Как ведут себя кометы и астероиды

Термин «метеор» происходит от греческого слова «meteoron», что означает явление в небе. Он используется для описания полосы света, возникающей, когда материя в Солнечной системе падает в атмосферу Земли, создавая временное накаливание в результате атмосферного трения.

Метеороид — это материя, вращающаяся вокруг Солнца или любого объекта в межпланетном пространстве, который слишком мал, чтобы его можно было назвать астероидом или кометой. Еще более мелкие частицы называются микрометеороидами или космическими пылинками, которые включают в себя любой межзвездный материал, который должен попасть в нашу Солнечную систему.Метеорит — это метеороид, который достигает поверхности Земли, не испаряясь полностью.

Метеоры бывают разных размеров, от размера пылинки, которую мы видим как отраженный солнечный свет в плоскости орбиты Солнечной системы (так называемый зодиакальный свет), до размера дома.

Когда метеор входит в атмосферу, трение вызывает абляцию его поверхности (то есть он сгорает). Если метеор небольшой (размером с кулак), он испаряется до того, как упадет на землю. Если он больше, он выживает при ударе о землю, хотя при входе в атмосферу он уменьшается в размерах.

Ежедневно в атмосферу Земли входит около 25 миллионов метеоров (утка!). Большая часть сгорает и на поверхность Земли оседает около 1 млн кг пыли в сутки.

Метеориты оказалось трудно классифицировать, но можно выделить три самые широкие группы:

Хондриты Палласиты Айронс

Наиболее распространенными метеоритами являются хондриты, представляющие собой каменные метеориты. Радиометрическое датирование хондритов определило их возраст в 4,55 миллиарда лет, что является приблизительным возрастом Солнечной системы. Они считаются нетронутыми образцами материи ранней Солнечной системы, хотя во многих случаях их свойства были изменены тепловым метаморфизмом или ледяными изменениями.

Другими типами метеоритов, подвергшихся геологической обработке, являются железо и палласиты. Железные метеориты подразделяются на тринадцать основных групп и состоят в основном из сплавов железа и никеля с небольшим содержанием углерода, серы и фосфора. Эти метеориты образовались, когда расплавленный металл отделился от менее плотного силикатного материала и охладился, демонстрируя другой тип поведения плавления внутри родительских тел метеоритов. Таким образом, метеориты содержат свидетельства изменений, произошедших с родительскими телами, от которых они были удалены или отколоты, предположительно в результате ударов, чтобы поместиться в первом из многих оборотов. Палласиты представляют собой каменные железные метеориты, состоящие из оливина, заключенного в металл.

Метеоры часто появляются в виде ливней и рои. Метеоритный дождь или рой виден как увеличение количества "падающих звезд" (метеоров, сгорающих при попадании в атмосферу Земли) в определенное время года. Ливни часто длятся пару недель, с пиками в пару дней.

Причина метеоритных дождей и роев показана ниже. Старые кометы распадаются на отдельные породы с течением времени (несколько тысяч лет). Эти камни сначала сгруппированы вместе в виде роя, а затем рассредоточены по орбите старой кометы. Когда Земля проходит по старой орбите, она встречает часть метеоров, вызывающих дождь или рой.

Астероиды — малые планеты, особенно во внутренней части Солнечной системы. Более крупные из них также назывались планетоидами. Эти термины исторически применялись к любому астрономическому объекту, вращающемуся вокруг Солнца, который не показывал диск планеты и не обладал характеристиками активной кометы. Когда были обнаружены малые планеты во внешней части Солнечной системы, и было обнаружено, что их поверхности на основе летучих веществ напоминают поверхности комет, их часто отличали от астероидов пояса астероидов. В этой статье термин «астероид» относится к малым планетам внутренней части Солнечной системы, включая те, которые находятся на одной орбите с Юпитером.

Есть миллионы астероидов, многие из которых считаются раздробленными остатками планетезималей, тел внутри солнечной туманности молодого Солнца, которые никогда не становились достаточно большими, чтобы стать планетами. Подавляющее большинство известных астероидов вращаются в поясе астероидов между орбитами Марса и Юпитера или находятся на одной орбите с Юпитером (трояны Юпитера). Однако существуют и другие орбитальные семейства со значительным населением, в том числе околоземные объекты. Отдельные астероиды классифицируются по их характеристическим спектрам, причем большинство из них делится на три основные группы: C-тип, M-тип и S-тип. Они были названы в честь богатых углеродом, металлических и силикатных (каменистых) составов и обычно отождествляются с ними соответственно.Размеры астероидов сильно различаются, некоторые достигают 1000 км в поперечнике.

Астероиды отличаются от комет и метеороидов. В случае с кометами разница заключается в составе: в то время как астероиды в основном состоят из минералов и камней, кометы состоят из пыли и льда. Кроме того, астероиды формировались ближе к Солнцу, препятствуя развитию вышеупомянутого кометного льда. Разница между астероидами и метеороидами в основном заключается в размере: метеороиды имеют диаметр менее одного метра, тогда как астероиды имеют диаметр более одного метра. Наконец, метеороиды могут состоять как из кометных, так и из астероидных материалов.

Разрыв между Марсом и Юпитером представлял большой исторический интерес из-за отношения Боде-Тита. В 1801 году была открыта первая малая планета (позже названная астероидом) между Марсом и Юпитером. Затем последовало все большее число дальнейших открытий малых планет.

дата размер астероида 1801 Церера 500 км 1802 Паллада 290 км 1804 Веста 260 км 1806 Юнона 150 км

Обратите внимание на уменьшение размера, указывающее на то, что самые большие и, следовательно, самые яркие астероиды было легче всего обнаружить. К 1890 году было открыто более 300 астероидов. К 1990 году было обнаружено более 100 000 известных астероидов, большинство из которых имели размеры от 10 метров до 100 км, и большинство из них находилось на орбитах между орбитами Земли и Сатурна.

Большинство астероидов содержится в основном поясе, который существует между орбитами Марса и Юпитера. У некоторых есть орбиты, которые пересекают орбиту Земли, а некоторые даже сталкивались с Землей в прошлом. Одним из наиболее хорошо сохранившихся примеров является метеоритный кратер Барринджера недалеко от Уинслоу, Аризона, и Клируотера, Канада.

Астероиды, как правило, представляют собой каменистые металлические объекты, которые вращаются вокруг Солнца, но слишком малы, чтобы считаться планетами. Они сделаны из материала, оставшегося от формирования Солнечной системы, который так и не объединился в планету, вероятно, из-за гравитационного воздействия Юпитера.На самом деле, если оценочную общую массу всех астероидов собрать в один объект, этот объект будет менее 1500 километров в поперечнике, что меньше половины диаметра нашей Луны.

Если вы нанесете на график радиусы орбит астероидов, вы не получите гладкую форму "колоколообразной кривой". Наоборот, это перерывы, и численное значение этих "пробелов" соответствует периодам обращения, которые составляют целые доли периода обращения Юпитера.

Это было впервые замечено Дэниелом Кирквудом в 1860 году, отсюда и название промежутков Кирквуда. Это еще один пример резонанса. Это резонансное явление заключается в том, что Юпитер проходит мимо любого астероида в промежутках Кирквуда каждые два или три астероидных года, в зависимости от того, какой промежуток. Повторяющиеся рывки заставляют астероид двигаться по более крупной и длинной орбите ближе к Юпитеру. Однако со временем резонанс астероида с Юпитером исчезает по мере увеличения его орбиты.

Астероиды объединяются в «семейства» на основе их орбитальных характеристик.

Троянское семейство астероидов расположено либо в передней, либо в задней лагранжевой точке орбиты Юпитера. Это две устойчивые точки гравитационного притяжения между Юпитером и Солнцем. Обе точки населены скоплением астероидов, которые были захвачены в этих стабильных точках в течение жизни Солнечной системы.

Семейство астероидов Аполлона — это астероиды с околосолнечными орбитами. Это объекты с сильно эксцентричными орбитами, которые пересекают Землю. Пересечение Земли, конечно же, означает возможность столкновения с Землей (то есть с объектами, вызвавшими массовые вымирания).

Барринджер Клируотер

Прошлые промахи:

 название объекта дата ближайшее расстояние Эрос 1931 г. 23 млн км Икар 1968 г. 6,4 млн км безымянный 200 м объект 1972 г. 60 км (!) безымянный 20 км объект 1988 г. 1,1 млн км

Семейство Амор — это астероиды с орбитами, пересекающими Марс. Мы считаем, что они эволюционируют в результате взаимодействия с Марсом в астероиды Аполлона, поэтому представляют собой группы объектов в переходном состоянии.

Семейства Хираяма/Коронис представляют собой группы астероидов, которые движутся в скоплении по одной и той же орбите. Вероятно, это остатки одного большого тела, которое было разбито на группу более мелких астероидов.

Физический состав астероидов разнообразен и в большинстве случаев плохо изучен. Церера, по-видимому, состоит из каменистого ядра, покрытого ледяной мантией, тогда как Веста, как считается, имеет железоникелевое ядро, оливиновую мантию и базальтовую кору. Однако 10 Гигея, которая, по-видимому, имеет однородно примитивный состав углеродистого хондрита, считается крупнейшим недифференцированным астероидом. Считается, что большинство меньших астероидов представляют собой груды щебня, слабо удерживаемые гравитацией, хотя самые большие, вероятно, твердые. У некоторых астероидов есть спутники или они находятся на одной орбите с двойными объектами: считается, что груды щебня, спутники, двойные объекты и разрозненные семейства астероидов являются результатом столкновений, которые разрушили родительский астероид.

Состав рассчитывается из трех основных источников: альбедо, поверхностного спектра и плотности. Последнее можно точно определить, только наблюдая за орбитами спутников, которые могут быть у астероида. До сих пор каждый астероид со спутниками оказывался грудой щебня, рыхлым конгломератом камня и металла, который по объему может быть наполовину пустым пространством.

951 Гаспра — астероид S-типа, вращающийся очень близко к внутреннему краю пояса астероидов. Гаспра был первым астероидом, к которому когда-либо приблизился космический корабль Галилео, который пролетал мимо по пути к Юпитеру 29 октября 1991 года. Гаспра представляет собой тело неправильной формы с размерами около 20 х 12 х 11 км. Его поверхность отражает примерно 20 процентов падающего на нее солнечного света и, вероятно, состоит из богатых металлами силикатов и, возможно, блоков чистого металла.

243 Ида — астероид семейства Коронис пояса астероидов, названный в честь нимфы из греческой мифологии.Более поздние телескопические наблюдения отнесли Иду к астероидам S-типа, наиболее многочисленному типу во внутреннем поясе астероидов. 28 августа 1993 года Иду посетил космический корабль «Галилео», направлявшийся к Юпитеру. Это был второй астероид, который посетил космический корабль, и первый, у которого был обнаружен естественный спутник.

Орбита Иды лежит между планетами Марсом и Юпитером, как и все астероиды главного пояса. Его орбитальный период составляет 4,84 года, а период вращения — 4,63 часа. Ида имеет средний диаметр 31,4 км (19,5 миль). Он неправильной формы и вытянутой формы, по-видимому, состоит из двух крупных объектов, соединенных вместе. Его поверхность является одной из самых сильно кратерированных в Солнечной системе, с большим разнообразием размеров и возрастов кратеров. Величайшим открытием во время пролета Галилео было то, что у Иды есть естественный спутник, Дактиль. Дактиль — первый из когда-либо обнаруженных естественных спутников астероида.

Церера — крупнейший объект в поясе астероидов, который находится между орбитами Марса и Юпитера. Его диаметр составляет примерно 945 километров (587 миль), что делает его самой большой из малых планет на орбите Нептуна. По оценкам, Церера, состоящая из камня и льда, составляет примерно одну треть массы всего пояса астероидов. Церера — единственный известный объект в поясе астероидов, который скругляется под действием собственной гравитации. Церера, по-видимому, состоит из каменистого ядра и ледяной мантии и может иметь остатки внутреннего океана жидкой воды под слоем льда. Поверхность, вероятно, представляет собой смесь водяного льда и различных гидратированных минералов, таких как карбонаты и глина. В январе 2014 г. были обнаружены выбросы водяного пара из нескольких регионов Цереры. Это было неожиданно, потому что большие тела в поясе астероидов обычно не испускают пар, что характерно для комет.

Кометы — это маленькие хрупкие тела неправильной формы, состоящие из смеси нелетучих частиц и замороженных газов.У них очень эллиптические орбиты, которые приближают их к Солнцу и уводят глубоко в космос, часто за пределы орбиты Плутона. Проходя близко к Солнцу, комета нагревается и начинает выделять газы — процесс, называемый дегазацией. Это создает видимую атмосферу или кому, а иногда и хвост. Эти явления обусловлены воздействием солнечной радиации и солнечного ветра на ядро ​​кометы. Ядра комет имеют диаметр от нескольких сотен метров до десятков километров и состоят из рыхлых скоплений льда, пыли и мелких каменистых частиц. Кома может быть до 15 раз больше диаметра Земли, а хвост может растягиваться на одну астрономическую единицу. Если комета достаточно яркая, ее можно увидеть с Земли без помощи телескопа.

Исторически кометы считались атмосферными явлениями для раннего человека, редкими и объектами большого любопытства. Часто кометы использовались астрологами для предсказания будущих событий.

Кометы в разное время считались призраками, наполненными ядовитым газом, демонами или космическими знаками; но на самом деле это просто астероиды, покрытые льдом. Тихо Браге показал, что параллакса нет и что они должны находиться на расстоянии большем, чем орбита Земли от Солнца.

Структуры комет разнообразны и очень динамичны, но все они образуют окружающее облако диффузного материала, называемое комой, которое обычно увеличивается в размерах (до сотен километров в диаметре) и яркости по мере приближения кометы к Солнцу.

Обычно в середине комы видно небольшое светлое ядро ​​(менее 10 км в диаметре). Кома и ядро ​​вместе составляют голову кометы.

Когда кометы приближаются к Солнцу, они образуют огромные хвосты из светящегося материала, которые простираются на миллионы километров от головы, вдали от Солнца. Вдали от Солнца ядро ​​очень холодное, и его вещество замерзает внутри ядра.В этом состоянии кометы иногда называют «грязным снежным комом», поскольку более половины их вещества составляет лед. Когда комета приближается к Солнцу на несколько астрономических единиц, поверхность ядра начинает нагреваться, а летучие вещества испаряются. Испарившиеся молекулы испаряются и уносят с собой мелкие твердые частицы, образуя газово-пылевую кому кометы.

Когда кометы приближаются к Солнцу, они образуют огромные светящиеся хвосты. Давление солнечного излучения и солнечный ветер ускоряют материалы от головы кометы с разной скоростью в зависимости от размера и массы материалов. Таким образом, относительно массивные пылевые хвосты медленно ускоряются и имеют тенденцию искривляться. Ионный хвост намного менее массивен и ускорен настолько сильно, что выглядит как почти прямая линия, идущая от кометы напротив Солнца.

Обратите внимание, что ионный хвост направлен в сторону от Солнца независимо от орбитального движения, поэтому хвост кометы может двигаться перед орбитой кометы, когда комета покидает внутреннюю часть Солнечной системы. Каждый раз, когда комета посещает Солнце, она теряет часть своих летучих веществ. В конце концов, он растворяется в метеорном рое. По этой причине говорят, что кометы недолговечны в космологическом масштабе времени.

Чурюмов-Герасименко был пунктом назначения миссии Rosetta Европейского космического агентства, запущенной 2 марта 2004 года. Rosetta встретилась с Чурюмовым-Герасименко 6 августа 2014 года и вышла на орбиту 10 сентября 2014 года. Посадочный модуль Rosetta, Philae, приземлился на поверхность кометы 12 Ноябрь 2014 года, став первым космическим кораблем, приземлившимся на ядро ​​кометы. Изображение выше представляет собой короткий видеоролик с поверхности, показывающий движение звезд на заднем плане и пыль плюс космические лучи на переднем плане.

Кометы берут свое начало в гигантском облаке Оорта, существующем за пределами нашей Солнечной системы. Возмущения от ближайших звезд заставляют кометы в облаке Оорта падать в Солнечную систему по гиперболическим орбитам (т.е. по орбитам с единственной встречей с внутренней частью Солнечной системы).

Если комета проходит слишком близко к Юпитеру, ее орбита превращается в эллипс с большим эксцентриситетом, и комета становится периодической (т. е. регулярно возвращается внутрь Солнечной системы, как комета Галлея с периодом 76 лет).

Одним из самых зрелищных событий века стало столкновение кометы Шумейкера-Леви 9 с Юпитером 11 июля 1994 года.