Лекція №8

Тема.

Малі тіла сонячної системи (астероїди, комети, метеори) Формування нашої планетної системи.

План лекції.

1. Астероїди – малі планети Сонячної системи.

2. Комети.

3. Фізична природа комет.

4. Розпад комет. Метеорити та метеоритні потоки. Боліди.

5. Метеорити, кратери, астроблеми.

6. Формування нашої планетної системи.

7. Етапи формування протопланетного диска.

8. Акумуляція планет.

9. Утворення астероїдів і комет.

Література. Л4 (ст.77–83); Л5 (ст.96–105)

1. Астероїди – малі планети Сонячної системи.

Якщо накреслити план орбіт планет Сонячної системи, то виявиться, що відстані планет від Сонця зростають орієнтовно в геометричній прогресії. Ця закономірність отримала назву правила Тиціуса – Боде (1766 р.) за іменами німецьких учених, які його виявили:

де п = –∞ для Меркурія, п = 0 для Венери, п = 1 для Землі, п = 2 для Марса і т. д.

Ця формула досить правильно дає значення середніх відстаней планет від Сонця в а.о.

Планета	n	r	r д		n	r	r д
Меркурій	–∞	0.4	0.39		3	2.8	??
Венера	0	0.7	0.72	Юпітер	4	5.2	5.2
Земля	1	1	1.0	Сатурн	5	10	9.54
Марс	2	1.6	1.52	Уран	6	19.6	19.10

Цікавим є той факт, що між Марсом і Юпітером існує проміжок; планети, що відповідає 5–му члену ряду, немає. З 1796 р. розпочались пошуки небесного тіла на відстані 2.8 а.о. від Сонця. Але реальність порушувала математичну гармонію.

Першу малу планету було відкрито 1 січня 1801 p.; її назвали іменем античної богині плодючості — Церера (діаметр 1000 км). Незабаром було знайдено ще три малі планети: Паллада (діаметр 600 км), Веста (540 км) і Юнона (245 км). На небесній сфері малі планети схожі на зорі, тому їх і назвали астероїдами, що старогрецькою означає «зореподібні». Вони відрізняються від зір тільки характерним для планет петлеподібним переміщенням на тлі зоряного неба.

З кінця XIX ст. астероїди стали відшукувати фотографічним методом. Згодом між орбітами Марса і Юпітера на відстані від 2.2 а. о. до 3.2 а. о. було виявлено і надійно встановлено понад 9000 астероїдів, які утворюють так званий головний пояс астероїдів. Астероїдам присвоюють номери (в порядку відкриття) і назви. Спочатку їх називали іменами богинь грецької і римської міфології (1 Церера, 2 Паллада, 3 Веста, 52 Європа, 64 Кібела, 16 Психея). Згодом астрономи звернулися до міфів інших народів, стали використовувати жіночі імена (224 Оксана, 265 Анна, 558 Кармен, 1180 Рита, 2202 Пеле), імена видатних учених, географічні назви та ін. (1822 Копернік, 2001 Ейнштейн, 1709 Україна, 876 Геометрія, 1154 Астрономія, 2171 Київ, 2427 Кобзар).

Можливо, астероїди виникли тому, що з якоїсь причини речовина не змогла зібратися в одне велике тіло — планету; можливо також, що колись тут була планета, яка чомусь розпалася, і астероїди—її осколки. Деякі астероїди мають не кулясту, а неправильну форму. Сумарна маса астероїдів = 0.1 маси Землі. Астероїдів з діаметром понад 200 км. близько 50, від 80 до 200 км. близько 260, діаметром понад 1 км — більше мільйона.

Рухаються астероїди навколо Сонця в той же бік, що й планети, і мають витягнуті еліптичні орбіти переважно з невеликими ексцентриситетами. Орбіти деяких астероїдів мають великі ексцентриситети, внаслідок чого в перигелії вони підходять до Сонця ближче, ніж Марс і Земля. Ікар підходить до Сонця ближче, ніж Меркурій (перигелій 28 км), і періодично наближається до Землі (в 1987 р. відстань від Землі до Ікара становила кілька мільйонів км). Наступні наближення Ікара будуть у 2006 та 2015 pp., коли відстань до Землі становитиме 45 та 8 млн. км, відповідно.

Виділяють три родини астероїдів, що дуже близько наближаються до Землі. Родина Амура (1221) – астероїди, орбіти яких в перигелії майже торкаються орбіти Землі, астероїди з родини Аполлона (1862) перетинають земну орбіту із зовнішньої сторони (їх перигелій на відстані менше 1 а.о.), з родини Атона (2962) перетинають земну орбіту з внутрішньої сторони. Близькі проходження астероїдів відбуваються досить часто.

1992 р. відкрито новий пояс астероїдів – пояс Койпера або планетоїди, який починається за орбітою Нептуна і розташований на відстані 40–50 а.о. До 2000 р. було відомо близько 120 планетоїдів, розміри яких орієнтовно такі ж, як і в основному поясі астероїдів,тобто значна кількість має діаметр понад 100 км. Загальну кількість тіл з діаметром понад 1 км зараз оцінюють у кілька мільйонів. Більшість тіл відкрито за допомогою двохметрового телескопа Гавайського університету. Вважають, що пояс Койпера містить велику кількість кометних дер.

2. Комети

Комети (з гр. «довговолоса») — світила туманного вигляду з довгим блідим хвостом – вважалися в минулому провісницями всіляких бід і воєн. Комету, яку описував Л. Толстой у романі «Війна і мир», вважали пророцтвом Вітчизняної війни 1812 р.

Довгий час, за Аристотелем, дотримувалися думки, нібито комети — це згущення газів у земній атмосфері. Лише данський астроном Тіхо Браге довів космічне походження комет. Дотепер зареєстровано близько 1100 комет.

Рух комет. На відміну від астероїдів, що мають орбіти з малим ексцентриситетом, орбіти комет — це дуже витягнуті еліпси. Частіше за все еліпси витягнуті настільки, що ділянки орбіт, які пролягають середині сонячної системи, мають вигляд параболи чи гіперболи. Від ступеня витягнутості еліпса залежить і період обертання комети навколо Сонця. Найкоротшим шляхом рухається комета Енке — від орбіти Меркурія до Юпітера і назад з періодом 3,31 роки. Найвідоміша серед комет — комета Галлея — повертається до Сонця кожні 75,54 років. Вона названа на честь Е. Галлея, який визначив період її обертання. Галлей встановив, що комети, які спостерігалися у 1531, 1607 і 1682 роках, — це одне й те саме світило, яке періодично повертається до Сонця. Він передбачив появу комети в 1758 p., і через 16 років після його смерті вона справді з'явилася. Комета Галлея з'являлась уже двічі у XX столітті (1910р. і 1986p.).

Комета, відкрита 1788 р. Кароліною Гершель, повернулася через 154 роки з відстані 57 а.о. 1914 р. спостерігалася найдальша комета Делавана, вона віддалиться на 170 000 а.о. і повернеться через 24 млн років. Комети, відомі за їхніми попередніми появами, називають періодичними (їх близько 330).

Походження комет. За гіпотезою нідерландського астронома Я.Оорта (1950 р.) ядра комет утворюють величезну хмару, яка сягає далеко за межі орбіти Плутона (на відстані 100—150 тис. а.о. від Сонця) і знаходиться на межі Сонячної системи. Хмара Оорта — це залишки матеріалів, які не пішли на утворення планет Сонячної системи і відкинуті на велику відстань за межі відомих планетних орбіт. Також джерелом утворення комет є пояс Койпера.

Закони, що управляють рухом планет і комет, однакові, але є суттєві відмінності:

1. Орбіти планет — еліпси, близькі до кола. Орбіти комет, як правило, — витягнуті еліпси, близькі до параболи в межах Сонячної системи.

2. Планети рухаються в площині тонкого диску (площині екліптики), майже всі в одному напрямку. Шляхи комет орієнтовані у просторі хаотично.

3. Рух планет стійкий, вони не змінюють помітно своїх орбіт. Комети, перетинаючи шляхи великих планет, змінюють орбіти. Особливо сильно впливає Юпітер, він захоплює комети своїм гравітаційним полем, і переводить комети на короткі періодичні орбіти — від Сонця до Юпітера і назад.