§ 11.4. Малые тела Солнечной системы. Границы Солнечной системы

Определения и обозначения

Астероид — небольшое каменное или металлическое тело, обращающееся вокруг Солнца. Большинство астероидов сосредоточено в области между орбитами Марса и Юпитера. Это определение помогает отличать такие тела от планет и понимать, где искать основную часть астероидов.

Комета — малое тело, содержащее лёд и пыль. При приближении к Солнцу нагрев заставляет лёд выделять газ и пылевые частицы, из которых формируются кома — окружающее ядро облако — и хвост. Состав кометы объясняет, почему она меняется при движении по орбите.

Метеороид — небольшое твёрдое тело в межпланетном пространстве. Метеором называют не само тело, а световое явление, которое возникает при его движении в атмосфере. Различие нужно, чтобы точно описывать путь объекта от космоса до возможного падения на поверхность.

Гелиопауза — граница области, где солнечный ветер уступает влиянию межзвёздной среды. Солнечный ветер представляет собой поток частиц от Солнца, поэтому эта граница показывает предел его заметного господства. Гелиопауза не совпадает с внешним краем облака Оорта и не обозначает окончание всей Солнечной системы.

Как это устроено

Малые тела отличаются от планет не только размерами: у них различаются состав, форма и история движения. Астероиды обычно каменные или металлические, а кометы богаты льдом и пылью. Поскольку многие из этих тел сохранили вещество ранней Солнечной системы, их изучение помогает исследовать материал, из которого формировались планеты.

Основная группа астероидов движется между Марсом и Юпитером. В этой области тела испытывают притяжение Солнца, но на их орбиты влияет и гравитация планет, особенно массивного Юпитера. Возмущения орбит мешали многим телам спокойно сближаться и объединяться в крупную планету; при этом столкновения и гравитационные взаимодействия могут менять орбиты отдельных малых тел.

Далеко от Солнца лёд в кометах остаётся холодным, поэтому газ и пыль почти не выделяются. При сближении с Солнцем поверхность нагревается, лёд переходит в газ, а вырвавшиеся частицы создают вокруг ядра кому и хвост. Давление солнечного излучения и поток частиц солнечного ветра отталкивают вещество, поэтому хвост направлен от Солнца, а не обязательно назад по траектории кометы.

Одно космическое тело можно назвать по-разному в зависимости от того, где оно находится и что наблюдает человек. В межпланетном пространстве это метеороид; при входе в атмосферу свечение ионизированного газа наблюдается как метеор. Если часть тела не сгорает и достигает поверхности Земли, упавший фрагмент называют метеоритом. Так различаются объект, явление и результат падения.

Внешние области Солнечной системы расположены на разных расстояниях от Солнца. За орбитой Нептуна находится пояс Койпера с множеством малых ледяных тел, а намного дальше располагается облако Оорта. Гелиопауза лежит там, где влияние солнечного ветра становится слабее влияния межзвёздной среды; поскольку облако Оорта простирается дальше, эти области нельзя считать одной и той же границей.

Малые тела и внешние области Солнечной системы

Сопоставляйте в таблице не только состав тел, но и их положение: пояс Койпера и облако Оорта — области, а гелиопауза — граница влияния солнечного ветра. Строки о метеороидах описывают последовательность от тела в космосе до возможного фрагмента на поверхности. Такое сравнение помогает не смешивать объекты, явления и области пространства.

Разбор задач

Астероид движется по орбите со средним радиусом 3 а.е. Сравните его расстояние от Солнца со средним расстоянием Земли от Солнца. Здесь а.е. — астрономическая единица, равная среднему радиусу земной орбиты.

1. Запишем, что среднее расстояние Земли от Солнца равно 1 а.е.
2. Сравним радиус орбиты астероида с земным: 3 а.е. ÷ 1 а.е. = 3.
3. Единицы сокращаются, поэтому полученное число показывает отношение расстояний, а не длину в километрах.

Ответ: среднее расстояние астероида от Солнца в 3 раза больше среднего расстояния Земли.

Комета приближается к Солнцу. Нужно объяснить, почему появляется хвост и в какую сторону он направлен. Для ответа проследим, что происходит со льдом и пылью при нагревании, а затем учтём действие Солнца на выброшенное вещество.

1. При сближении с Солнцем поверхность ядра кометы нагревается.
2. Лёд выделяет газ, который увлекает частицы пыли; вокруг ядра возникает кома, а из вещества формируется хвост.
3. Солнечное излучение и солнечный ветер воздействуют на газ и пыль, отталкивая их от Солнца.
4. Поэтому направление хвоста определяют относительно Солнца, а не направления движения кометы по орбите.

Ответ: хвост образуется из газа и пыли, выделяющихся при нагреве кометы, и направлен от Солнца.

Фрагмент космического тела вошёл в атмосферу, оставил светящийся след, а затем его часть упала на Землю. Назовите тело до входа в атмосферу, явление и упавший фрагмент. Важно не присваивать всему событию одно название: на каждом этапе используется свой термин.

1. До входа в атмосферу тело находилось в межпланетном пространстве, значит, это метеороид.
2. Световой след при движении в атмосфере — метеор; это название явления, а не космического тела.
3. Часть, пережившая прохождение через атмосферу и упавшая на поверхность Земли, называется метеоритом.

Ответ: до входа — метеороид, световое явление — метеор, упавший фрагмент — метеорит.

Типичные ошибки

Ошибка — называть метеоритом любое тело, летящее в космосе. Это происходит, когда путают название объекта до входа в атмосферу с названием его уцелевшего фрагмента. Проверьте себя вопросом: достигло ли тело поверхности планеты? Если нет, называть его метеоритом нельзя.

Ошибка — считать, что хвост кометы всегда тянется позади неё по направлению движения. Так можно подумать, если представлять хвост как след от перемещения тела. Но газ и пыль отталкиваются от Солнца излучением и солнечным ветром, поэтому проверяйте направление хвоста относительно Солнца.

Ошибка — отождествлять пояс Койпера и облако Оорта. Оба названия относятся к областям малых тел, поэтому их легко смешать, но пояс находится за орбитой Нептуна, а облако Оорта — значительно дальше. Чтобы проверить ответ, сравните расстояние и характер расположения каждой области.

Ошибка — считать гелиопаузу внешней границей всей Солнечной системы. Она ограничивает область господства солнечного ветра, а не область, где могут находиться связанные с Солнцем далёкие тела. Если в ответе гелиопауза названа концом облака Оорта, значит, смешаны разные границы.

Связь с другими темами

Для этой темы нужны знания о строении Солнечной системы, орбитах и гравитационном притяжении. Закон всемирного тяготения и законы Кеплера помогают объяснять, как движутся малые тела и почему их орбиты меняются под действием планет. Представления о кометах и метеороидах связывают тему с происхождением Солнечной системы и метеорными явлениями. Понятие гелиопаузы пригодится при изучении межзвёздной среды и границ влияния Солнца.

Что запомнить

• Астероиды — преимущественно каменные и металлические малые тела.
• Кометы содержат лёд и пыль; при приближении к Солнцу у них образуются кома и хвост.
• Хвост кометы направлен от Солнца.
• Метеороид находится в космосе, метеор — явление в атмосфере, метеорит достигает поверхности.
• Пояс Койпера расположен за орбитой Нептуна.
• Облако Оорта находится значительно дальше пояса Койпера.
• Гелиопауза ограничивает область господства солнечного ветра, но не всю Солнечную систему.