Астероїди

МИНИСТЕРСТВО ОСВІТИ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦИИ.

ОРЛОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНИВЕРСИТЕТ.

КАФЕДРА ФИЗИКИ.

Реферат за курсом «Концепція сучасного природознавства» на тему:

«Астероиды».

Выполнили:

Группа:

Керівник: Мосін Ю. В.

Орел, 2001 г.

Введение

3 Астероїди поблизу Землі 4 Рух астероїдів 5 Температура астероїдів 9 Склад астероїдного речовини. 11 Формування астероїдів 12 Укладання 15 Література. 16.

Про те, що у Сонячну систему між орбітами Марса і Юпітера рухаються численні дрібні тіла, найповажніші з яких за порівнянню з планетами лише кам’яні брили, дізналися менш 200 років тому вони. Їх відкриття стало закономірним кроком по дорозі пізнання навколишнього нас світу. Шлях цей ні і прямолинейным.

Хто у епоху відкриття перших астероїдів міг припустити, що це малі тіла Сонячної системи, тіла, про які не так давно нерідко розмовляли з відтінком зневаги, стануть об'єктом уваги фахівців самих різноманітних галузей: природознавства, космогонії, астрофізики, небесної механіки, фізики, хімії, геології, мінералогії, газової динаміки і аэромеханики? Тоді доти було дуже далеко. Ще потрібно було усвідомити, що лише нахилитися, аби з землі шматочок астероїда — метеорит. Наука про метеоритах — метеоритика — зародилася в на початку ХІХ століття, коли було відкрито та його батьківські тіла — астероїди. Але потім вона розвивалася цілком незалежно. Метеорити вивчалися геологами, металургами і минералогами, астероїди — астрономами, переважно небесними механиками.

Важко привести ще один приклад настільки абсурдною ситуації: дві різні науки досліджують одні й самі об'єкти, а з-поміж них мало виникає жодних спільних позицій, немає обміну досягненнями. Це зовсім на сприяє осмисленню одержуваних результатів. Але нічого не можна, і так і залишається, поки нові методи дослідження — експериментальні і теоретичні - не піднімуть рівень досліджень настільки, що створить реальні підстави для злиття обох наук в одну.

Це сталося початку 1970;х років XX в., і ми почали свідками нового якісного стрибка розуміння астероїдів. Стрибок ця відбулася не без допомоги космонавтики, хоча космічні апарати ще опускалися на астероїди і ще отримано навіть космічного знімка хоча самого їх. Це — справа майбутнього, очевидно, вже недалекого. Поки що ж маємо стають нові запитання і чекають українські свого решения.

Астероїди поблизу Земли.

Майже ¾ століття люди й не підозрювали, що не астероїди рухаються між орбітами Марса і Юпітера. І ось рано-вранці 14 червня 1873 р. Джеймс Вотсон на обсерваторії Енн Арбор (США) відкрив астероїд «Аэрта». За цим об'єктом удалося стежити всього за три тижні, і потім його втратили. Проте результати визначення орбіти, хоч і неточною, переконливо свідчили, що Аэрта рухається всередині орбіти Марса.

Астероїди, які наближалися до орбіті Землі, залишалися невідомі остаточно ХІХ століття. Тепер їх кількість перевищує 80.

Перший астероїд поблизу Землі був лише 13 серпня 1898 р. Цього дня Густав Вітт на обсерваторії Урания у Берліні виявив слабкий об'єкт, швидко переміщується серед зірок. Велика швидкість засвідчувала його надзвичайної близькості до Землі, а слабкий блиск близького предмета — про виключно малих розмірах. То справді був Ерос, перший астероид-малютка поперечником менш 25 км. У року його відкриття він пройшов з відривом 22 млн. кілометрів від Землі. Його орбіта виявилося схожа і одну досі відому. Далі було відкрито астероїди Альберт, Алинда, Ганнимед, Івар, Амур, які відбувалися за астрономічним мірками зовсім близько від Земли.

Рух астероидов.

Усі відкриті досі астероїди мають прямим рухом: вони рухаються навколо Сонця той бік, як і великі планети. У основної маси астероїдів орбіти теж не надто відрізняються одна від друга: вони слабко ексцентричні і мають малий чи помірний нахил. Тому майже всі астероїди рухаються, залишаючись не більше тороидального кільця. Кордони кільця кілька умовні: просторова щільність астероїдів (число астероїдів в одиниці обсягу) падає у міру віддалення від центральній частині. У небагатьох астероїдів через значного эксцентриситета і нахилу орбіти петля, виходить поза межі цій галузі і навіть повністю лежить поза неї. Тому астероїди трапляються й дещо вдалині за межами кольца.

Обсяг простору, зайнятого кольцом-тором, де рухається 98% всіх астероїдів, величезний — близько 1,61 026 км³. Порівняйте зазначимо, що міра Землі не перевищує 1012 км³.

Якщо бути зовсім суворими, потрібно сказати, шлях астероїду у просторі є не еліпси, а незамкнутые квазиэллиптические витки, вкладаються поруч друг з одним. Лише інколи — при зближення з планетою — витки помітно відхиляються одне одного. Планети обурюють, звісно, рух як астероїдів, а й один друга. Проте обурення, перенесені самими планетами, малі й не змінюють структури Сонячної системи. Вони можуть призвести до зіткнення планет друг з одним. З астероїдами інша справа. Астероїди відхиляються зі свого шляху то одну, то інший бік. Чим більше, то більше вписувалося стають цих відхилень: адже планети безупинно «тягнуть «астероїд, кожна себе, але сильнішим за всіх Юпітер. Спостереження астероїдів охоплюють ще занадто малі часові відтинки, щоб було выявити істотні зміни орбіт більшості астероїдів, крім окремих рідкісних випадків. Відтак, наші уявлення про еволюцію їх орбіт засновані на теоретичних міркування. Коротко вони зводяться до следующему.

Орбіта кожного астероїда коливається близько свого середнього становища, витрачаючи кожне коливання кілька десятків чи сотень років. Одночасно змінюються з низькою амплітудою її полуось, ексцентриситет і нахил. Перигелій і афелій то наближаються до Сонцю, то видаляються від цього. Ці вагання включаються як частину в коливання більшого періоду — тисячі чи кільканадцять тисячі років. Вона має трохи інший характер. Велика полуось не відчуває додаткових змін. Зате амплітуди коливань эксцентриситета і нахилу може бути набагато більше. При такі масштаби часу можна не розглядати миттєвих положень планет на орбітах: як і прискореному фільмі астероїд і планета виявляються хіба що розмазаними за своїми орбітам. Стає доцільним розглядати їх як гравитирующие кільця. Нахил астероїдного кільця до площині екліптики, де є планетні кільця — джерело збурюючих сил, — призводить до того, що астероидное кільце поводиться, уподібнившись вовчку. Тільки картина виявляється складнішою, оскільки орбіта астероїда перестав бути жорсткої та її форма змінюється з часом. Планетні обурення призводять до безперервному перемішуванню орбіт астероїдів, отже, і до перемішуванню які за ним об'єктів. Це уможливлює зіткнення астероїдів друг з одним. За минулі 4,5 млрд. років, відтоді як існують астероїди, вони відчули багато сутичок друг з одним. Нахили і эксцентриситеты орбіт призводять до непараллельности їх взаємних рухів, і швидкість, з якої астероїди проносяться один повз іншого, становить близько 5 км/с. Зіткнення з цими швидкостями ведуть до руйнації тел.

Форма і обертання астероидов.

Астероїди настільки малі, що тяжкість ними незначна. Вона над стані надати їм форму кулі, яку надає планет та його великим супутникам, порушуючи і утрамбовуючи їх речовина. Велику роль у своїй грає явище плинності. Високі гори Землі біля підніжжя «розповзаються », оскільки міцність порід виявляється недостатньою у тому, щоб витримати навантаження в численні тонни на 1 см³, і камінь, не дроблячись, не розколюючи, тече, хоча й медленно.

На астероїдах поперечником до 300−400 км через малого ваги подібне явище плинності зовсім відсутня, але в найбільших астероїдах воно відбувається надто повільно, та й лише їх надрах. Тому «утрамбовані «силою тяжкості можуть лише глибокі надра небагатьох великих астероїдів. Якщо речовина астероїдів не проходило стадії плавлення, воно залишалося «погано запакованим », приблизно, яким виникло на стадії акумуляції в протопланетном хмарі. Тільки зіткнення тіл друг з одним могли призвести до з того що речовина поступово уминалось, стаючи менш пухким. Втім, нові зіткнення мали дробити спресоване вещество.

Мала гравітація дозволяє розбитим астероїдам існувати в вигляді агрегатів, які з окремих блоків, удерживающихся друг близько друга силами тяжіння, але з які зливаються друг з одним. З тієї ж причини не зливаються з ними опустилися на поверхню астероїдів їх супутники. Місяць і Земля, зіткнувшись друг з одним, злилися б, як зливаються (хоч і через іншу причину) соприкоснувшиеся краплі, і крізь кілька днів сталося б одне, теж кулясте тіло, формою якої не можна було б здогадатися, із чого сталося. Втім, все планети Сонячної системи завершальному етапі формування вбирали у собі досить великі тіла, які зуміли перетворитися на самостійні планети чи супутники. Тепер їх слідів вже нет.

Лише найбільші астероїди можуть зберігати свою кулясту форму, придбану під час формування, якщо вдасться уникнути сутички з нечисленними тілами порівнянних розмірів. Зіткнення з дрібнішими тілами не зможуть істотно змінити її. Дрібні ж астероїди повинен мати і вони справді мають неправильне форму, сформовану внаслідок багатьох сутичок і подвергавшуюся в подальшому вирівнюванню під впливом сили тяжкості. Кратери, виниклі на поверхні навіть найбільш великих астероїдів у зіткненні із дрібними тілами, «не запливають «з часом. Вони до того часу, коли будуть стерті при наступних ударах про астероїд дрібних тіл або відразу знищені ударом великого тіла. Тому гори на астероїдах може бути значно вищий, а западини набагато глибший, ніж Землі інші планети: середнє відхилення від рівня згладженої поверхні на великих астроидах становить 10 км і більше, про що свідчать радіолокаційні спостереження астероидов.

Неправильна форма астероїдів підтверджено і тим, що й блиск надзвичайно швидко зменшується з зростанням фазового кута. У відвідин Місяця й Меркурія аналогічне зменшення блиску цілком пояснюється лише зменшенням видимої з Землі частки освітленої Сонцем поверхні: тіні крейдяних гір і западин чинять слабкий впливом геть загальний блиск. Інша працювати з астероїдами. Одним лише зміною освітленої Сонцем частки поверхні астероїда настільки швидкоплинність зміни їх блиску, яке спостерігається, пояснити не можна. Основною причиною (особливо в астероїдів малих розмірів) такої вдачі зміни блиску залежить від їх неправильної форми і межі «изрытости», що робить на освітленої Сонцем боці одні ділянки поверхні екранують інші, від сонячних лучей.

Температура астероидов.

Астероїди — наскрізь холодні, неживі тіла. Далекого минулому їх надра були теплими і навіть гарячими з допомогою радіоактивних чи якихось інших джерел тепла. З того часу вони віддавна охолонули. Втім, внутрішній жар будь-коли зігрівав поверхні: потік тепла у надрах був невідчутно малий. Поверхневі верстви залишалися холодними, і тільки зіткнення раз у раз викликали короткочасний локальний разогрев.

Єдиним постійним джерелом теплоти для астероїдів залишається Сонце, далеке і тому греющее дуже погано. Нагрітий астероїд випромінює в космічний простір теплову енергію, причому є тим інтенсивнішим, ніж сильніше він нагріте. Втрати покриваються поглощаемой частиною сонячної енергії, падаючої на астероид.

Якщо усреднить температуру у всій освітленої поверхні, одержимо, що з астероїдів сферичної форми середня температура освітленої поверхні в 1,2 рази менше, ніж температура в соняшникової точке.

Через обертання астероїдів температура їхній поверхні швидко змінюється. Нагріті Сонцем ділянки поверхні швидко остигають через низькою теплоємності й малої теплопровідності слагающего їх речовини. У результаті поверхнею астероїда біжить теплова хвиля. Вона швидко загасає з глибиною, не проникаючи завглибшки навіть у кілька десятків сантиметрів. Глибше температура речовини виявляється практично постійної, той самий, як і надрах астероїда — кілька десятків градусів нижчу за середню температури освітленої Сонцем поверхні. У тіл, рухомих в кільці астероїдів, її грубо можна взяти рівної 100−150 К.

Хоч як мала теплова інерція поверхневих верств астероїда, все ж, коли бути зовсім суворими, слід сказати, що температура не встигає приймати рівноважного значення зі зміною умов висвітлення. Ранкова сторона, не встигаючи зігріватися, завжди трохи холодніше, ніж було б, а вечірня сторона виявляється трохи тепліше, не встигаючи остигати. Щодо соняшникової точки виникає легка асиметрія у розподілі температур.

Максимум теплового випромінювання астероїдів лежать у області довжин хвиль близько 20-ти мкм. Тому і інфрачервоні спектри повинні скидатися на безупинне випромінювання з інтенсивністю, монотонно убутній у обидва боки від максимуму. Про це свідчить спостереженнями, проведеними Про. Хансеном в діапазоні 8−20 мкм. Проте, коли Хансен спробував основі цих спостережень визначити температуру астероїдів, вона була вище розрахункової (близько 240К), і причина цього досі не ясна.

Низька температура тіл, рухомих в кільці астероїдів, означає, що дифузія в астероидном речовині «заморожена ». Атоми неспроможні залишати місця. Їх взаємне розташування зберігається незмінним на протязі мільярдів років. Ізоляція здатне викликати до життя дифузію лише у астероїдів, які сильно наближаються до Сонцю, але лише поверхневих шарах і короткий время.

Склад астероїдного вещества.

Метеорити вкрай різноманітні, як різноманітні та його батьківські тіла — астероїди. У той самий час їхнього мінерального складу дуже бідний. Метеорити складаються, переважно, з железо-магниевых силікатів. Вони є у вигляді дрібних кристаликів або у вигляді скла, зазвичай частково перекристаллизованного. Іншим основним компонент — никелистое залізо, яке є твердий розчин нікелю в залозі, як у будь-якому розчині, зміст нікелю в залозі буває різна — від 6−7% до 30−50%. Зрідка трапляється безникелистое залізо. Іноді в значних кількостях присутні сульфіди заліза. А інші мінерали перебувають у малих кількостях. Вдалося виявити лише близько 150 мінералів, і було навіть тепер відкривають дедалі нові, ясно, що кількість мінералів метеоритів обмаль проти безліччю в гірських породах Землі, де з їхніми виявлено понад 1000. Це свідчить про примітивному, нерозвиненому характері метеоритного речовини. Багато мінерали присутні ні в всіх метеоритах, а лише деяких із них.

Найпоширеніші серед метеоритів хондриты. Це кам’яні метеорити від ясно-сірої до дуже темній забарвлення з дивовижною структурою: вони містять округлі зерна — хондры, іноді що абсолютно очевидно на поверхні розламу і легко выкрашивающиеся з метеорита. Розміри хондр різні - від мікроскопічних до сантиметрових. Вони займають значний обсяг метеорита, іноді майже половину його, і найгірш сцементированы межхондровым речовиною — матрицею. Склад матриці зазвичай ідентичний з складом хондр, котрий іноді відрізняється від цього. Що стосується походження хондр є багато гіпотез, але вони спорные.

Формування астероидов.

У період формування Сонця умови були, звісно, однаковими різними відстанях від поверхні Сонця і змінювалися від часом. Речовина залишалося холодним лише далеко від Сонця. Поблизу нього були сильно прогрето й пил піддавалася повного чи часткового испарению. Тільки, коли охолонув, вона сконденсировалась знову, але велика частина летючих речовин, які у міжзоряних пылинках, виявилася втрачено і на нову пил не ввійшла. Еволюція протопланетного диска призвела до формування у ньому планетезималей, з яких зросли планети. Склад планетезималей, формувалися різними гелиоцентрических відстанях, через різного складу пилу, витраченого з їхньої будівництво, був различным.

Так сталося, що астероїди — це планетезимали, сформовані за українсько-словацьким кордоном гарячою та холодною зони протопланетного диска, збережені до відома наших дней.

Астероїди у протопланетном хмарі як пухкі агрегати. Мала гравітація не могла спресувати згуслі з пилу планетезимали. за рахунок радіоактивного тепла вони разогревались. Цей розігрів, як показали розрахунки Дж. Вуда, йшов дуже ефективно: адже пухкі тіла добре утримують тепла. Розігрів почався поки що не стадії зростання астероїдів. Їх речовина у частинах грілося, спекалось, і, то, можливо, навіть плавилося, але в поверхні астероїдів досі продовжувала висипатися пил, поповнюючи рихлий, теплоизолирующий шар. Основним джерелом розігріву зараз прийнято вважати алюминий-26.

Зіткнення астероїдів між собою на початковому етапі теж вели до ущільнення їх речовини. Астероїди ставали компактними тілами. Однак у подальшому обурення від виросли планет призвели до зростання швидкостей, з якими відбувалися зіткнення. У результаті більш-менш компактні тіла було розбито. Зіткнення повторювалися неодноразово, дроблячи, струшуючи, перемішуючи, сваривая уламки, і знову дроблячи. Ось чому сучасні астероїди є, швидше за все, погано «упаковані» глыбы.

До земної орбіті дрібні астероидные уламки, надходять, звісно, з кільця астероїдів. Це завдяки ще цілком ясному докладно механізму послідовної резонансної розкачки орбіт під впливом планетних обурень. Але галоп відбувається лише деяких зонах кільця. Астероїди із різних місць кільця надходять неоднаково ефективно, і уламки навколо земної орбіти можуть не бути представниками тих об'єктів, які рухаються за орбітою Марса.

На земної атмосфері виживають лише найбільш повільні, і найміцніші їх, що зумовлює подальшому відбору. Тож у наших колекціях, безсумнівно, відсутні багато різновиду астероїдного речовини, і, можливо, що вистава про астероидном речовині, як «про речовині щільному і компактному, нічим іншим, як застаріле, навіяного метеоритами заблуждение.

Заключение

.

Хоч би як були великі успіхи вивчення астероїдів сьогодні, майбутнє належить, мабуть, дослідженням з допомогою космічних апаратів. Вони можуть зняти численні труднощі, які стоять перед дослідниками, але, не сумніватися, поставлять їх і призначає нові проблемы.

Нині багато уваги суспільстві приділяється проблемі можливого зіткнення астероїдів різного розміру із Землею, необхідності побудови глобальної системи спостереження та оповіщення про небезпечних астероїдах, методах протидії сутичкам. Справді, удар про Землю астероїда досить великої розміру та маси справді може призвести до зникнення людської цивілізації з природою у цьому її стані. Але можливість такого зіткнення, на щастя, дуже мала.

1. Дагаєв М. М., Чаругин У. М. Астрофізика. — М.: Просвітництво, 1988. 2. Кабардин О. Х. Фізика. — М.: Просвітництво, 1988. 3. Рябов Ю. А. Рух небесних тіл. — М.: Наука, 1988. 4. Симоненка А. М. Астероїди чи тернисті шляху досліджень. — М.: Наука,.

1985.