Астероїди, комети, метеороїди#
Малі тіла Сонячної системи. На різноманітних орбітах навколо нашого центрального світила, крім планет та карликових планет, рухається значна кількість менших космічних об'єктів, що не належать до категорії супутників. Ці численні об'єкти об'єднані спільною назвою – малі тіла Сонячної системи. Ця категорія включає тіла поясу Койпера, астероїди, комети, метеороїди, а також розсіяний у космосі пил і газ.
Астероїди#
Астероїд - це невелике кам'яне або металеве небесне тіло розміром від декількох метрів до сотень кілометрів, яке обертається кеплерівською орбітою навколо Сонця.
Перший астероїд був відкритий італійським дослідником Джузеппе Піацці на початку 1801 року. Спостерігаючи за небом, він помітив слабке світило, положення якого змінилося протягом доби. Це тіло отримало назву Церера. Подальші спостереження показали, що виявлений об'єкт має значно менші розміри порівняно з Місяцем. Незабаром поблизу орбіти Церери виявили ще одне подібне тіло - Палладу. Ці небесні об'єкти, що обертаються навколо Сонця на відстані близько 2.8 астрономічних одиниць, стали першими відомими представниками категорії малих планет або астероїдів. За ними були відкриті Юнона та Веста. Серед всіх виявлених на той час малих планет Церера виявилася найбільшою (діаметр близько 946 км), що в сучасній класифікації дозволило віднести її до розряду карликових планет.
Сучасні спостереження демонструють вражаюче багатство астероїдного поясу – станом на вересень 2017 року було зареєстровано близько мільйона астероїдів. Розміри найменших серед них складають лише кілька десятків метрів. Через малі розміри диски астероїдів неможливо розрізнити в телескоп – вони виглядають як яскраві точки. Попри свою численність, загальна маса всіх астероїдів становить менше десятої частини маси Місяця.
Система найменування астероїдів передбачає присвоєння кожному відкритому об'єкту порядкового номера та власної назви, запропонованої відкривачем. Так, астероїд під номером 1790 носить назву Україна. Часто астероїди називають на честь географічних об'єктів або видатних особистостей. Українські астрономи зробили значний внесок у цю традицію, присвоївши ряду астероїдів назви, пов'язані з нашою країною: Київ, Полтава, Кобзар, Каменяр, Сковорода, Довженко, Нарбут тощо.
Доволі цікавими є групи астероїдів Греки й Троянці, орбіти яких мають унікальне розташування. Вони знаходяться у вершинах рівносторонніх трикутників, сторони яких дорівнюють відстані між Юпітером і Сонцем. Цікаво, що період їхнього обертання навколо Сонця повністю синхронізований з періодом обертання Юпітера.
Image. Схема розташування поясу астероїдів у Сонячній системі. Суспільне надбання (Public Domain), Посилання
Комети#
Комети - це невеликі космічні тіла, характерною ознакою яких є туманний вигляд та рух по витягнутих еліптичних орбітах навколо Сонця. Саме через особливості орбіт комети стають видимими з Землі лише під час їхнього наближення до центрального світила.
Комети вважаються залишковим матеріалом з епохи формування планет. За астрономічною традицією комети називають іменами науковців, які вперше зафіксували їх у телескоп. За оцінками дослідників, у віддалених областях Сонячної системи, в межах хмари Оорта, обертається близько \(10^{12}-10^{13}\) комет на відстані від 3 до 160 тисяч астрономічних одиниць від Сонця.
Найвідомішою з комет є комета Галлея. Едмунд Галлей, очолюючи Гринвіцьку обсерваторію, вперше розрахував орбіту комети, спостережуваної в 1682 році. Проаналізувавши історичні записи, він виявив періодичність появи цієї комети кожні 76 років. Застосувавши третій закон Кеплера, Галлей обчислив велику піввісь орбіти (\(a = 17.94\) а.о.) і спрогнозував її повернення у 1758 році. Останнє спостереження комети Галлея відбулося у 1986 році, а наступна її поява очікується у 2062 році.
Основним компонентом комети є її ядро. Відповідно до теорії відомого американського дослідника Фреда Уіппла, ядро комети представляє собою крижану структуру із суміші замерзлої води, різноманітних газів та включень тугоплавких кам'янистих і металевих частинок. Під час наближення до Сонця лід у складі ядра починає випаровуватись. Навколо ядра формується світна газова оболонка - кома. Ядро і кома утворюють голову комети. При подальшому наближенні до Сонця голова комети спочатку набуває овальної форми, потім витягується, і з неї формується хвіст, що складається з газу та пилу.
Потоки пилу і газу формують кожен свій власний хвіст, спрямований у дещо різних напрямках:
Іонний хвіст: Утворюється з іонізованих газів, які прямо під впливом електричних і магнітних сил сонячного вітру спрямовуються від Сонця.
Пиловий хвіст: Складається з частинок пилу, які реагують на тиск фотонів (сонячне світло) і, через свою масу та орбітальний рух комети, мають дещо вигнутий вигляд.
Сонячний вітер складається з елементарних частинок та окремих ядер легких хімічних елементів, які летять від Сонця.
Після багатьох сотень обертів навколо Сонця ядро комети поступово втрачає масу і руйнується. Проте залишки комети продовжують рух по тій самій орбіті, перетворюючись на метеорні потоки. Коли Земля перетинає такий метеорний потік, спостерігаються "зоряні дощі". Комети також можуть загинути внаслідок падіння на Сонце або зіткнення з планетами.
Хмара Оорта. Ця гіпотетична структура являє собою величезну сферичну область крижаних тіл, розташовану на віддаленій периферії Сонячної системи. Вона вважається основним джерелом довгоперіодичних комет. За розрахунками астрономів, зовнішня межа хмари Оорта знаходиться на відстані від 50 000 до 100 000 астрономічних одиниць від Сонця (приблизно від 1 до 1.87 світлового року). Згідно з сучасними теоріями, об'єкти, що нині формують хмару, початково сформувалися поблизу Сонця, але були викинуті у віддалені області космосу внаслідок гравітаційного впливу газових гігантів на початкових етапах формування нашої планетної системи. Безпосередніми спостереженнями існування хмари Оорта не підтверджено, однак численні непрямі факти вказують на її існування.
Автор: Юкатан - Власна робота, CC BY-SA 4.0, Посилання
Автор: ESO/E. Slawik - https://www.eso.org/public/images/phot-mar14-hbs-2/, CC BY 4.0, Посилання
Метеороїди, метеори, метеорити, боліди#
Метеороїд - це невеликий шматочок астероїда або комети, зазвичай розміром з камінчик, але може бути трохи меншим або трохи більшим і часто утворюється в результаті зіткнення (наприклад, зіткнення астероїдів).
Коли метеороїд наближається до Землі та потрапляє в земну атмосферу, видимий слід від руху метеороїда в атмосфері називають метеором або падаючою зіркою. Щоб метеор був метеором, а не болідом, його видимий слід повинен мати видиму зоряну величину не яскравіше -4m. Якщо тіло яскравіше за -4m, тоді такий слід називається болід.
Ще раз. Метеороїд входить в атмосферу Землі на дуже великій швидкості. Він згорає і створює смугу світла за собою, яку ми й називаємо метеором або, що аналогічно, падаючою зіркою. Якщо ви бачили падаючу зірку, ви, швидше за все, бачили метеор.
І якщо метеор виживає після згорання та падає на землю, його називають метеоритом.
Коли численні метеори спостерігаються в певний період року, спрямовуючись до Землі з однієї області неба, вони утворюють метеорні потоки або "зоряні дощі". Один з найвідоміших таких потоків – "Персеїди", який можна спостерігати в Україні щороку в серпні.
Коли масивний метеороїд входить в атмосферу на великій швидкості, воно нагрівається внаслідок тертя до надзвичайно високих температур (понад 10 000 °С) і починає випромінювати яскраве світло, нагадуючи розжарену кулю. Це явище називають болідом і воно яскравіше за видиму зоряну величину -4m (від грецького слова bolid, що означає "спис"). Рух боліда з надзвуковою швидкістю супроводжується формуванням ударної хвилі, яка створює потужні звукові коливання, що сприймаються спостерігачами як сильний гуркіт.
Швидкість входження метеорита в земну атмосферу залежить від взаємної орієнтації його руху та руху Землі. Максимальну швидкість входження (60-70 км/с) мають метеорити, що рухаються назустріч орбітальному руху Землі, оскільки в цьому випадку швидкості метеорита й планети додаються. Мінімальна швидкість входження не може бути нижчою за другу космічну швидкість – 11,2 км/с, навіть якщо астероїдне тіло "наздоганяє" нашу планету, оскільки під дією земного тяжіння його швидкість неминуче зростає. Сучасні дослідження показують, що щорічно маса Землі збільшується приблизно на 500 000 тонн за рахунок метеоритної речовини.
На поверхні нашої планети вчені виявили понад сотню метеоритних кратерів різного діаметра. Такі структури називають астроблемами (з грецької означає "зоряні рани"). Більшість давніх кратерів не збереглася через ерозійні процеси та інші атмосферні впливи, які з часом знищують сліди космічних зіткнень. В Україні значна кільцева структура метеоритного походження діаметром 7 км була виявлена в Іллінецькому районі Вінницької області. Геологічні дослідження вказують на те, що початкова маса метеорита, який створив цей кратер, перевищувала \(10^{11}\) кілограмів.
Анімаційна ілюстрація відмінностей між метеороїдом, метеором і метеоритом. CC BY-SA 3.0, Посилання
What's the Difference Between Asteroids, Comets, and Meteors? We Asked a NASA Expert: