніж 200 років); довгоперіодичні (період більший ніж 200 років)

Усі короткоперіодичні комети є членами кометно-планетних сімей. Найбільшу сім’ю має Юпітер (близько 150). Найвідоміші: Енке, Темпеля-2, Понса-Віннеке, Фая та інші.

Зараз відомо близько 20 комет сім’ї Сатурна (Тутля, Неуйміна-1, Ван-Бісбрука, Гейла та інші), кілька об’єктів сім’ї Урана (Креммеліна, Темпеля-Тутля та інші) і приблизно 10 комет сім’ї Нептуна (Галлея, Ольберса, Понса-Брукса та інші)

Згідно з теорією, розробленою у 1950 р. нідерландським астрономом Я. Оортом, на відстані приблизно 100-150 тис. а. о. від Сонця знаходиться величезна кількість - сотні мільйонів чи може й мільярди окремих комет. За припущенням, хмара Оорта - це залишки матеріалу, які не пішли на утворення планет Уран і Нептун.

У комет, що наближаються до периферії хмари Оорта (їхня відстань до Сонця може досягати 105 а. о., а періоди обертання навколо нашого світила - 106-107 років), орбіти змінюються під дією сили тяжіння найближчих зірок. При цьому деякі комети набувають параболічної швидкості відносно Сонця і назавжди покидають Сонячну систему.

Унаслідок збурень у русі комети покидають хмару і наближаються до Сонця. При кожному наближенні комети втрачають частину своєї речовини і з часом руйнуються.

Комета Галлея у момент проходження перигелію щосекунди внаслідок випаровування втрачає 45 тонн газу та 5-8 тонн пилу. Речовини ядра комети, ймовірно, вистачить ще на 120000 років (приблизно 1600 обертів)

Найяскравішою частиною комети є ядро, яскравість коми зменшується до периферії, а найменшу яскравість має хвіст. Густина коми і хвоста така мала, що крізь них просвічуються зорі.

Маси комет різноманітні – від кількох тонн до 1011-1012тонн. Майже вся маса зосереджена в ядрах.

Ядро складається з водяного льоду, у який вкраплені замерзлі гази, пил, кам’яні та металеві частинки різних розмірів.

Наближаючись до Сонця, ядра нагріваються й інтенсивно сублімують. Утворюється кома, розміри якої можуть сягати 200000 км.

У комет з наближенням до Сонця утворюється «хвіст» — слабка світна смуга, що у результаті світлового тиску й дії сонячного вітру найчастіше спрямована у протилежну від Сонця сторону.

Хвости комет розрізняються довжиною й формою, не мають різких обрисів і практично прозорі — крізь них добре видні зірки, — тому що утворені з надзвичайно розрідженої речовини. Склад її різноманітний: газ чи дрібний пил, або ж суміш того й іншого.

Класифікацію кометних хвостів запропонував у XIX в. російський астроном Ф.А. Бредихин. Хвости I типу – прямі, спрямовані від Сонця. За сучасними уявленнями вони утворені іонізованими молекулами кометної атмосфери. Хвости II типу зігнуті і по відношенню до орбіти комети відхиляються назад. Утворюються вони безперервно стікаючи з ядра частинками пилу. Хвости III типу – короткі, майже прямі, помітно відхиляються від лінії «Сонце – ядро комети». Такі хвости утворюються при одноразових «виверженнях» з ядра цілого хмари порошинок різних розмірів, розтягуються тому в смужку під дією світлового тиску.

Фе́дір Олекса́ндрович Бреді́хін (1831-1904)

Вплив комет на інші космічні тіла Маси комет незначні — приблизно в мільярд раз менше маси Землі, проте частина кратерів на Місяці, Меркурії, Марсові та інших тілах утворилася в результаті ударів ядер комет.

Густина речовини з хвоста комети практично дорівнює нулю. Тому «небесні гості» ніяк не впливають на планети Сонячної системи. Так, наприклад, у травні 1910 р. Земля, проходила крізь хвіст комети Галлея, але ніяких змін у русі нашої планети не відбулося.

Але при зіткненні планети безпосередньо з ядром комети може статися катастрофа. Її масштабі залежать від розмірів ядра.за однією з гіпотез, Тунгуська катастрофа 1908 року була викликана падінням на Землю невеликої комети, що мала ядро діаметром близько 500м.

В липні 1994 р. астрономи спостерігали явище падіння на Юпітер комети Шумейкера-Леві 9, яка перед тим завдяки притяганню планети розділилась на понад 20 фрагментів.

За традицією кометам присвоюють ім’я першовідкривача. В наш час у космічних просторах мандрують комети, названі іменами таких українських астрономів, як Г.Неуймін, Г.Шайн, М.Черних, К.Чурюмов, С.Герасименко та аматора астрономії Б.Скоритченка.

Комета Чурюмова-Герасименко

Метеори. При потраплянні в атмосферу Землі дуже швидкої частинки (11-73,4 км/с) спостерігається короткочасний спалах – метеор.

Болід Дуже яскраві метеори (яскравіші -3m) називають болідами. Болід виникає при вторгненні в атмосферу метеорної частинки значної маси (понад 100 г).

Метеорити Метеорити – кам’ні або залізні тіла,що падають на Землю з міжпланетного простору. Метеорити є залишками метеорних тіл, що не повністю зруйнувалися в атмосфері при русі.

Щороку на поверхню Землі падає близько 500 метеоритів. На місці падіння утворюється метеоритний кратер величезних розмірів – астроблема.

Дотепер на Землі виявлено понад 230 великих кратерів діаметром до 65 км.

Кратер Берринжера в США (Арізона, США). L’astroblиme de Rochechouart-Chassenon (департамент Верхня Вьєна, Франція). Відомі метеоритні кратери Кратер в басейні Штайнхайм, Германія Кратер Вредефорт в ЮАР

За хімічним складом метеорити діляться на три групи: Кам’яні метеорити (92%)

залізно - кам’яні (2%) Метеорит Вилламетт Гоба — найбільший із знайдених метеоритів.

залізні (6%).

У невеликій частині неба за хвилину спалахують сотні метеорів і здається, що всі вони вилітають з однієї точки – радіанта. Метеорні потоки називають відповідно до сузір’їв, у яких лежать їхні радіанти.

Крім окремих метеорних частинок, навколо Сонця рухаються цілі їх рої. Іноді Земля зустрічається з таким роями. У ці дні кількість метеорів значно зростає, а якщо метеорний рій компактний, то спостерігаються метеорні, або зоряні дощі.

Найвідомішими потоками є Ліриди (20-24 квітня), Аквариди (1-9 травня), Персеїди (5-18 серпня), Драконіди (10 жовтня), Оріоніди (20-2 жовтня), Леоніди (15-17 листопада), Гемініди (10-16 грудня).

Події, що не мають наслідків (Біла Зона) 0 Вірогідність зіткнення в найближчі десятиліття дорівнює 0. До цієї ж категорії подій відносяться зіткнення з об'єктами, які не зможуть досягти поверхні Землі, згорівши в її атмосфері. Американським астрономом Бінзелом була розроблена шкала оцінки небезпеки зіткнення астероїдів та комет із Землею. У 1999 р. шкала була затверджена Міжнародним Астрономічним Союзом.

Ті, що заслуговують уваги (Зелена Зона) 1 Вірогідність зіткнення украй низька, порядку вірогідності випадкового зіткнення Землі з об'єктом такого ж розміру. (швидше за все, подібні тіла в найближчі десятиліття із Землею не зустрінуться) Що викликають занепокоєння (Жовта Зона) 2 Близький, але такий, що не є чимось незвичайним, проліт. Зіткнення дуже маловірогідно. (подібні події відбуваються незрідка) 3 Близько пролітаюче тіло, вірогідність зіткнення 1% або вище. Зіткнення здатне викликати лише локальні руйнування. 4 Близько пролітаюче тіло, вірогідність зіткнення 1% або вище. Зіткнення здатне викликати регіональні руйнування.

Явно загрозливі події (Помаранчева Зона) 5 Близький проліт, який може з істотною вірогідністю викликати зіткнення, що приводить до регіональної катастрофи. 6 Близький проліт, який з істотною вірогідністю може викликати зіткнення, що приводить до катастрофи з вірогідними глобальними наслідками. 7 Близький проліт, який з істотною вірогідністю може викликати зіткнення, що приводить до катастрофи з вірогідними глобальними наслідками.

Неминуче зіткнення (Червона Зона) 8 Зіткнення приводить до локальних руйнувань. Такі зіткнення із Землею походять від одного разу в 50 років до разу в 1000 років. 9 Зіткнення приводить до регіональних руйнувань. Такі події походять від одного разу в 10000 років до одного разу в 100000 років. 10 Зіткнення приводить до глобальної катастрофи із зміною клімату. Такі події трапляються один раз в 100000 років або рідше.

Наслідки падіння метеоритів