§ 65 Малые тела Солнечной системы

Определения и обозначения

Астероид — небольшое каменное или металлическое небесное тело, обращающееся вокруг Солнца. В отличие от планеты, он значительно меньше, обычно имеет неправильную форму и не очистил свою орбиту от других тел. Это определение помогает отличить самостоятельное малое тело от крупного небесного тела планетного типа.

Комета — небольшое ледяное тело с примесью пыли. При приближении к Солнцу у неё появляются светящаяся кома и хвост, поэтому комету можно наблюдать не только как точку. Главное в определении — сочетание ледяного состава и временно возникающей оболочки.

Метеорное тело — фрагмент космического вещества, движущийся в межпланетном пространстве и намного меньший планеты. Оно может быть каменным, металлическим или смешанным по составу. Термин обозначает именно тело до входа в атмосферу, а не явление, которое видит наблюдатель.

Метеор — световое явление при прохождении метеорного тела через атмосферу, а метеорит — его остаток, достигший поверхности Земли. Поэтому метеор нельзя назвать космическим камнем: это наблюдаемая светящаяся полоса. Такое различие позволяет правильно описать весь путь тела от космоса до поверхности.

Как это устроено

Малые тела образовались из вещества, оставшегося после формирования Солнца и планет. В начале существования системы частицы сталкивались, слипались и снова разрушались, поэтому рядом с планетами сохранились небольшие каменные, металлические и ледяные объекты. Сейчас их движение определяет главным образом солнечное тяготение, а орбиты могут изменяться из-за притяжения планет и столкновений.

Основная часть астероидов находится между орбитами Марса и Юпитера, в области, которую называют поясом астероидов. Юпитер имеет большую массу и своим тяготением постоянно изменяет движения находящихся рядом тел. Из-за таких возмущений астероидам было трудно медленно объединиться в одну планету: столкновения чаще разрушали или рассеивали их, чем приводили к устойчивому росту.

Комета состоит из твёрдого ядра, содержащего лёд, замёрзшие газы и пыль. Далеко от Солнца ядро почти не изменяется, потому что температура слишком мала для активного испарения. При приближении нагрев вызывает переход льда и газов в пар, вокруг ядра возникает газопылевая кома, а часть вещества вытягивается в хвост.

Хвост направлен от Солнца, потому что на газ и пылевые частицы действуют солнечное излучение и солнечный ветер — поток заряженных частиц. Эти воздействия отталкивают вещество от Солнца, даже если сама комета в этот момент движется по другой части орбиты. Поэтому хвост не обязан находиться позади кометы: его направление определяется положением относительно Солнца, а не только направлением движения.

При входе метеорного тела в атмосферу сопротивление воздуха резко нагревает его поверхность. Тело начинает светиться — возникает метеор, затем оно может разрушиться на части или испариться. Если достаточно крупный и прочный остаток не успеет полностью сгореть, он достигнет поверхности как метеорит.

Сравнение малых тел и связанных с ними явлений

Таблицу удобно читать по строкам, если нужно описать один объект полностью. По столбцам можно сравнить, например, состав кометы и астероида или метеор и метеорит. Особенно полезно отделять название тела от названия явления, которое возникает при его движении в атмосфере.

Разбор задач

Задача 1. Распределение описаний

Даны четыре описания: каменное тело на орбите между Марсом и Юпитером, тело с хвостом около Солнца, светящаяся полоса в ночном небе и камень, найденный после падения. Нужно определить, к каким объектам они относятся.

Решаем по главным признакам описаний.

1. Каменное тело, обращающееся вокруг Солнца между Марсом и Юпитером, — астероид.
2. Ледяное тело с хвостом около Солнца — комета.
3. Светящаяся полоса в атмосфере — метеор.
4. Камень, оставшийся после падения на поверхность, — метеорит.

Ответ: описания соответствуют астероиду, комете, метеору и метеориту именно в указанном порядке. При решении нужно сначала определить, говорится ли о теле или о явлении. Наличие хвоста указывает на нагрев кометы, а найденный на Земле остаток — на метеорит.

Задача 2. Хвост кометы

Объясните, почему у одной и той же кометы хвост появляется при приближении к Солнцу и направлен от него. Нужно связать наблюдаемые признаки с изменением состояния вещества ядра.

Рассуждаем последовательно.

1. При приближении к Солнцу ядро получает больше энергии и нагревается.
2. Лёд и замёрзшие газы испаряются, из ядра выделяются газ и пыль.
3. Вокруг ядра образуется кома, а солнечное излучение и солнечный ветер уносят часть вещества от Солнца.
4. Так формируется хвост, направление которого определяется воздействием Солнца, а не движением кометы по орбите.

Ответ: хвост появляется из-за нагревания и испарения вещества ядра. Он направлен от Солнца под действием излучения и солнечного ветра. Поэтому хвост может не совпадать с направлением движения кометы.

Задача 3. Падение метеорного тела

Метеорное тело входит в атмосферу Земли. Требуется определить, какие явления произойдут и при каком условии на поверхности появится метеорит.

Используем последовательность превращений тела.

1. При движении в плотных слоях атмосферы тело испытывает сопротивление воздуха и нагревается.
2. Нагретая поверхность начинает светиться, поэтому наблюдается метеор.
3. Тело может разрушиться на части или полностью испариться.
4. Если достаточно прочный остаток переживёт прохождение атмосферы и упадёт на Землю, он станет метеоритом.

Ответ: сначала возникают нагревание и свечение, затем возможны разрушение и испарение. Метеорит образуется только при достижении остатками поверхности Земли. Если тело полностью сгорело в атмосфере, метеорита не будет.

Типичные ошибки

Ошибка 1. Метеором называют само космическое тело. Так происходит из-за привычки называть одним словом весь процесс, но метеор — только свечение в атмосфере. Проверьте себя: если речь идёт о камне до входа в атмосферу, это метеорное тело.

Ошибка 2. Считают, что хвост всегда остаётся позади кометы. Такое представление связано с обычным движением предметов, однако хвост формируют солнечное излучение и ветер. Проверьте направление: оно должно быть от Солнца.

Ошибка 3. Астероид путается с кометой. Причина — оба объекта обращаются вокруг Солнца, но астероид обычно каменный или металлический, а комета содержит много льда и при нагревании образует кому и хвост. Сравните состав и наличие оболочки.

Ошибка 4. Утверждают, что любое метеорное тело становится метеоритом. Многие тела полностью сгорают или разрушаются в атмосфере. Проверьте условие: метеорит появляется только при достижении поверхности остатками тела.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания о строении Солнечной системы, движении небесных тел по орбитам и действии силы тяготения. Именно тяготение удерживает малые тела на орбитах вокруг Солнца и влияет на изменение их движения.

Объяснение комы и хвоста связано с температурой, испарением и свойствами газа. Описание метеора опирается на понятия механического движения, сопротивления воздуха и взаимодействия излучения с веществом.

Эти знания пригодятся при изучении происхождения Солнечной системы, космических опасностей и способов наблюдения небесных тел. По движению малых тел учёные получают сведения о строении и прошлом Солнечной системы.

Что запомнить

• Астероиды — малые каменные или металлические тела, обращающиеся вокруг Солнца.
• Большинство астероидов находится в области между Марсом и Юпитером.
• Комета состоит главным образом из льда, замёрзших газов и пыли.
• При приближении к Солнцу у кометы образуются кома и хвост.
• Хвост кометы направлен от Солнца.
• Метеор — световое явление в атмосфере, а метеорит — остаток тела, упавший на Землю.