Астрономия. Астрономия лекции. ЗемляЛуна. Иоганн Кеплер (15711630)
 Скачать 1.56 Mb.
|
|
: 8). Некоторые астрономы причисляли Харон к спутникам, другие - систему Плутон– Харон считали двойной планетой. Согласно решению Международного астрономического союза, отличие двойной планеты от системы планета - спутник (например, Земля - Луна) кроется в расположении общего центра масс. В первом случае этот центр находится в открытом космосе, во втором - внутри основной планеты, имеющей спутники Начатые в эти годы систематические поиски других столь же далёких объектов привели к открытию множества малых тел между орбитами Юпитера и Нептуна Затем в 1992 г. за орбитой Нептуна был открыт объект диаметром около 280 км. К настоящему времени известно уже около 1500 тел, находящихся в этой части Солнечной системы. Диаметры большинства из них составляют от 100 до 1000 км. Некоторые из них, как и Плутон имеют спутники Тем самым подтвердилось высказанное американским астрономом Дж. Койпером ещё в середине прошлого века (г) предположение о существовании за орбитой Нептуна на расстоянии 35-50 а. е от Солнца ещё одного пояса малых тел пояс Койпера ), которые оказывают влияние на движение этой планеты. Это событие имело неожиданное последствие для Плутона, который был «лишён звания планеты. 24 августа 2006 г. решением XXVI Генеральной ассамблеи Международного астрономического союза (МАС) было принято решение ввести новый класс объектов Солнечной системы - карликовая планета Она должна удовлетворять следующим условиям · обращается по орбите вокруг Солнца · имеет достаточную массу для того, чтобы, в отличие от малых тел Солнечной системы, под действием сил гравитации поддерживать близкую к сферической форму · не является спутником планеты · и, самое главное, не может, в отличие от планет, расчистить район своей орбиты от других объектов. Плутон стал прототипом карликовой планеты (состоит в основном из камня и льда, его масса меньше массы Луны примерно враз, а объём - примерно в 3 раза. Наиболее крупным объектом этого класса стала Эрида (диаметр 2400 км. Ещё две карликовые планеты - Хаумея и Макемаки - также относятся к поясу Койпера. В число планет-карликов включена также Церера наименьшая из всех карликовых планет, которая прежде считалась крупнейшим из астероидов По мнению астрономов, в области пояса Койпера находятся десятки карликовых планет, подобных Плутону. Возможно, что именно пояс Койпера является остатком того самого протопланетного облака, из которого формировалась Солнечная система. Астероиды и метеориты. Кометы и метеоры. Астероид (звездоподобный), небесное тело небольших размеров, которое вращается по самостоятельной эллиптической орбите вокруг Солнца Астрономы давно обратили внимание на слишком большой пробел, существующий между орбитами Марса иЮпитера, и предполагали, что там может находиться ещё неизвестная планета. В ночь на 1 января 1801 г. сицилийский астроном Джузеппе Пиацци (1746 – 1826 гг.) увидел слабую звезду, которая наследующий вечер немного переместилась. Новой планете дали название, взятое из древней мифологии – Церера. За Церерой стали внимательно наблюдать - она оказалась небольшой, даже меньше Луны, и обращалась вокруг Солнца между орбитами Марса и Юпитера. Через несколько лет недалеко от Цереры обнаружили планеты Паллада, Юнона, Вестаи др. Эти объекты стали называть малыми планетами или астероидами (звездоподобными),поскольку даже в телескоп они видны как светящиеся точки, похожие на звёзды. Эти малые планеты и другие, обнаруженные за последующие два столетия, обращаются в основном между орбитами Марса и Юпитера. Область пространства между орбитами Марса и Юпитера, где находится подавляющее большинство астероидов, называется главным поясом астероидов (подчёркивая тем самым её отличие от других подобных областей скопления малых планет, таких как пояс Койпера за орбитой Нептуна, а также скопления объектов облака Оорта). К концу XX в. в этом поясе было открыто более 100 тыс. объектов. Наиболее крупные из них имеют шарообразную форму, а те, размер которых менее 100 км, в большинстве своём – неправильную, а их поверхность испещрена кратерами Диаметр Цереры – 770 км, Весты -526 км, Юноны – 170 км, размеры большинства других не превышают 5 – 10 км. Пространство между орбитами Марса и Юпитера заполнено огромным количеством обломков с размерами больше 1 км – 30000; с диаметром менее 1 км сотни миллионов. Такое количество астероидов между Марсом и Юпитером наводит на мысль о существовании здесь прежде некой планеты, разрушившейся потом. Этот вопрос остаётся открытым. Астероиды характеризуются (блеском и массой. Все астероиды (взятые вместе) составили бы планету диаметром 1500 км Астероиды имеют температуру от С до -С. Породы, составляющие их поверхность, оказались аналогичны тем, которые распространены на Земле и Луне. Все астероиды лишены атмосферы. Постоянное совершенствование телескопов, а также использование современных приёмников излучения (ПЗС-матрицы) способствовало резкому увеличению числа вновь открываемых астероидов. К концу первого десятилетия XXI в. было зарегистрировано уже более 400 тыс. астероидов, около 180 тыс из них получили порядковые номера, поскольку для них были надежно вычислены орбиты. Собственные имена получили почти 15 тыс. астероидов Метеориты, которые попадают в руки человека после падения на Землю являются, как правило, обломками астероидов Они могут сотни миллионов лет двигаться по своим орбитам вокруг Солнца, как и остальные, более крупные тела Солнечной системы. Но если их орбиты пересекаются с орбитой Земли, то они могут с ней столкнуться (на рис. кратер в Северной Аризоне (США возник в результате удара большого астероида примерно 50000 лет назад. Известно несколько астероидов, которые периодически проходят на расстоянии менее 1 млн. км от нашей планеты (рис. Так, Гермес в 1937 г. отделяло от Земли всего 800 тыс. км, а в 1989 г. астероид диаметром около 300 м прошёл от неё на расстоянии менее 650 тыс. км. 15 февраля 2013 г. астероид Дуэнде (размер 30 м) прошёл на расстоянии всего в 27 тыс. км от центра Земли что враз ближе Луны Приборы, установленные на космических аппаратах, обнаружили, что в окрестностях Земли каждый месяц пролетает несколько тел размером от 5 дом. К настоящему времени известно более 6000 объектов, периодически сближающихся с Землёй. Из них около 900 имеют размеры более 1 км в том числе свыше 100 таких объектов считаются потенциально опасными для нашей планеты. При встрече Земли с астероидом диаметром 1 км выделится энергия, эквивалентная взрыву миллионов атомных бомб. Выброс пыли в атмосферу приведет к образованию сплошной облачности, поверхность Земли будет получать меньше солнечной энергии. Снижение температуры может дать начало новому ледниковому периоду. Опасения по поводу возможного столкновения таких тел с Землёй стимулировало поиски и отслеживание комет и астероидов, которые пересекают орбиту Земли, а также разработку способов, которые позволят избежать столкновения (вплоть до уничтожения этих тел. Нет особых оснований считать, что количество столкновений с Землёй может сколько-нибудь заметно увеличиться в будущем (ведь запасы метеоритного вещества в межпланетном пространстве постепенно истощаются. Из числа столкновений, имевших катастрофические последствия, можно назвать лишь падение в 1908 г. Тунгусского метеорита - объекта, который, по современным представлениям, был ядром небольшой кометы. Взрыв было слышно на расстоянии более 1000 километров. В посёлках и стойбищах в радиусе почти 300 километров ударной волной выбило стёкла.Подземный толчок, спровоцированный метеоритом, был зафиксирован сейсмографическими станциями даже в Германии Взрыв с корнем вырвал вековые деревья на площади в 2,2 тыс. кв. км. Световое и тепловое излучение, которым он сопровождался, привело к возникновению лесного пожара. В тот день на огромной территории нашей планеты ночь таки не наступила. В течение пяти дней на планете бушевали самые настоящие магнитные бури. Кометы (от др- греч. -«кометас»- волосатый, косматый) - это непрочные тела, представляющие собой сгустки замёрзшего газа и пыли, которые вращаются вокруг Солнца посильно вытянутым эллиптическим орбитам Из-за своего необычного вида (наличие хвоста, который может простираться на несколько созвездий) кометыс древних времён первые китайские записи о них относятся к III тысячелетию дон. э) обращали на себя внимание людей, даже далёких от астрономии. За всё время наблюдений было замечено и описано свыше 2000 комет Вдали от Солнца кометы имеют вид очень слабых туманных пятен. По мере приближения к нему у кометы появляется и постепенно увеличивается хвост, направленный в противоположную от Солнца сторону (рис. У наиболее ярких комет хорошо заметны все трисоставные части голова, ядро и хвост Ядро - это самая твёрдая и стабильная часть кометы, в которой сосредоточена почти вся её масса, состоящее из водяного, метанового, аммиачного льда, углекислого газа, тугоплавких частиц металлов и силикатов. Диаметр ядра 1 – 20 км Исследуя ядра комет астрономы получают возможность изучить вещество из которого 4,5 млрд. лет назад сформировалась Земля и другие планеты Кома - окружающая ядро светлая туманная оболочка чашеобразной формы, состоящая из газов и пыли.Обычно она тянется от 100 тыс. до 1,4 млн. километров от ядра. Кома вместе с ядром составляет голову кометы Хвост кометы представляет собой вытянутый шлейф из пыли и газа кометного вещества длиной до 150 млн. км -1 а. е, образующийся при приближении кометы к Солнцу. Он возникает под действием давления солнечного света и солнечного ветра (поток заряженных частиц, летящих от Солнца. Форма кометных хвостов зависит от соотношения силы гравитации Солнца и силы давления его света на частицы хвоста. В 1877 году выдающийся русский учёный ФА. Бредихин создал классификацию кометных хвостов I тип - длинный хвост, направленный почти прямо от Солнца II тип - изогнутый и отклонённый от этого направления III тип - короткий, почти прямой и отклонённый (рис. Несмотря на внушительные размеры хвоста, длина которого может превышать миллион километров, и головы, которая может превышать диаметр Солнца, почти вся масса кометы сосредоточена в её небольшом ядре. Поэтому кометы справедливо называют видимое ничто Кометыпринято подразделять на: короткопериодические - период обращение вокруг Солнца - менее 200 лет , имеют сравнительно близкие к Солнцу орбиты, прилетают к нам из пояса Койпера; долгопериодические - орбитальный период более 200 лет двигаются в афелии за пределами планетной системы, происходят из Облака Оорта в 20–100 тыс. а.е. от нашей звезды Кроме необычного внешнего вида, кометы обращали на себя внимание неожиданностью появления, что внушало суеверный ужас (комета считалась предвестницей войн, эпидемий и других несчастий. Решить вопрос о том, откуда появляются кометы и как они движутся в пространстве, удалось только на основе закона всемирного тяготения. Наблюдая в 1680 г. комету, Ньютон вычислил её орбиту и убедился, что она, подобно планетам, обращается вокруг Солнца. Современник Ньютона, английский учёный Эдмунд Галлей смог вычислить орбиты комет, наблюдавшихся в 1531, 1607 и 1682 годах. К его удивлению, их орбиты оказались очень похожими. Тогда он предположил, что это последовательное возвращение одной и той же кометы с периодом 76 лет Догадки учёного подтвердились, когда в 1756 году комета появилась вновь. Впоследствии за ней закрепилось название кометы Галлея. Так была положена традиция называть кометы именами их первооткрывателей. Соврем н Ньютона и Галлея вычислены орбиты более чем 700 комет. Долгое время изучение комет велось лишь посредством телескопов. Лишь с 2004 года началось изучение строения и состава комет с помощью космических аппаратов. При каждом возвращении кометы к Солнцу её ядро, как правило, теряет около 0,001 своей массы. Поэтому со временем комета погибает. Не исключены и столкновения комет с поверхностями планет или метеоритными телами. Распадаясь, они образуют шлейфы пыли, которые иногда пересекают земную орбиту. Попадая в атмосферу нашей планеты, эти частицы пыли сгорают, образуя светящийся след. Данное явление называется метеором, а сама частица — метеорным телом или метеороидом. Метеороид - это твёрдый объект, движущийся в межпланетном пространстве, промежуточный по размеру между космической пылью и астероидом. Метеороиды могут быть как первичными объектами, таки производными фрагментами небесных тел большего размера (не только астероидов Метеороид(метеорное тело) влетевший с огромной скоростью (11-72 км/с) в атмосферу Земли, из-за трения сильно нагревается и сгорает, превращаясь в светящийся метеор или же болид. Метеор - падающая звезда - явление, возникающее при сгорании в атмосфере емли мелких метеорных тел осколков комет или астероидов и пр. Метеорыследует отличать от метеоритов и метеороидов. Метеор – это не объект (то есть метеороид), а светящийся след метеороида. И это явление называется метеором независимо оттого, улетит ли метеороид из атмосферы обратно в космическое пространство, сгорит ливней за счёт трения или упадёт на Землю метеоритом. Часто метеоры группируются в метеорные потоки - постоянные массы метеоров, появляющиеся в определённое время года, в определённой стороне неба. При их наблюдении с Земли кажется, что все метеоры вылетают из одной точки звёздного неба, называемой радиантом. Такие метеорные потоки получают название по имени созвездия, в котором находится их радиант. Наиболее известными потоками являются - Персеиды наблюдается с 17 июля по 24 августа. Радиант расположен в созвездии Персея - Квадрантиды наблюдается в период с 28 декабря по 7 января, радиант находится в созвездии Волопаса - Леониды (наблюдается в период с 14 по 21 ноября, а его радиант расположен в созвездии Льва. Метеорные потоки порождаются кометами в результате их разрушения в процессе таяния при прохождении внутренней части Солнечной системы. Болид (греч. – метательное копь) - метеор яркостью не менее −4 m (ярче, чем планета Венера, либо имеющий заметные угловые размеры – огненный шар Болиды часто оставляют яркий след (хвост) из пыли и ионизованных газов (можно наблюдать в течении нескольких секунда иногда и минут. Метеориты перед выпадением на Землю видны как болиды. Полёт может сопровождаться звуком и/или нарушением радиосвязи. Крупные болиды можно наблюдать днём. Одним из крупнейших болидов является Бенешов. Его светимость достигала −21 m звёздной величины (для сравнения блеск Луны примерно −13 m , Солнца −26 m ). А падение Сихотэ-Алинского метеорита по словам очевидцев было ярче солнца, отбрасывало тени (падение произошло днём) и слепило глаза. 15 февраля 2013 года огромный метеорит при входе в атмосферу над Челябинской областью взорвался, расколовшись на несколько десятков крупных обломков. По оценкам учёных, изначально болид имел массу от 7 до 13 тысяч тонн. А его размер мог составлять около 19,8 метра. Падение метеорита нанесло серьёзный ущерб - воздушная ударная волна повредила конструкции зданий, выбила стёкла, более тысячи человек обратились за медицинской помощью. Чаще всего болиды полностью сгорают в атмосфере Земли. Но иногда наиболее крупные из них достигают поверхности нашей планеты. Такие тела называются метеоритами. Метеорит - тело космического происхождения, упавшее на поверхность крупного небесного объекта. Большинство найденных метеоритов имеют массу от нескольких граммов до нескольких десятков тонн (крупнейший из найденных - Гоба, масса которого, по подсчетам - около 60 тонн. Полагают, что в сутки на Землю падает 5-6 тонн метеоритов, или 2 тысячи тонн в год По химическому составу метеориты делить натри группы каменные, железные и железнокаменные. Каменные метеориты - это наиболее распространённый тип. Они составляют до 90 % всех падающих на Землю метеоритов Очень часто в таких метеоритах находятся вкрапления мелких круглых частиц - хондр. В их составе присутствуют те же элементы, что ив атмосфере Солнца. Поэтому некоторые учёные считают, что в хондрах законсервировано вещество из протопланетного облака Железные метеориты примерно на 90 % состоят из железа и на 9 % из никеля. Подобное соотношение в земных минералах не встречается, поэтому их достаточно легко отличить от пород земного происхождения. Железнокаменные метеориты составляю промежуточную группу. Они почти на 50 % состоят из железа и ещё на 50 % — из камня. Они обладают уникальной структурой, не встречающейся нигде, кроме метеоритов 5. Сведения о Солнце. Строение Солнца. Источники энергии. Состав и строение Солнца. Солнце, центральное тело Солнечной системы, представляет собой раскаленный плазменный шар.Солнце одна из около 200 млрд. звёзд нашей Галактики. Детально изучая его физическую природу, мы, скорее всего, получаем важнейшие сведения о природе остальных звёзд и процессах, проходящих в них Учёные с помощью башенных солнечных телескопов и телескопов, установленных на бортах спутников, активно изучают природу Солнца и выясняют его влияние на нашу планету. Важнейшую информацию о физических процессах, происходящих на Солнце, даёт изучение его спектра Современные данные о химическом составе Солнца таковы водород- околосолнечной массы, гелий- более 28%, остальные элементы - менее 2%. Вещество Солнца - сильно ионизированная плазма средняя плотность которой - 1400 кг/м 3 . По мере приближения к центру его плотность, как и температура с давлением, достигают максимальных значений. Используя законы физики можно рассчитать условия внутри Солнца, построить модель спокойного Солнца. Оно находится в равновесии, поскольку в каждом его слое действие сил тяготения, которые стремятся сжать Солнце, уравновешивается действием сил внутреннего давления газа, идущих из недр и стремящихся расширить Солнце. Такое состояние Солнца изв зд называется гидростатическим равновесием. В центре нашей звезды находится ядро - центральная зона, где при высоком давлении и Т =14 млн К происходят термоядерные реакции, радиус примерно 150—175 тыс. км, плотность -160 000 кг/м 3 ). Над ядром (в области 0,2—0,7 радиуса Солнца) располагается зона лучистого переноса, где энергия передаётся наружу от слоя к слою в результате последовательного поглощения и излучения фотонов высоких энергий. При этом слои не меняются своими местами, а энергия, излучённая нижним слоем, поглощается верхними затем переизлучается им. То есть происходит очень медленное, иногда длящееся до миллиона лет просачивание излучения от центра Солнца к поверхности. В последней трети радиуса Солнца находится конвективная зона, где передача энергии осуществляется посредством конвекции (то есть перемешиванием. Конвективная зона простирается практически до самой видимой поверхности Солнца - атмосферы. Солнце - это типичный представитель звёзд. Его масса примерно равна 2 ∙ 10 30 килограммам, что враз больше массы Земли, и составляет почти 99,87 % суммарной массы всех тел Солнечной системы. Средний диаметр 1,4•10 9 м, что составляет 109 диаметров Земли. А его объём враз больше объёма Земли. |