2. Астероиды и кометы

Определения и обозначения

Астероид — небольшое по сравнению с планетой небесное тело, обращающееся вокруг Солнца. Большинство астероидов движется в главном поясе между Марсом и Юпитером. Это определение помогает отличать астероиды от планет по размеру и от спутников по характеру движения.

Главный пояс астероидов — область Солнечной системы между орбитами Марса и Юпитера, где сосредоточена значительная часть известных астероидов. В нём находятся тела разных размеров, но ни одно из них не стало планетой. Положение пояса объясняет, где чаще всего обнаруживают астероиды.

Комета — небольшое небесное тело, состоящее преимущественно из льда, пыли и каменистого вещества и движущееся вокруг Солнца по вытянутой орбите. Главную твёрдую часть называют ядром. Такое строение объясняет появление у кометы газовой оболочки и хвоста при нагревании.

Кома и хвост кометы — газопылевая оболочка вокруг ядра и вытянутая часть кометы, возникающие при её приближении к Солнцу. Кома образуется из испаряющегося вещества, а хвост формируется под действием солнечного излучения и солнечного ветра. Поэтому эти детали особенно заметны возле Солнца и могут исчезать вдали от него.

Как это устроено

Астероиды и кометы называют малыми телами, потому что их размеры и массы значительно меньше планет, а сами они не имеют такого сложного строения и сильного влияния на движение всей Солнечной системы. Планеты обычно имеют почти округлую форму благодаря собственной гравитации, а небольшие тела часто сохраняют неправильные очертания. По составу астероиды чаще напоминают каменно-металлические обломки, тогда как кометы содержат много льда, смешанного с пылью и камнями.

Главный пояс сформировался из остатков вещества, из которого возникала Солнечная система. Частицы в этой области могли сталкиваться и объединяться, но рядом находился массивный Юпитер. Его гравитация сильно изменяла скорости и направления движения тел, поэтому устойчивое слияние в одну планету не происходило: вещество осталось набором многочисленных малых тел.

Большинство астероидов движется между Марсом и Юпитером, потому что именно там сохранилось много таких остатков. Однако гравитационные взаимодействия с планетами могут постепенно менять орбиты отдельных астероидов. Поэтому некоторые из них выходят из главного пояса, пересекают орбиты планет и сближаются с Землёй.

Ядро кометы представляет собой плотное тело из льда, пыли и каменистых частиц. Лёд делает комету особенно чувствительной к нагреванию, а вытянутая орбита приводит её из холодных далёких областей к Солнцу и обратно. Наклон такой орбиты может быть большим, потому что кометы движутся не только в области, где расположены орбиты планет.

При приближении к Солнцу поверхность ядра нагревается, и лёд переходит из твёрдого состояния непосредственно в газ. Выделившийся газ уносит пылевые частицы и образует кому вокруг ядра. Солнечное излучение и поток заряженных частиц действуют на газ и пыль, вытягивая их от Солнца, поэтому хвост не обязан совпадать с направлением движения кометы.

Сравнение астероидов и комет

Таблицу удобно использовать для сравнения сразу по нескольким признакам: составу, движению и внешнему виду. Если тело имеет вытянутую орбиту и при приближении к Солнцу образует кому и хвост, это характерные признаки кометы. Если заметны каменистая природа и отсутствие газовой оболочки, вероятнее всего, перед нами астероид.

Разбор задач

Задача 1. Объясните, почему большинство астероидов обнаруживают между орбитами Марса и Юпитера.

1. Определим область, о которой говорится в условии: это главный пояс астероидов.
2. Свяжем его появление с образованием Солнечной системы: между Марсом и Юпитером осталось вещество, не вошедшее в состав планеты.
3. Учтём влияние Юпитера. Его большая масса нарушала движение частиц и мешала им объединиться в крупное устойчивое тело.

Ответ: большинство астероидов находится между Марсом и Юпитером, потому что там сохранились остатки вещества, а гравитация Юпитера не позволила им собраться в одну планету.

Задача 2. Комета приближается к Солнцу. Опишите изменения её ядра и внешнего вида.

1. Сначала устанавливаем причину изменений: солнечное излучение нагревает поверхность ядра.
2. Затем лёд начинает испаряться, то есть переходить в газ, а вместе с газом высвобождаются пылевые частицы.
3. Газ и пыль образуют кому вокруг ядра, а солнечный ветер и излучение вытягивают часть вещества в хвост от Солнца.

Ответ: при приближении ядро нагревается, лёд испаряется, комета приобретает кому и хвост и становится заметнее.

Задача 3. На схеме показаны орбиты планет, астероида и кометы. Нужно определить комету по орбите и наблюдаемым признакам.

1. Сравниваем орбиты: у кометы она обычно сильно вытянута и может иметь большой наклон, а орбита астероида чаще ближе к области главного пояса.
2. Проверяем внешний вид тела при сближении с Солнцем: наличие газопылевой комы и хвоста указывает на испаряющийся лёд.
3. Объединяем признаки, потому что один только размер или яркость не всегда позволяет надёжно различить тела.

Ответ: кометой является тело с сильно вытянутой орбитой, у которого при приближении к Солнцу появляются кома и хвост.

Типичные ошибки

Все астероиды находятся только в главном поясе. Так думают из-за того, что там сосредоточено большинство известных астероидов. Проверка проста: нужно помнить о телах на других орбитах, в том числе сближающихся с Землёй.

Астероиды и кометы — одинаковые каменные тела. Ошибка возникает, если учитывать только твёрдое ядро кометы. Сверьте состав: у кометы много льда, который при нагревании выделяет газ и пыль.

Хвост указывает направление движения кометы. Орбитальное движение тела путают с действием солнечного ветра и излучения. Проверьте себя вопросом: куда направлен хвост относительно Солнца — обычно от него, а не обязательно назад по траектории.

Кома и хвост существуют у кометы всегда. На далёком расстоянии от Солнца нагрев недостаточен для заметного испарения льда. Поэтому нужно связывать появление этих признаков с приближением к Солнцу.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужно знать, что планеты и другие тела Солнечной системы движутся по орбитам под действием гравитационного притяжения. Эти знания помогают объяснить форму орбит астероидов и комет, а также изменение их движения при сближении с планетами. Без представления о силе тяготения трудно понять строение главного пояса.

Тема связана с происхождением и строением Солнечной системы. Она также продолжает изучение движения небесных тел и подводит к вопросу о малых телах, которые могут сближаться с Землёй. Наблюдение комет показывает, как солнечное излучение влияет на вещество в космосе.

Что запомнить

• Астероиды и кометы — малые тела Солнечной системы.
• Большинство известных астероидов сосредоточено в главном поясе между Марсом и Юпитером.
• Астероиды преимущественно состоят из каменистого и металлического вещества.
• Ядро кометы содержит лёд, пыль и каменистое вещество.
• При приближении к Солнцу комета нагревается, а её лёд испаряется.
• Кома и хвост образуются из газа и пыли, выделяющихся из кометы.
• Хвост кометы обычно направлен от Солнца.