§ 16. Астероиды и метеориты

Определения и обозначения

Астероид — малое небесное тело, обращающееся вокруг Солнца и обычно имеющее неправильную форму. В отличие от почти шарообразных планет, он не обладает достаточной массой, чтобы стать округлым под действием собственной гравитации. Это понятие используют для обозначения крупных малых тел Солнечной системы, в том числе объектов главного пояса.

Метеороид — небольшое твёрдое тело космического происхождения, движущееся в межпланетном пространстве. Им может быть каменный или металлический обломок астероида, кометы либо другого тела. Термин нужен, когда говорят именно о частице, летящей в космосе, ещё не вошедшей в атмосферу планеты.

Метеор — световое явление, возникающее при прохождении метеороида через атмосферу Земли. Нагретый и ионизированный газ светится вдоль траектории тела, поэтому наблюдатель видит полоску или вспышку. Значит, метеором называют не сам космический обломок, а его атмосферное свечение.

Метеорит — остаток метеороида, достигший поверхности Земли. Если тело полностью испарилось в воздухе, метеорита не образуется. Найденные метеориты позволяют исследовать вещество космоса непосредственно в лаборатории.

Как это устроено

Главный пояс астероидов находится между орбитами Марса и Юпитера, потому что при образовании Солнечной системы там сохранились многочисленные каменные и металлические частицы. Они могли бы постепенно объединиться, но мощное притяжение Юпитера изменяло их скорости и направления движения. Столкновения поэтому чаще дробили тела или оставляли их на разобщённых орбитах, чем приводили к созданию одной планеты.

Астероиды имеют неправильную форму, поскольку их собственная гравитация слишком мала для сжатия вещества в шар. Размеры объектов различаются от сравнительно крупных тел до небольших обломков, а состав зависит от области формирования и последующих столкновений. Планетами они не стали потому, что не собрали вокруг себя достаточно вещества и не очистили свою орбиту от соперничающих тел.

Орбита астероида не всегда остаётся неизменной: планеты притягивают его и немного меняют скорость при каждом сближении. Особенно заметные изменения возникают при гравитационных резонансах, когда движения тела и планеты соотносятся определённым образом. В результате астероид может перейти из главного пояса на вытянутую орбиту, пересекающую орбиту Земли.

При приближении к Земле метеороид входит в плотные слои атмосферы с большой скоростью. Сопротивление воздуха нагревает поверхность и окружающий газ, поэтому возникает метеор, а тело теряет массу, распадается или полностью испаряется. Если крупный фрагмент затормозился не полностью и упал на землю, его называют метеоритом.

Астероиды наблюдают в телескопы, измеряют их яркость, движение и отражение света, а космические аппараты фотографируют поверхность и анализируют состав. Метеориты изучают химическими, минералогическими и изотопными методами, сравнивая их с данными о далёких телах. Эти исследования показывают, из каких веществ складывались зародыши планет, когда они образовались и какие процессы происходили в ранней Солнечной системе.

Астероиды, метеороиды, метеоры и метеориты

Таблица помогает проследить различие между объектом, движущимся в космосе, атмосферным явлением и остатком, найденным на Земле. Сначала определите, где находится тело и наблюдается ли вещество или только свечение. Затем сопоставьте размер, форму и результат встречи с атмосферой.

Разбор задач

Задача 1. Светящаяся полоса в небе

Наблюдатель увидел ночью быстро движущуюся светлую полосу. Нужно объяснить, почему это явление называют метеором, а не метеоритом. В условии описано свечение в атмосфере, но не сказано, что вещество достигло поверхности.

1. Определяем исходный объект: в космосе двигался метеороид.
2. Устанавливаем наблюдаемое событие: при входе в атмосферу тело и окружающий газ нагрелись и стали светиться.
3. Сравниваем с определениями: свечение называется метеором, а метеоритом был бы только уцелевший фрагмент, найденный на Земле.

Ответ: светящаяся полоса — метеор. Называть её метеоритом неправильно, потому что метеорит является веществом, достигшим поверхности.

Задача 2. Определение стадии движения тела

По описанию нужно определить три события: каменный обломок летел между планетами, затем вспыхнул в атмосфере, а после этого его часть упала на Землю. Требуется подобрать к каждому событию правильный термин. Решать задачу удобно по порядку приближения тела к планете.

1. Пока обломок находится в межпланетном пространстве, он является метеороидом.
2. Во время свечения при прохождении атмосферы наблюдается метеор.
3. Сохранившаяся часть, упавшая на поверхность, становится метеоритом.

Ответ: последовательность такова — метеороид, метеор, метеорит. Это не три разных тела обязательно, а три названия, связанные с разными этапами одного события.

Задача 3. Опасность крупного астероида

Крупный астероид сблизился с Землёй, и нужно оценить опасность его столкновения. Одной только близости недостаточно: воздействие зависит от массы и скорости тела. При ударе главным показателем служит кинетическая энергия E = mv²/2.

1. Сначала оцениваем массу: чем больше размеры и плотность астероида, тем больше вещества несёт столкновение.
2. Затем учитываем скорость: энергия растёт пропорционально квадрату скорости, поэтому даже её увеличение заметно усиливает удар.
3. Связываем энергию с последствиями: возможны воздушная ударная волна, разрушения, нагрев, выброс пыли и крупные изменения окружающей среды.

Ответ: крупный быстрый астероид опасен большой кинетической энергией. Масштаб последствий определяется его размером, составом, скоростью, местом падения и углом входа в атмосферу.

Типичные ошибки

Называть любое светящееся явление в атмосфере метеоритом — ошибка. Её допускают, потому что в обычной речи смешивают вспышку и космический камень; проверить себя можно вопросом: достигло ли вещество поверхности. Если наблюдалось только свечение, правильный термин — метеор.

Считать астероиды и метеороиды одинаковыми объектами тоже неверно. Причина путаницы в том, что оба тела могут быть каменными обломками, но термин метеороид подчёркивает малый размер и движение в космосе. При ответе уточните масштаб тела и его положение.

Нельзя утверждать, что все астероиды находятся только в главном поясе. Встречаются околоземные и троянские астероиды, поэтому нужно различать место расположения и общий класс объектов. Проверка проста: вспомните, пересекает ли орбита тела орбиту Земли или связано ли оно с орбитой планеты.

Метеорный поток не следует путать с падением одного крупного тела. Поток появляется, когда Земля проходит через множество частиц, оставленных кометой или другим телом, и наблюдаются многочисленные метеоры. Если описан один объект и возможный обломок на земле, речь идёт о другом событии.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны представления о строении Солнечной системы, законе всемирного тяготения и движении тел по орбитам. С кометами астероиды и метеороиды связаны общим происхождением малых тел и взаимодействием с планетами. Далее эти знания пригодятся при изучении происхождения Солнечной системы, космической опасности и методов астрономических наблюдений.

Что запомнить

• Астероиды — малые тела Солнечной системы, обращающиеся вокруг Солнца.
• Главный пояс астероидов расположен между орбитами Марса и Юпитера.
• Метеороид движется в космосе, метеор наблюдается как вспышка в атмосфере, а метеорит достигает поверхности Земли.
• Метеорные потоки возникают при прохождении Земли через поток частиц на орбите.
• Орбиты некоторых астероидов могут изменяться под действием притяжения планет.
• Изучение метеоритов помогает исследовать состав и раннюю историю Солнечной системы.