17. Малые тела Солнечной системы

Определения и обозначения

Астероид — небольшое каменистое или металлическое тело, обращающееся вокруг Солнца. По сравнению с планетой он гораздо меньше и обычно не имеет почти шарообразной формы: его очертания могут быть неправильными. Это различие помогает не путать малое тело с планетой, даже если оба движутся по орбитам вокруг Солнца.

Комета — малое тело, состоящее преимущественно из льда, пыли и замёрзших газов. Когда комета далеко от Солнца, её ядро может быть почти незаметным; при нагревании часть льда испаряется, и вокруг тела появляется газопылевая оболочка. Поэтому комету описывают не только по составу, но и по изменениям, которые становятся заметны вблизи Солнца.

Метеороид — небольшое твёрдое тело, находящееся в межпланетном пространстве. Если оно входит в атмосферу и ярко светится, наблюдается метеор — явление, которое в быту называют падающей звездой; это не название самого тела. Различие терминов позволяет точно описывать разные этапы движения космического вещества.

Метеорит — фрагмент космического тела, который не сгорел полностью в атмосфере и достиг поверхности планеты. До входа в атмосферу такой фрагмент был метеороидом, а его свечение в воздухе называлось метеором. Термин «метеорит» нужен, чтобы обозначить именно уцелевшее вещество, которое можно найти и исследовать на поверхности.

Как это устроено

Малые тела считают остатками вещества, из которого формировались планеты. В ранней Солнечной системе частицы сталкивались и объединялись, но не всё вещество вошло в состав крупных планет. Небольшие тела сохранили материал той эпохи, поэтому их состав помогает учёным восстанавливать условия, в которых складывалась Солнечная система.

Большинство известных астероидов главного пояса находится между орбитами Марса и Юпитера. В этой области частицы могли сталкиваться и наращивать размеры, однако сильное притяжение Юпитера возмущало их орбиты. Столкновения становились слишком энергичными или разрушительными, поэтому телам было труднее постепенно объединиться в одну крупную планету.

У кометы есть ядро, кома и хвост. Ядро — твёрдая часть из льда, пыли и замёрзших газов; при приближении к Солнцу оно нагревается, и лёд переходит в газ, увлекая пыль. Вокруг ядра возникает кома — облако газа и пыли, а часть вещества вытягивается в хвост под действием солнечного излучения и солнечного ветра.

Орбиты астероидов и комет отличаются разнообразием. Многие астероиды главного пояса обращаются сравнительно близко к Солнцу, тогда как значительная часть комет приходит из далёких областей Солнечной системы. Некоторые кометы движутся по сильно вытянутым орбитам: они долго находятся далеко от Солнца, а затем ненадолго подходят близко к нему.

При встрече метеороида с Землёй его движение в атмосфере сопровождается нагреванием и свечением. Наблюдаемая светящаяся полоса — метеор, а не летящее твёрдое тело; сам метеороид может разрушиться или испариться. Если часть вещества выдерживает прохождение через атмосферу и падает на поверхность, этот остаток называют метеоритом.

Сравнение малых тел Солнечной системы

Таблица помогает сравнивать малые тела сразу по нескольким признакам: составу, орбитам и тому, как они проявляют себя у Солнца. При чтении важно разделять само тело и наблюдаемое явление: например, метеороид — это тело в космосе, а метеор — свечение в атмосфере. Последняя строка показывает, что встреча с атмосферой не обязательно заканчивается падением фрагмента на поверхность.

Разбор задач

Задача 1

У тела, обращающегося вокруг Солнца, при приближении к нему появляются кома и хвост. Требуется определить тип тела и объяснить наблюдаемые признаки. В условии важна именно перемена внешнего вида при нагревании, а не просто движение по орбите.

1. Кома и хвост возникают, когда вещество тела начинает выделяться в окружающее пространство.
2. При нагревании льдистого ядра кометы лёд испаряется, а газ уносит с собой пыль.
3. Из газа и пыли формируются кома и хвост; их появление указывает на активность кометы у Солнца.

Ответ: это комета. Её лёд испаряется при нагревании, образуя кому, а высвободившиеся газ и пыль формируют хвост.

Задача 2

Небольшой фрагмент космического вещества вошёл в атмосферу Земли, ярко светился, но его остаток упал на поверхность. Нужно назвать фрагмент до входа, явление свечения и упавший остаток. Здесь следует последовательно проследить путь одного и того же вещества.

1. До встречи с атмосферой твёрдый фрагмент в космосе называется метеороидом.
2. При движении в атмосфере он нагревается и светится; это наблюдаемое явление называется метеором.
3. Часть тела пережила прохождение через атмосферу и достигла поверхности, поэтому её называют метеоритом.

Ответ: до входа в атмосферу это был метеороид, свечение — метеор, а упавший остаток — метеорит. Названия относятся к разным этапам, а не к трём независимым объектам.

Задача 3

Между Марсом и Юпитером находится множество астероидов, но крупная планета там не сформировалась. Требуется объяснить это сочетание: вещества достаточно для множества тел, однако оно не собралось в один большой объект. Для ответа нужно учесть не только взаимное притяжение астероидов, но и действие Юпитера.

1. Если бы орбиты малых тел оставались спокойными, их столкновения могли бы постепенно приводить к объединению вещества.
2. Юпитер своим притяжением возмущает орбиты астероидов в этой области.
3. Из-за возмущений столкновения могут разрушать тела или мешать их постепенному росту, поэтому вещество остаётся распределённым между множеством малых объектов.

Ответ: гравитационное влияние Юпитера препятствовало спокойному объединению астероидов в крупную планету. Поэтому в области между Марсом и Юпитером сохранилось множество малых тел.

Типичные ошибки

Ошибка — называть метеором само твёрдое тело, движущееся в атмосфере. Так говорят потому, что словом «метеор» часто обозначают весь видимый объект, хотя строго это название светового явления. Проверь себя вопросом: речь идёт о фрагменте вещества или о его свечении? Тело — метеороид, свечение — метеор.

Ошибка — считать метеоритом любой метеороид. Путаница возникает из-за того, что оба термина связаны с одним фрагментом космического вещества. Но метеоритом называют только то, что пережило полёт через атмосферу и достигло поверхности. Проверь себя: если тело осталось в космосе или полностью разрушилось в атмосфере, метеорита на поверхности нет.

Ошибка — представлять хвост кометы как след, который всегда тянется позади неё по орбите. Так можно подумать, если воображать хвост обычным следом за движущимся предметом. На самом деле его направление задают солнечное излучение и солнечный ветер: хвост направлен преимущественно от Солнца. Сверь его направление с положением Солнца, а не с направлением движения кометы.

Ошибка — считать, что комета всегда окружена яркими комой и хвостом. Эти образования становятся заметными, когда комета приближается к Солнцу и её лёд нагревается и испаряется. Вдали от Солнца ядро может не давать заметного облака газа и пыли. Чтобы проверить себя, спроси, достаточно ли нагрелось тело для активного испарения вещества.

Связь с другими темами

Для понимания этой темы нужно представлять устройство Солнечной системы и знать, что орбита — это путь небесного тела вокруг другого тела. Понятие силы тяготения объясняет, почему планеты удерживают спутники и как Юпитер может менять движение астероидов. Знание о малых телах пригодится при изучении формирования Солнечной системы и падения метеоритов. Оно также связано с оценкой опасности сближения небесных тел с Землёй.

Что запомнить

• Астероиды — преимущественно каменистые и металлические малые тела.
• Основная часть известных астероидов главного пояса находится между Марсом и Юпитером.
• Кометные ядра состоят главным образом из льда, пыли и замёрзших газов.
• Кома и хвост кометы возникают при её нагревании Солнцем.
• Метеороид — тело в космосе, метеор — свечение в атмосфере, метеорит — упавший на поверхность фрагмент.
• Малые тела сохраняют сведения о веществе и ранней истории Солнечной системы.