§ 20. Малые тела Солнечной системы.

Определения и обозначения

Астероид — небольшое твёрдое тело Солнечной системы, которое обращается вокруг Солнца и по размеру уступает планетам. В отличие от планеты, астероид не является одним из крупных тел, формирующих основную систему орбит; большинство известных астероидов находится между орбитами Марса и Юпитера. Это определение помогает отличать астероиды от планет и понимать, где сосредоточена их основная группа.

Комета — небольшое тело, состоящее преимущественно из льда, пыли и каменистого вещества. Когда комета подходит к Солнцу, её поверхность нагревается, лёд испаряется, а газ и пыль образуют вокруг ядра кому и вытягиваются в хвост. Состав объясняет, почему комета меняется при сближении с Солнцем, тогда как каменистый астероид обычно не создаёт такого газопылевого окружения.

Метеорное тело — небольшое твёрдое тело, движущееся в межпланетном пространстве. Само оно невидимо как световой след: метеором называют свечение, которое возникает при прохождении тела через атмосферу. Различие между объектом и явлением нужно, чтобы точно описывать наблюдение: в космосе находится тело, а на небе наблюдатель видит его атмосферное свечение.

Метеорит — часть метеорного тела, которая не разрушилась при прохождении через атмосферу и достигла поверхности Земли. Значительная часть тела может сгореть или распасться, поэтому метеорит — именно уцелевший фрагмент, а не всё световое явление. Это понятие связывает наблюдаемый метеор с материальным объектом, который можно обнаружить и изучить на поверхности.

Как это устроено

Малые тела распределены по Солнечной системе неравномерно, потому что их движение зависит от орбит и притяжения крупных планет. Большинство астероидов обращается в области между Марсом и Юпитером, которую называют поясом астероидов. Кометы движутся по вытянутым орбитам, поэтому могут надолго удаляться от Солнца, а затем снова приближаться к нему. Метеорные тела встречаются в межпланетном пространстве и могут пересекать орбиту Земли.

При сближении с Солнцем комета нагревается, поскольку получает больше солнечной энергии. Лёд на её поверхности испаряется, то есть переходит в газ, увлекая с собой пыль. Газ и пыль окружают ядро и образуют кому; часть вещества вытягивается в хвост. Солнечное излучение и солнечный ветер воздействуют на эти частицы и направляют хвост преимущественно от Солнца, поэтому он не обязан тянуться позади кометы по направлению её движения.

Когда метеорное тело входит в атмосферу Земли, оно движется с большой скоростью и сталкивается с частицами воздуха. Вещество тела и окружающий газ нагреваются, из-за чего возникает кратковременное свечение — метеор. Атмосфера тормозит тело и может разрушить его, но часть материала иногда сохраняется. Такой уцелевший фрагмент падает на поверхность и становится метеоритом: последовательность здесь такова — тело в космосе, свечение в атмосфере, возможный остаток на земле.

Комета оставляет вдоль своей орбиты частицы, отделившиеся от неё при испарении вещества. Если орбита Земли пересекает область, в которой скопились эти частицы, многие из них входят в атмосферу примерно в одно время. Наблюдатель видит множество метеоров, и такое явление называют метеорным потоком. Поток может повторяться, когда Земля периодически проходит через ту же область пространства; повторяется встреча с частицами, а не падение одной и той же частицы.

Столкновения малых тел с планетами и их спутниками могут оставлять на поверхности кратеры. Их образование зависит от удара и свойств поверхности, а сохранившиеся кратеры дают сведения о прошлых столкновениях. Состав малых тел помогает выяснять, из какого вещества складывались строительные элементы Солнечной системы. Их орбиты и движения тоже важны: по ним можно исследовать ранние этапы формирования планет и оценивать вероятность опасного сближения с Землёй.

Основные малые тела и связанные с ними явления

Сначала определите, идёт ли речь о теле или о явлении: метеорное тело находится в космосе, а метеор наблюдают в атмосфере. Затем сравните состав и признаки: комета может образовать кому и хвост, а метеорит уже достиг поверхности. Так таблица помогает не смешивать похожие названия и проследить путь объекта.

Разбор задач

Задача 1. Ученик видит яркий след в ночном небе. Определите, что наблюдается: метеорное тело, метеор или метеорит. Нужно не принять световое явление за сам объект и выяснить, достиг ли фрагмент поверхности Земли.

1. Яркий след наблюдается на небе, следовательно, речь идёт о свете, а не о твёрдом теле в межпланетном пространстве. Такое свечение возникает при прохождении тела через атмосферу.
2. Название этого атмосферного светового явления — метеор. Метеорное тело — причина свечения, но не сам видимый след.
3. Для вывода о метеорите нужны сведения, что фрагмент пережил прохождение атмосферы и упал на поверхность. В условии этого нет, поэтому называть след метеоритом нельзя.

Ответ: наблюдается метеор — свечение метеорного тела в атмосфере.

Задача 2. Комета приближается к Солнцу. Укажите, какие изменения с ней происходят и в какую сторону направлен её хвост. Не следует определять направление хвоста только по тому, куда движется комета: на него влияет воздействие Солнца.

1. Сближаясь с Солнцем, комета получает больше тепла. Лёд на её поверхности испаряется, унося частицы пыли.
2. Выделившийся газ и пыль окружают ядро и формируют кому; часть вещества вытягивается в хвост. Так появление заметных частей кометы объясняется нагреванием, а не тем, что она просто летит быстрее.
3. Солнечное излучение и солнечный ветер воздействуют на газ и пыль и отталкивают их от Солнца. Поэтому хвост направлен преимущественно от Солнца, а не обязательно назад по траектории движения кометы.

Ответ: лёд испаряется, образуются кома и хвост; хвост направлен преимущественно от Солнца.

Задача 3. Земля ежегодно проходит через область пространства, содержащую частицы, оставленные кометой. Объясните, почему в это время наблюдается метеорный поток. Важно связать движение Земли со множеством отдельных вспышек в атмосфере.

1. Комета оставляет частицы вдоль своей орбиты, и в определённой области пространства они могут образовать скопление. Это не одно крупное тело, а множество небольших частиц.
2. Когда Земля пересекает эту область, частицы встречаются с атмосферой. Входящие тела нагреваются и вызывают световые явления — метеоры.
3. Множество метеоров, наблюдаемых при прохождении Земли через скопление, образует метеорный поток. Ежегодное пересечение той же области объясняет, почему он может повторяться каждый год.

Ответ: при ежегодном проходе Земли через кометные частицы многие из них входят в атмосферу и наблюдаются как метеоры, образуя повторяющийся поток.

Типичные ошибки

Называть метеором само твёрдое тело в космосе — ошибка: метеор означает свечение при прохождении тела через атмосферу. Её допускают, потому что в повседневной речи яркий след часто называют «падающей звездой», словно это сам объект. Проверь себя вопросом: речь о теле до встречи с атмосферой или о наблюдаемом свечении? В первом случае это метеорное тело, во втором — метеор.

Считать метеоритом любой метеор тоже неверно: световое явление не доказывает, что часть тела достигла Земли. Путают эти понятия, потому что они относятся к разным стадиям одного процесса. Чтобы проверить ответ, выясни, сказано ли об уцелевшем фрагменте и его падении на поверхность. Если таких сведений нет, называть явление метеоритом нельзя.

Утверждение, что хвост кометы всегда тянется позади неё, не учитывает воздействие Солнца. Так думают, когда представляют хвост как след от движения, однако газ и пыль направляются преимущественно от Солнца под действием излучения и солнечного ветра. Проверь положение кометы относительно Солнца: хвост ориентирован относительно него, а не только относительно траектории кометы. Поэтому его направление меняется по мере движения кометы по орбите.

Астероиды и кометы нельзя считать одинаковыми по составу и поведению. Их смешивают, потому что оба типа тел малы и обращаются вокруг Солнца, но у комет значительную роль играют лёд и испарение при нагревании. Проверь себя по признакам: у кометы при сближении с Солнцем могут появиться кома и хвост, а астероид обычно не проявляет такого поведения. Значит, одного общего признака «малое тело» недостаточно для определения объекта.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужно знать строение Солнечной системы, различать планеты и малые тела и представлять, что такое орбита. Знания о движении небесных тел помогают объяснить, почему Земля пересекает области с кометными частицами и откуда берутся повторяющиеся метеорные потоки. Действие солнечного излучения и солнечного ветра проясняет направление хвоста кометы. Эти представления пригодятся при изучении происхождения Солнечной системы, кратеров на планетах и спутниках и возможной опасности столкновения Земли с астероидами.

Что запомнить

• Астероиды — небольшие твёрдые тела; основная их часть сосредоточена между орбитами Марса и Юпитера.
• Кометы состоят преимущественно из льда, пыли и каменистого вещества.
• При приближении кометы к Солнцу возникают кома и хвост.
• Хвост кометы направлен преимущественно от Солнца.
• Метеор — свечение тела в атмосфере, а не само тело.
• Метеорит — фрагмент, достигший поверхности Земли.
• Метеорные потоки связаны с прохождением Земли через скопления частиц, оставленных кометами.