§ 16. КАРЛИКОВІ ПЛАНЕТИ ТА МАЛІ ТІЛА СОНЯЧНОЇ СИСТЕМИ

1. Карликові планети. Пояс Койпера, хмара Оорта. У серпні 2006 р. на Асамблеї Міжнародного астрономічного союзу було прийнято нове визначення планети і вперше введено поняття карликова планета.

Карликовими планетами вважають об’єкти, що обертаються навколо зорі, мають гідростатично рівноважну форму (кулясту) і не є супутниками планет.

До серпня 2006 р. Плутон, який відкрив Клайд Томбо (1906-1997) у 1930 р., вважався дев’ятою планетою Сонячної системи.

Однак за динамічними і фізичними характеристиками він істотно відрізнявся від інших планет. У 1978 р. у Плутона відкрито супутник – Харон. Його діаметр становить 1205 км, ледве більше за половину діаметра Плутона, а співвідношення мас становить 1 : 8. Деякі астрономи зараховували Харон до супутників, інші – систему Плутон-Харон вважали подвійною планетою.

Мал. 3.37. Порівняльні розміри Землі та деяких карликових планет

Відповідно до рішення Міжнародного астрономічного союзу, відмінність подвійної планети від системи планета-супутник (наприклад, Земля-Місяць) полягає у розміщенні барицентра – загального центра мас. У першому випадку цей центр перебуває у відкритому космосі, у другому – усередині основної планети, що має супутники.

Стало очевидним, що Плутон – лише один з найбільш великих відомих на цей час об’єктів поясу Койпера, принаймні один з об’єктів (Ерида) поясу є більшим тілом, ніж Плутон (мал. 3.37).

Пояс Койпера – це дископодібна область крижаних об’єктів за орбітою Нептуна – у мільярдах кілометрів від Сонця. Плутон та Ерида є найвідомішими із цих крижаних світів (там можуть бути ще сотні крижаних карликів). Пояс Койпера і хмара Оорта є «домом» для тіл, що обертаються навколо Сонця.

Відомі астероїди і комети в обох областях значно менші, ніж Місяць. Поясом Койпера є кільце, яке починається за орбітою Нептуна на відстані приблизно від 30 до 60 а. о.

Хмара Оорта є сферичною оболонкою, що займає простір на відстані від 50 до 100 тисяч а. о. (до 1 св. р.). Це становить майже чверть відстані до Проксіми Центавра – найближчої до Сонця зорі. Пояс Койпера та розсіяний диск – дві інші відомі області транснептунових об’єктів, у тисячу разів менші за хмару Оорта. Зовнішня межа хмари Оорта визначає гравітаційний кордон Сонячної системи – сферу Гілла, яка розраховується для Сонячної системи у 2 св. роки.

Деякі карликові планети в межах поясу Койпера мають тонкі атмосфери, які руйнуються, коли їхні орбіти несуть їх на найдальшу відстань від Сонця. Кілька карликових планет у поясі Койпера мають крихітні супутники. Не існує відомих кілець навколо астероїдів у будь-якій ділянці простору. Пояс Койпера і хмару Оорта названо на честь астрономів Джерарда Койпера (1905-1973) і Яна Оорта (1900-1992), які передбачили їхнє існування в 1950-х роках.

Планети і карликові планети – це два різних класи об’єктів Сонячної системи. Крім Плутона, карликовими планетами вважають Харон, «колишні» астероїди Цереру, Весту, Палладу, розміщені між орбітами Марса і Юпітера, і об’єкти поясу Койпера – Ериду, Седну та ін., що перебувають ще далі від Сонця, ніж Плутон.

Джерард Койпер

На думку астрономів, в області поясу Койпера є десятки карликових планет, подібних до Плутона, але їхнє відкриття – справа часу.

2. Астероїди. Усі інші об’єкти, крім карликових планет, які обертаються навколо Сонця і не є супутниками, називають малими тілами Сонячної системи. До цього типу належить більшість астероїдів, які розміщуються між Марсом і Юпітером, а також транснептунові об’єкти поясу Койпера, комети і всі інші тіла, що обертаються навколо Сонця.

Після 1801 р. між орбітами Марса і Юпітера було виявлено кілька карликових планет і безліч астероїдів.

Астероїд (мала планета) — мале тіло Сонячної системи, що має неправильну форму і перебуває на геліоцентричній орбіті.

До початку XX ст. було виявлено близько 500 астероїдів, діаметри яких становлять десятки кілометрів. У наш час в базі даних Центру малих планет налічується близько 100 млн об’єктів, у більше як 600 тис. визначено орбіти і їм надано сталий номер. Близько 18 тис. з них мають офіційно затверджені назви. Дослідники припускають, що в головному поясі астероїдів має бути від 1,1 до 1,9 млн об’єктів, що мають розміри понад 1 км у діаметрі.

Астероїди вважають залишками протопланетного диска, що утворився після формування Сонячної системи. Сумарна маса оцінюється лише як 0,1 маси Землі. Нові астероїди відкривають щороку. Значна частина (98 %) астероїдів рухається в площинах, близьких до екліптики, по орбітах з малим ексцентриситетом, розміщуючись між орбітами Марса і Юпітера на відстані 2,2-4,5 а. о. від Сонця. Навколо Сонця астероїди рухаються в той самий бік, що й планети. Область простору між орбітами Марса і Юпітера, де розміщена більшість астероїдів, називають головним поясом астероїдів (мал. 3.38).

За однією з гіпотез, астероїди є залишками існуючої колись безлічі планетезималей (планетезималь – небесне тіло на орбіті навколо зорі, що утворюється в результаті поступового осідання на ньому менших об’єктів та частинок). Процес формування їх у планету колись припинився через збурення з боку гіганта Юпітера, що швидко обертається. У результаті цього об’єднання речовини змінилося на подрібнення. Збурення планет-гігантів змінюють орбіти астероїдів, змушуючи їх зіштовхуватися один з одним, з планетами і їхніми супутниками. Згідно з іншою версією, астероїди виникли в результаті руйнування гіпотетичної планети, що перебувала між Марсом і Юпітером.

Мал. 3.38. Схема розміщення поясу астероїдів у Сонячній системі

У 1951 р. французький астроном Джерард Койпер передбачив існування поясу астероїдів за орбітою Нептуна. Теоретично цей пояс має міститися на відстані 35-50 а. о. від Сонця. Можливо, це залишок первісної туманності, з якої сформувалася Сонячна система. Сумарна маса тіл поясу Койпера порівнянна з масою Землі.

Уперше сфотографував поверхню астероїдів міжпланетний космічний апарат «Галілео». Наближаючись до Юпітера, він сфотографував астероїди Гаспра та їда із супутником Дактиль (мал. 3.39).

Першу вдалу посадку на поверхню астероїда зробив космічний апарат NEAR 12 лютого 2001 р. Астероїд Ерос виявився кам’янистим тілом неправильної форми розмірами 33 х 13 х 13 км і густиною 2700 кг/м 3 , близькою до густини порід земної кори. Поверхня астероїда вкрита пилом, всіяна кратерами і валунами (діаметром до 100 м).

Нині у Сонячній системі на відстані, що не перевищує 100 а. о., перебуває близько 1 млн малих тіл розмірами до 1 км. Орбіти астероїдів збільшують свій ексцентриситет до 0,8 через гравітаційні сили з боку планет-гігантів. Через це деякі астероїди проникають усередину орбіт Марса, Землі і навіть Меркурія. Такі небесні тіла можуть зіштовхуватися із Землею не рідше ніж раз в 20 млн років. Існує не менше як 200 тис. астероїдів діаметром 100 м і більше, орбіти яких можуть перетинати орбіту Землі. Імовірність зіткнення з таким тілом – приблизно 1 раз на 5 тис. років, при цьому на Землі утвориться кратер діаметром близько 1 км.

Мал. 3.39. Астероїд Іда із супутником Дактиль

31 жовтня 2015 р. приблизно о 19:00 за київським часом на небезпечно близькій відстані від Землі (486 тис. км, у 1,3 раза далі від відстані до Місяця) пролетів астероїд. Тому в багатьох країнах, у тому числі і в Україні, створено служби спостереження за небезпечними астероїдами, щоб у випадку загрози для Землі від якого-небудь з них провести роботу зі зміни орбіти або його знищення. Спочатку астероїдам давали імена міфологічних богинь, потім – жіночі імена. Коли вони закінчились, астероїди стали називати на честь відомих учених різних країн. Серед астероїдів є такі, назви яких пов’язані з Україною, – Житомир, Одеса, Херсон, Кобзар, Сковорода, Всехсвятський, Чурюмов, Яцків та ін. Найвідоміші астероїди: Паллада, Юнона, Веста, Ерос, Амур, Гідальго, Ікар.

3. Метеорити. У міжпланетному просторі рухається величезна кількість кам’яних і залізних тіл, найрізноманітніших за розмірами, формою і хімічним складом. Ці тіла одержали назву метеоритні тіла. Коли таке тіло вторгається в атмосферу Землі з космічною швидкістю в результаті тертя об повітря воно нагрівається, починає плавитися і світитися – на небі з’являється яскрава вогненна куля. Це явище одержало назву болід (від грец. βολίς – «метальний спис»). У нічний час болід яскраво висвітлює місцевість на десятки й сотні кілометрів навколо. Дуже яскраві боліди видно навіть удень при повному сонячному освітленні. За вогненною кулею вздовж її траєкторії залишається слід у вигляді світіння іонізованих молекул повітря і закінчується струменями пилу. Пил – це продукти руйнування метеоритного тіла під час його руху в атмосфері, тому що під час польоту з величезною швидкістю тіло нагрівається до кількох тисяч градусів. Речовина на його поверхні безупинно розплавлюється і частково випаровується: зривається потоками повітря й розприскується у вигляді дрібних крапель. Вони й становлять пиловий слід боліда. Наростаюче згущення повітря створює навколо метеоритного тіла ударну хвилю. Вона спричиняє такі звукові явища – гуркіт і гул.

Уцілілий від повного руйнування залишок метеоритного тіла падає на поверхню Землі. Це і є метеорит. Метеорити є уламками небесних тіл Сонячної системи. Метеоритне тіло, що має величезну початкову масу десятки й сотні тисяч тонн, проходить усю товщу атмосфери, зберігаючи космічну швидкість – кілька кілометрів за секунду. У результаті удару відбувається вибух і утворюється метеоритний кратер. Він може мати розміри від кількох метрів до 100 км. Найвідоміший Арізонський кратер має діаметр 1200 м, глибину 180 м і висоту вала близько 50 м (мал. 3.40). Можливо, він з’явився 30 тис. років тому. Сьогодні виявлено понад 180 астроблем – зоряних ран (як їх образно називають учені), які знаходяться на всіх земних континентах. На території України, поблизу Вінниці, є зоряна рана, яка має назву Іллінецька астроблема. Після падіння метеорита, що сталося кілька мільйонів років тому, утворився гігантський кратер діаметром 5 км.

Бовтиський кратер було виявлено у 2002 р. в околицях Кропивницького. Діаметр кратера 24 км, глибина – понад 500 м. Зона розльоту викинутих порід вкриває всю Центральну Україну, сягає Криму, Румунії та Росії.

Усі метеорити за складом діляться на три основних класи: кам’яні, залізокам’яні й залізні. Кам’яні метеорити близькі за хімічним складом до земних гірських порід: містять оксиди заліза, кремнію, магнію. Близько 90 % кам’яних метеоритів містять хондри – сферичні частинки розміром від мікроскопічних зерен до горошини. Такі кам’яні метеорити називають хондритами, інші кам’яні метеорити – ахондритами.

Найбільший метеорит виявлено в 1920 р. біля населеного пункту Гоба в Південно-Західній Африці. Це залізний метеорит масою близько 60 т. Метеорит Княгиня знайдено в 1866 р. у Закарпатській області, його маса становить 500 кг, частину показано на малюнку 3.41.

Мал. 3.40. Метеоритний кратер в Арізоні (США)

Мал. 3.41. Частина метеориту Княгиня

В Україні було знайдено всього 43 метеорити. Останній з них – залізний метеорит Верхній Салтів масою 9,5 кг – знайшли у 2001 р. під час розкопок стародавнього хазарського поселення у Харківській області.

4. Комети. Про комети – «хвостаті зорі» – було відомо з давніх часів. Перші китайські записи про комети датуються III тисячоліттям до н. е. Віддалені від Сонця комети мають вигляд слабких туманних об’єктів. Наближаючись до Сонця, вони стають яскравішими, збільшуються у розмірах, у них з’являється хвіст, спрямований у протилежний бік від Сонця.

За всю історію людства спостерігалося близько 3500 комет. Зареєстровано в каталогах близько 1000 таких малих тіл Сонячної системи й визначено елементи їхніх орбіт. Майже всі комети рухаються по витягнутих орбітах з ексцентриситетом, близьким до одиниці. Комети поділяються на короткоперіодичні (з періодом обертання менше як 200 років) і довгоперіодичні. Першу періодичну комету виявив англійський астроном Едмунд Галлей (1656-1742).

Він обчислив орбіти 24 яскравих комет. Аналізуючи свій кометний каталог, Галлей помітив подібність елементів орбіт комет 1531, 1607 й 1682 років і припустив, що це послідовне повернення тієї самої комети, що рухається по сильно витягнутій еліптичній орбіті з періодом майже 76 років. Відповідно до пророкування Галлея її виявили в 1758 р. За цією кометою закріпилася назва комета Галлея (мал. 3.43). Вона рухається по орбіті з більшою піввіссю а = 17,94 а. о. у напрямку, протилежному до руху Землі. У будові комети виділяють такі елементи (мал. 3.42): ядро, кома, голова і хвіст.

Ядро комети – це невелике тверде крижане тіло, що включає тугоплавкі частинки та органічні сполуки. До 80 % ядра комети складається з водяного льоду, а також із замерзлого вуглекислого газу, чадного газу, метану, аміаку та вкраплених у лід металевих частинок. Є в кометних льодах і більш складні речовини, аж до амінокислот. За результатами досліджень, виконаних космічними апаратами, наприклад, ядро комети Галлея є монолітним тілом неправильної форми розмірами 16 х 8 км, масою 3 • 10 14 кг і малою густиною близько 600 кг/м 3 .

Мал. 3.42. Будова комети

Мал. 3.43. Комета Галлея (1985 р.)

При наближенні до Сонця (на відстані кількох а. о.) у комети утворюється голова. Вона виникає в результаті нагрівання ядра, випаровування і виділення з його поверхні газів і пилу. Видимі діаметри голів комет з наближенням до Сонця сягають розмірів 10 4 -10 6 км. Під дією тиску сонячного випромінювання на гази, що оточують голову комети, утворюється хвіст. Хвости яскравих комет тягнуться на сотні мільйонів кілометрів. Наприклад, хвіст комети Хякутаке (комета C/1996 B2 (Hyakutake) – довгоперіодична комета, яку відкрив у 1996 р. японський астроном-аматор Юдзі Хякутаке) тягнеться приблизно на 300 млн км. Густина частинок у хвостах комет дуже мала, її можна порівняти з міжпланетним середовищем.

Залежно від форми, кометні хвости діляться на кілька типів:

• 1. Хвіст утворюється при прискоренні сонячним вітром кометних йонів і спрямований у бік, протилежний до Сонця.
• 2. Хвіст трохи зігнутий і складається з пилинок, що мають розмір до десятків мікрометрів.
• 3. Хвіст, що складається з більшого пилу, сильно зігнутий під впливом магнітного поля.
• 4. «Антихвіст» – викидання з голови комети, спрямоване прямо до Сонця.

Кожне повернення комети до Сонця не проходить безслідно. Ядро комети втрачає близько 1/1000 своєї маси. Тому, наприклад, час існування комети Галлея близько 20 тис. років. Але комети можуть існувати й менше часу, тому що вони піддаються руйнуванням унаслідок внутрішніх напружень, що виникають через нагрівання їх Сонцем або приливним впливом Сонця і Юпітера. Гинуть комети також при зіткненні з планетами й метеоритними тілами. Документально зареєстровано понад 30 комет, що розпалися на окремі компоненти на очах спостерігачів. Так, у 1992 р. комета Шумейкерів-Леві зблизилася з Юпітером. У результаті потужного гравітаційного впливу вона роздрібнилася на 22 уламки. Через 2 роки, обігнувши по орбіті Юпітер, уламки увійшли в атмосферу планети зі швидкістю 60 км/с (мал. 3.44). У результаті виникли гігантські вихрові темні утворення, порівнянні за розмірами з розмірами Землі.

Існує імовірність зіткнення ядер комет із Землею.

Українська вчена в галузі небесної механіки, докторка фізико-математичних наук Олена Казимирчак—Полонська (1902-1992) основні наукові праці присвятила вивченню руху комет. Особливу увагу приділяла короткоперіодичним кометам: встановила, що характерними закономірностями руху таких комет є їхнє зближення з великими планетами (передусім з Юпітером). Дослідила рухи 35 короткоперіодичних комет різних планетних сімейств, визначила типи змін кометних орбіт. Обґрунтувала гіпотезу захоплення короткоперіодичних комет великими планетами і розрахувала загальні закономірності кометних орбіт. У 1978 р. планету № 2006, яку відкрили у Кримській астрофізичній обсерваторії, назвали Полонська. А між Сатурном і Ураном мчить у просторі пояс астероїдів Казимирчак-Полонської.

Мал. 3.44. Падіння уламків комети Шумейкерів-Леві на Юпітер

Олена Казимирчак-Полонська

5. Метеори та метеорні потоки. Під час руху навколо Сонця комети розпадаються. Уздовж їхніх орбіт витягаються шлейфи пилу, які можуть перетинати земну орбіту. Частинки, входячи з величезною космічною швидкістю в атмосферу Землі, згоряють, утворюючи світлий слід (у народі кажуть: упала зоря). Це явище називають метеором (мал. 3.45). Саму частинку називають метеорним тілом.

Розміри метеорних тіл, що спричиняють явище метеора, від кількох мікронів пилинок (тоді їх можна спостерігати тільки в телескоп) до кількох сантиметрів (дають дуже яскраве світіння). За деякими оцінками, входження в атмосферу Землі метеорної речовини становить близько 50 тис. тонн у рік.

Близько 1 % метеорних тіл, що стикаються із Землею, прилітають з міжзоряного простору. Метеорні тіла влітають у земну атмосферу зі швидкістю від 11 до 72 км/с, натрапляючи на своєму шляху на сильно і швидко зростаючий опір повітря. Поверхня метеорного тіла розігрівається до кількох тисяч градусів і перетворюється в розпечений газ, що йонізує навколишні молекули повітря. У результаті чого спостерігач на Землі бачить світлий вогняний слід.

Світіння метеорного тіла починається на висоті 120 км і зникає на висоті 60-80 км від поверхні Землі, коли тіло повністю випаровується в земній атмосфері. Весь політ метеорного тіла триває від десятих часток до кількох секунд. Час спостереження явища метеора залежить від швидкості метеорного тіла.

Властивості й природу метеорної речовини допомагають вивчати візуальні, фотографічні, спектральні й радіолокаційні спостереження. Дослідження показали, що весь комплекс метеорної речовини ділиться на випадкові метеорні тіла й метеорні частинки, що належать до метеорних роїв.

Метеорні тіла, що з’являються в певну пору року й падають десятками за годину, належать до метеорних потоків, або зоряних дощів. Метеорні потоки спостерігаються, коли Земля перетинає орбіту метеорного рою. Метеори кожного потоку рухаються у просторі майже паралельними траєкторіями, але нам здається, що вони вилітають з однієї точки. Саме цю точку й називають радіантом (мал. 3.46).

Метеорний потік має назву того сузір’я або зорі, поблизу яких перебуває радіант, наприклад Драконіди, Оріоніди тощо. Серед метеорних потоків трапляються такі, інтенсивність яких з року в рік не змінюється. Це значить, що метеорні частинки розподілено майже рівномірно вздовж орбіти рою. Найбільш відомим таким потоком є потік Персеїдів, що спостерігається щорічно в серпні.

Один раз в 33 роки спостерігаються метеорні дощі з радіантом у сузір’ї Лева, коли Земля зустрічається з найгустішою частиною рою. Цей рій спричиняє метеорний потік Леоніди (мал. 3.47), що спостерігається в середині листопада. Орбіта цього метеорного рою практично збігається з орбітою комети 1866 I. Отже, точно встановлено походження метеорних роїв. Комета, руйнуючись, породжує метеорний рій.

Мал. 3.45. Яскравий метеор

Мал. 3.46. Радіант метеорного потоку

Мал. 3.47. Метеоритний дощ потоку Леоніди пройшов у 2001 р. в Японії. Це зображення – композиція із 34 фото, які було отримано менш ніж за 2 хв

ЗАПИТАННЯ ДО ВИВЧЕНОГО

• 1. Що розуміють під карликовою планетою? Які карликові планети ви знаєте?
• 2. Які небесні об’єкти називають малими тілами?
• 3. Чому в астероїдів немає атмосфер? Яка форма й розміри більшості астероїдів? Чи існує небезпека зіткнення Землі з астероїдом?
• 4. Які, на вашу думку, причини утворення поясу астероїдів між орбітами Марса та Юпітера?
• 5. Як можна на зоряному небі відрізнити астероїд від зорі?
• 6. Який найбільший метеоритний кратер виявили на території України?
• 7. Чому хвости комет спрямовані в бік, протилежний від Сонця? Що є ядром і хвостом комети? Який зв’язок комет з метеорами й астероїдами?

3. Карликові планети. Пояс Койпера, хмара Оорта. Малі тіла Сонячної системи — астероїди, комети, метеороїди

Карликові планети. Так називають досить великі тіла Сонячної системи, настільки великі, що власна гравітація надала їм рівноважної форми, наближеної до кулястої. Але на відміну від решти планет, маса карликових значно менша, тому їм не вдалося «розчистити» околиці своєї орбіти від інших подібних тіл.

Уперше цей новий клас тіл Сонячної системи визначили у серпні 2006 р. на Асамблеї Міжнародного Астрономічного Союзу (МАС) у Празі. Також тоді було змінено статус Плутона, який до цього вважали дев’ятою планетою Сонячної системи: відтоді він став першою планетою-карликом.

У 1930 р. в Ловеллській обсерваторії (США) Клайд Томбо відкрив невідому планету, що обертається навколо осі в зворотному напрямку. Вона отримала назву Плутон (рис. 3.1). У 1978 р. астрономи звернули увагу на те, що на світлині Плутона видно невеликий виступ на його дискові. Продовжуючи спостереження, учені виявили у Плутона супутник, який отримав назву Харон. Деякі астрономи вважають Харон супутником, інші називають Плутон і Харон подвійною планетою (адже у них періоди обертання навколо осі й відносно один одного є однакові). Пізніше у Плутона були виявлені ще 4 супутники.

Рис. 3.1. Плутон

Аналізуючи орбіти комет, у 1951 р. астроном Дж. Койпер передбачив існування за Нептуном поясу астероїдів, який назвали поясом Койпера. Астрономічні спостереження за допомогою сучасних телескопів підтвердили цю гіпотезу у 1990 р., коли за Плутоном почали відкривати нові об’єкти. З наукової точки зору стало очевидним, що Плутон більше схожий на них, ніж на решту планет Сонячної системи, причому один із виявлених об’єктів (Ерида) є навіть більшим за Плутон.

Нині до переліку найбільших і найвідоміших карликових планет відносять Ериду, Цереру, Плутон, Гаумеа, Макемаке (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Найбільші карликові планети у порівнянні із Землею

Дізнайтеся більше, чому Плутон було вилучено з переліку класичних планет Сонячної системи.

Хмара Оорта. Гіпотетична хмара Оорта — сферична хмара крижаних об’єктів, яка є джерелом довгоперіодичних комет. Передбачувана відстань до зовнішніх меж хмари Оорта від Сонця становить від 50 000 а. о. (≈ 1 св. рік) до 100 000 а. о. (1,87 св. років). Вважається, що об’єкти, які складають хмару, сформувалися біля Сонця і були розсіяні далеко в космос гравітаційними ефектами планет-гігантів на ранньому етапі розвитку Сонячної системи.

Малі тіла Сонячної системи. По різним орбітам навколо Сонця, окрім карликових планет, обертається ще чимало дрібних об’єктів, що не є супутниками. Вони названі малими тілами Сонячної системи. До цього типу космічних тіл належать об’єкти поясу Койпера, астероїди (малі планети), комети, метеороїди (або меторитні тіла), космічний пил і газ.

Астероїди. Перший астероїд (від грец. asteroid — зореподібний) відкрив італійський астроном Джузеппе Піацці. У січні 1801 р. він побачив слабку зорю, яка наступного вечора трохи перемістилася. Новій планеті дали назву Церера (рис. 3.3). За нею почали уважно спостерігати — вона виявилася невеликою, навіть меншою, ніж Місяць. Яке ж було здивування астрономів, коли за кілька років недалеко від Церери виявили ще одну малу планету — її назвали Палладою. Ці обидва космічні об’єкти, що оберталися навколо Сонця на відстані 2,8 а. о., назвали малими планетами, або астероїдами. Потім були відкриті Юнона і Веста. З-поміж усіх відкритих на той час малих планет діаметр Церери виявився найбільшим (близько 960 км), тож згодом її віднесли до класу планет-карликів.

Рис. 3.3. Церера

На вересень 2017 р. було зареєстровано близько 1 млн астероїдів (рис. 3.4). Найменші з них мають діаметр лише кілька десятків метрів. У телескопи диски цих тіл розрізнити неможливо — вони мають вигляд світлих точок. Сумарна маса всіх астероїдів не перевищує 0,1 маси Місяця.

Рис. 3.4. Астероїд-433 «Ерос» має вигляд велетенського сідла завдовжки 33 км. Космічний апарат NEAR, здійснивши у 2001 р. посадку на поверхню астероїда в улоговині поблизу центра, виявив, що його сіра поверхня вкрита шаром реголіту і схожа на поверхню Місяця

Виявленим астероїдам надають порядковий номер і назву, яку пропонує автор відкриття (так, за номером 1790 зареєстрований астероїд Україна). Часто нові космічні тіла називають на честь країн, міст та видатних особистостей. Українські астрономи також уславили нашу країну та видатних співвітчизників: навколо Сонця обертаються астероїди Київ, Полтава, Кобзар, Каменяр, Сковорода, Довженко, Нарбут та ін.

Для допитливих

Орбіти двох відомих численних груп астероїдів — Греки й Троянці — унікальні тим, що розташовані у вершинах рівнобічних трикутників, сторони яких дорівнюють відстані від Юпітера до Сонця. Період обертання цих астероїдів навколо Сонця збігається з періодом обертання Юпітера.

Комети отримали свою назву від грец. cometos — хвостата чи волохата (зоря). Це відносно невеликі небесні тіла, що мають туманний вигляд і обертаються навколо Сонця по подовжених еліптичних орбітах. Саме тому їх можна побачити лише у стислі періоди зближення із Сонцем.

Рис. 3.5. Комета Чурюмова-Герасименко

Комети є залишками космічної речовини, з якої утворилися планети. За традицією кометі дають назву на честь тих астрономів, які перші побачили її на небі (рис. 3.5, 3.6, 3.7). За оцінками вчених, на далеких «околицях» Сонячної системи в хмарі Оорта сконцентровано близько 10 12 -10 13 комет, які обертаються навколо Сонця на відстанях 3-160 тис. а. о.

Рис. 3.6 Комета Галлея

Найзнаменитішою кометою є комета Галлея. Директор Гринвіцької обсерваторії Е. Галлей уперше визначив орбіту комети, яку було видно у 1682 р. Для цього він вивчив стародавні літописи і звернув увагу на те, що одна з комет з’являлася на небі з постійним періодом 76 років. За допомогою третього закону Кеплера Галлей визначив велику піввісь орбіти α = 17,94 а. о. та передбачив її появу у 1758 р. Останній раз комету Галлея спостерігали у 1986 р., а наступний її приліт до Землі очікується у 2062 р.

Рис. 3.7. Комета Гейла-Боппа

Головна складова комети — її ядро (рис. 3.8). Відповідно до гіпотези відомого американського дослідника комет Ф. Л. Уіппла, кометне ядро являє собою крижану брилу, що складається із суміші замерзлої води й заморожених газів із вкрапленням тугоплавких кам’янистих та металевих частинок. У міру наближення комети до Сонця лід ядра комети починає випаровуватися. Навколо ядра утворюється протяжна газова оболонка, що світиться, — кома. Разом із ядром вони утворюють голову комети. Подальше зближення комети із Сонцем приводить до того, що її голова набуває овальної форми, потім подовжується, а з неї утворюється хвіст, що складається з пилу і газу.

Рис. 3.8. Ядро комети Галлея на відстані кількох тисяч кілометрів

Довжина хвоста комети іноді простягається на мільйони або сотні мільйонів кілометрів, причому напрямок хвоста в результаті дії сонячного вітру змінюється таким чином, що він весь час відхиляється у протилежний від Сонця бік. Здається, що хвіст до Сонця не притягується, а навпаки, відштовхується. Зазвичай хвіст комети притягується до Сонця, але для частинок із діаметром менш ніж 10 -5 м сила відштовхування стає більшою за силу притягання.

Здійснивши кілька сотень обертів навколо Сонця, ядро комети зрештою втрачає свою масу і руйнується, але її рештки продовжують рух по орбіті та перетворюються на метеорні потоки. Коли Земля перетинає орбіту такого метеорного потоку, спостерігається «зоряний дощ». Гинуть комети також у випадку потрапляння на Сонце або зіткнення із планетою (рис. 3.9).

Рис. 3.9. Падіння уламків комети Шумейкерів-Леві на Юпітер

Метеороїди. Згідно з визначенням Міжнародної метеорної організації метеороїди за розміром значно менші, ніж астероїди, але набагато більші за атом. Їхня назва у перекладі з грецької означає: «той, що перебуває у повітрі». Метеороїди утворюються внаслідок розпаду комет або подрібнення малих планет після зіткнення.

Метеороїд — невелике небесне тіло, що рухається в міжпланетному просторі

Метеор — видимий слід від метеороїда, що увійшов в атмосферу Землі

Метеорит — метеороїд, що впав на поверхню Землі

Потрапивши на космічній швидкості в земну атмосферу, ці дрібні тверді частинки спалахують, лишаючи яскравий слід. Космічний пил ніколи не долітає до поверхні Землі, адже він згоряє і випаровується в атмосфері на висоті від 120 до 60-80 км. Це світлове явище, викликане іонізованим повітрям на шляху польоту метеорної частинки, називають метеором, або падаючою зорею. Сама частинка в цьому випадку називається метеорним тілом. Маси таких тіл вимірюються десятими долями грама, іноді — кількома грамами. Весь політ метеорного тіла може тривати від десятих долей секунди до кількох секунд.

Численні метеори, які спрямовуються до Землі в певну пору року, утворюють метеорні потоки, або «зоряні дощі». Найвідомішим із них є потік «Персеїди», який в Україні можна спостерігати у серпні.

Метеорити можуть досягти поверхні Землі, оскільки мають більшу масу (рис. 3.10). Коли метеоритне тіло з великою швидкістю летить в атмосфері, то через опір повітря воно нагрівається до температури вище 10 000 °С і починає світитись, як розжарена куля, яку називають болідом (від грец. bolid — спис). Під час польоту боліда з надзвуковою швидкістю в атмосфері виникає ударна хвиля, яка створює потужні звукові коливання, тому людина чує сильний гуркіт.

Рис. 3.10. Метеорит, знайдений в Антарктиці

Болід — світлове явище, яке супроводжує політ метеоритного тіла в атмосфері

Сонячний вітер складається з елементарних частинок та окремих ядер легких хімічних елементів, які летять від Сонця

Метеоритне тіло — це фрагмент астероїда, який, обертаючись навколо Сонця, зіткнувся з нашою планетою. Тобто метеорити мають астероїдне походження. Швидкість, з якою метеорит влітає в земну атмосферу, залежить від напрямку його руху відносно вектора швидкості Землі. Найбільшу швидкість входження в атмосферу (50-70 км/с) мають ті метеоритні тіла, які летять назустріч руху Землі, коли швидкості боліда та Землі додаються. Швидкість метеоритного тіла під час входження в атмосферу Землі не може бути меншою за 11,2 км/с, адже навіть коли астероїдне тіло «наздоганяє» нашу планету, то через земне тяжіння його швидкість починає зростати. Нині за рахунок метеоритної речовини маса Землі збільшується на 500 000 т на рік.

Рис. 3.11. Аризонський кратер (США) утворився 10 000 років тому. Його діаметр — 1,2 км, глибина 200 м. Уламки метеорита знаходять на відстані 30 км від кратера

На Землі астрономи та геологи виявили більше сотні метеоритних кратерів різного діаметра (рис. 3.11), які називають астроблемами (від грец. astra blema — зоряні рани), але більшість кратерів не збереглася, адже протягом віків атмосферні процеси знищували сліди космічних катаклізмів. Велику кільцеву структуру метеоритного походження діаметром 7 км виявили в Україні в Іллінецькому районі (рис. 3.12) Вінницької області. Геологічні дослідження показують, що початкова маса метеорита перевищувала 10 11 кг.

Рис. 3. 12. Іллінецький метеоритний кратер

Дізнайтеся, як величезні метеорити змінювали життя на Землі.

Контрольні запитання

• 1. Розтлумачте поняття «карликова планета». Які карликові планети ви знаєте?
• 2. Розкажіть, які космічні об’єкти називають малими тілами.
• 3. Опишіть склад комети та особливості її руху навколо Сонця.
• 4. Яким чином комети пов’язані з метеорами й астероїдами?
• 5. Чим відрізняється метеор від метеорита?
• 6. Чи існує небезпека зіткнення Землі з астероїдом? Чому?
• 7. Яка природа походження «зоряних дощів»?
• 8. Знайдіть в мережі Інтернет інформацію про комету Шумейкерів-Леві та падіння її фрагментів на Юпітер. Підготуйте стисле повідомлення.

Тема для дискусії

Яка ваша думка щодо практичного використання астероїдів як джерела корисних копалин?