в каком случае на земле будет наблюдаться наибольшее количество метеоров
Урок 16
Карликовые планеты представляют собой отдельный класс небесных объектов.
Карликовыми планетами считают объекты, вращающиеся вокруг звезды, не являющиеся спутниками.
Плутон, Церера, Харон, Веста, Седна.
300 лет)
100 тыс. км
Остаток метеоритного тела, не сгоревший в земной атмосфере и упавший на поверхность Земли, называют метеорит.
Размеры хвоста комет могут превышать миллионы километров.
Ядро кометы состоит из космической пыли, льда и замороженных летучих соединений.
Метеорные тела врываются в атмосферу Земли со скоростями 7 км/с (сгорают в атмосфере) и 20-30 км/с (не сгорают).
Радиант — это небольшой участок неба, из которого расходятся видимые пути отдельных метеоров метеорного потока.
Крупные астероиды имеют собственные имена, например: Паллада, Юнона, Веста, Астрея, Геба, Ирида, Флора, Метида, Гигея, Парфенопа и др.
Очень яркий метеор, видимы на Земле как летящий по небу огненный шар, — это болид.
Головы комет достигают размеров Солнца.
Хвост кометы состоит из разряжённого газа и мельчайших частиц.
Метеорные тела, влетающие в атмосферу Земли, светятся, испаряются и полностью сгорают на высотах 60-80 км, метеоритные тела покрупнее могут сталкиваться с поверхностью.
Твёрдые осколки кометы постепенно распределяются по орбите кометы в виде облака, вытянутого вдоль орбиты.
Орбиты большинства астероидов в Солнечной системе располагаются между орбитами Юпитера и Марса в поясе астероидов.
1. Закончите предложения.
Карликовые планеты представляют собой отдельный класс небесных объектов.
Карликовыми планетами считают объекты, вращающиеся вокруг звезды, не являющиеся спутниками.
2. Карликовыми планетами являются (нужное подчеркнуть): Плутон, Церера, Харон, Веста, Седна.
3. Заполните таблицу: охарактеризуйте отличительные особенности малых тел Солнечной системы.
300 лет)
100 тыс. км
4. Закончите предложения.
Остаток метеоритного тела, не сгоревший в земной атмосфере и упавший на поверхность Земли, называют метеорит.
Размеры хвоста комет могут превышать миллионы километров.
Ядро кометы состоит из космической пыли, льда и замороженных летучих соединений.
Метеорные тела врываются в атмосферу Земли со скоростями 7 км/с (сгорают в атмосфере) и 20-30 км/с (не сгорают).
Радиант — это небольшой участок неба, из которого расходятся видимые пути отдельных метеоров метеорного потока.
Крупные астероиды имеют собственные имена, например: Паллада, Юнона, Веста, Астрея, Геба, Ирида, Флора, Метида, Гигея, Парфенопа и др.
Очень яркий метеор, видимы на Земле как летящий по небу огненный шар, — это болид.
Головы комет достигают размеров Солнца.
Хвост кометы состоит из разряжённого газа и мельчайших частиц.
Метеорные тела, влетающие в атмосферу Земли, светятся, испаряются и полностью сгорают на высотах 60-80 км, метеоритные тела покрупнее могут сталкиваться с поверхностью.
Твёрдые осколки кометы постепенно распределяются по орбите кометы в виде облака, вытянутого вдоль орбиты.
5. Есть ли принципиальная разница в физической природе мелких астероидов и крупных метеоритов? Ответ аргументируйте.
Астероид становится метеоритом только тогда, когда попадает в атмосферу Земли.
6. На рисунке показана схема встречи Земли с метеорным потоком. Проанализируйте рисунок и ответьте на вопросы.
Каково происхождение метеорного потока (роя метеорных частиц)?
Метеоритный поток образуется при распаде кометных ядер.
От чего зависит период обращения метеорного потока вокруг Солнца?
От периода обращения кометы-родоначальницы, от возмущения планет, скорости выброса.
В каком случае на Земле будет наблюдаться наибольшее количество метеоров (метеорный, или звёздный, дождь)?
Когда Земля пересекает главную массу частиц метеоритного роя.
По какому принципу даются названия метеорным потокам? Назовите некоторые из них.
По созвездию, где находится радиант.
7. Изобразите структуру кометы. Укажите следующие элементы: ядро, голова, хвост.
8.* Какая энергия выделится при ударе метеорита массой m = 50 кг, имеющего скорость у поверхности Земли v = 2 км/с?
9. Какова большая полуось орбиты кометы Галлея, если период её обращения T = 76 лет?
10. Вычислите примерную ширину метеорного потока Персеид в километрах, зная, что он наблюдается с 16 июля по 22 августа.
§ 16. Карликовые планеты и малые тела Солнечной системы
1. Что понимают под карликовой планетой? Какие карликовые планеты вы знаете?
Карликовые планеты представляют собой отдельный класс небесных объектов. Карликовые планеты: Плутон, Церера, Харон, Веста, Седна и др.
2. Расскажите, какие небесные объекты называют малыми телами.
Все прочие объекты, кроме карликовых планет, обращающиеся вокруг Солнца и не являющиеся спутниками.
3. Почему у астероидов нет атмосфер?
Потому что это малые тела с недостаточным тяготением, чтобы удержать газовую атмосферу.
5. Существует ли опасность столкновения Земли с астероидом?
Вероятность столкновения Земли с астероидом, диаметр которого более составляет 1 км, не реже одного раза в 20 млн лет, а с астероидом, диаметр которого — 100 метров, равна 1 раза за 5 тыс. лет.
6. Охарактеризуйте смысл понятий «метеор», «метеорит», «болид».
Метеор — светящийся огненный след на небе, который появляется при трении о воздух метеорного тела.
Метеорит — остаток метеоритного тела, не сгоревшего в земной атмосфере
Болид — очень яркий метеор, видимый на Земле как летящий по небу огненный шар.
7. Какова природа происхождения «звёздных дождей»?
Метеоры, появляющиеся в определенное время года и падающие десятками в час, принадлежат метеорным потокам, или «звездным дождям». Метеорные потоки наблюдаются, когда Земля пересекает орбиту метеорного роя.
Один раз в 33 года наблюдаются метеорные дожди с радиантом в созвездии льва, когда Земля встречается с самой плотной частью роя. Этот рой вызывает метеорный поток Леонид, наблюдающийся в середине ноября. Таким образом, надежно установлено родство метеорных роев с кометами. Комета, разрушаясь, порождает метеорный рой.
8. Что такое радиант метеоритного потока?
Это небольшой участок неба, из расходятся видимые пути отдельных метеоров метеоритного потока.
Что такое метеоры
В Солнечной системе перемещается много астероидов, метеоритов и комет, пролетающие возле Земли, а иногда и встречающиеся с ней. Когда мелкие осколки этих тел входят в атмосферу Земли, возникает феномен появления метеора или метеорного дождя. Из-за трения о воздух происходит сгорание частицы, и её трасса видна ярко светящейся полосой. Частичка сгорает полностью, но если от неё сохранится какая-то часть, то она уже будет называться метеоритом.
Иногда свечение метеора бывает таким мощным, что способно затмить самые яркие звёзды и планеты, а наиболее яркие метеоры называют болидами. Их вспышки сложно не заметить, потому что они способны из ночного пейзажа сделать дневной, правда, ненадолго. Иногда болиды пролетают очень большие расстояния на небесном своде, а в конце распадаются на многие мелкие части. В редких случаях можно даже расслышать гул.
Метеорные потоки и дожди
Кометы постепенно сбрасывают свою материю, а межзвёздное пространство наполняется частичками пыли. Проходя сквозь орбиту кометы, Земля захватывает и эту кометную пыль и частички. Этот процесс сопровождается большим количеством видимых метеоров. Метеорный поток (звёздный дождь) является совокупностью метеоров, которую порождает входящий в атмосферу планеты рой метеорных тел.
Радиант и метеорные потоки
Когда Земля входит в пылевое облако, которое образует поток метеоров, то создаётся впечатление, что их вылет происходит из единого центра — радианта.
Но само расположение радианта не является указанием на то, что метеоры рождаются именно там. Это лишь визуальный пункт, из которого они прибывают. Следя за положением радианта, можно изучать точечный метеорный поток, который движется прямо на наблюдателя. Но иногда, из-за перспективы, в небе наблюдается более долгий путь, который визуально кажется отдалённым от радианта.
Поток Леониды
Радиант этого потока возникает в созвездии Льва. Он связан с кометой 55Р/ Темпеля-Туттля, а время его появления – с 14 по 21 ноября. У Леонидов имеется чётко определённая периодичность, составляющая 33 года, что соответствует возвращению кометы к Солнцу. Следующее её появление ожидается в 2031 году. Для этого потока показательны быстрые белые метеоры. Скорость их вторжения в атмосферу Земли составляет 71 км/сек.
Поток Персеиды
Появление этого потока происходит каждый год в августе. Его радиант – созвездие Персея. Вызван поток прохождением Земли сквозь шлейф частиц пыли, который выпустила комета Свифта-Туттля. Максимальная активность Персеидов проявляется с 17 июля по 24 августа, а самый пик, когда можно наблюдать метеоритный дождь, случается 12 августа. Сама же комета сближается с нашей планетой лишь раз в 135 лет, а вот сквозь её пышный хвост Земля пролетает ежегодно.
Поток Геминиды
Он признан одним из самых мощных. 2011 год стал рекордным – в час пролетало до 200 метеоров, что вдвое превышает поток Персеиды. Поток можно видеть в декабре, а его максимум – 13 – 14 числа. Радиант расположился возле звезды Кастор, которая является главной в созвездии Близнецы. Связывают этот поток с астероидом 3200 Фаэтон. В нём очень много болидов, а скорость невелика – около 35 км/сек, потому что поток летит не к Земле, а вдогонку.
Поток Ориониды
Радиант данного потока находится в созвездии Орион. За год этот метеорный рой встречается с Землёй два раза, поэтому наблюдаются два потока. Весенний – Майские аквариды (с максимумом 5 мая), имеющий радиант в созвездии Волопаса, и осенний (с максимумом 21 – 22 октября) – Ориониды.
Блуждающие метеоры
Ими становятся блуждающие пылевые частицы, которые практически невидимы и не являются производными кометных облаков.
Взаимодействие с атмосферой
Метеорные частички залетают в атмосферу на скоростях от 11 до 73 км/сек. Частицы среднего размера испаряются на высотах порядка 120 км, а след оставляют до высоты около 70 км. Вспышка тем ярче, чем больше массы имело метеорное тело, а следы в небе могут сохраняться до 10 – 15 минут, а визуально вполне реально увидеть метеоры 5-й и 6-й звёздной величины. Также применяются электронно-оптический и спектрометрический методы. Зондирование и изучение следов метеорных частиц даёт представление об атмосферных процессах, происходящих на высотах порядка 100 км.
Любой из нас когда-то вглядывался в ночное небо и, увидев огненную линию, перечёркивающую контуры созвездий, загадывал желание. Мы редко задумываемся, что такое метеоры, искренне надеясь, что они добавят крупицы счастья в нашу жизнь.
Метеоры. Падающие звезды
Похожие записи
Метеорный поток и метеоры одиночки
Среднее количество метеоров, наблюдаемых невооруженным глазом в течение часа, обычно лежит в пределах от 6 до 16, но иногда оно может достигать 50-100.
Это происходит при встрече Земли с потоком метеороидов, — такой рой возникает в результате выброса метеорных тел из ядра кометы, которое, как известно, представляет собой конгломерат замерзших газов и твердых частиц.
Происходит такой выброс сравнительно недалеко от Солнца, на расстоянии менее удвоенного отрезка Солнце – Земля: получив некоторое ускорение в процессе выброса, метеороиды переходят на орбиты, которые слегка отличаются от орбиты самой кометы.
Происходит также некоторое рассеивание роя вдоль его средней орбиты, а в итоге через несколько десятков оборотов образуется замкнутое эллиптическое кольцо, в котором приблизительно равномерно расположены метеороиды. Раз в году это кольцо пересекается с Землей и поэтому ежегодно, в определенное время, наблюдается интенсивный метеорный поток.
Если же метеорный поток относительно молод, то основная масса метеорного вещества еще не успела равномерно распределиться по всей орбите, и сосредоточена в каком-нибудь небольшом ее участке. Земля и встречается с таким участком уже, конечно, не ежегодно, но зато каждая встреча сопровождается чрезвычайно интенсивным метеорным потоком — 1000 и более метеоров за минуту.
Это уже так называемые метеорные дожди, к их числу относятся Андромедиды (метеорные дожди в 1872 и 1885 годах), Дракониды (1933, 1946 годы), Леониды (1789, 1833, 1866, 1966 годы).
Фотографические и радиолокационные наблюдения метеоров позволили определить орбиты нескольких сот метеорных потоков.
Установлена несомненная связь некоторых роев с известными и «ныне здравствующими» кометами, у других же комета-родоначальница либо уже распалась.
Например, комета Биэлы, родоначальница метеорного потока Андромедид, либо под влиянием больших планет резко изменила свою орбиту.
Даже в таких крупных роях, как Персеиды и Геминиды, метеороиды расположены не так густо, как кажется: одно метеорное тело, порождающее метеор, видимый невооруженным глазом, отстоит от другого такого тела на сотни километров. А тот факт, что при встрече Земли с метеорным роем наблюдается много метеоров, объясняется огромными скоростями всех участников космического «дорожного движения» — самой Земли и метеорных тел.
В то же время для компактных метеорных потоков, порождающих метеорные дожди (Леониды 1966 года — 15 000 метеоров в час!), расстояние между метеороидами – 20- 30 км.
За последние 30 лет на основе фотографических, а также радиолокационных наблюдений был выявлен ряд новых метеорных потоков — метеорные ассоциации. Они не имеют четко выраженного максимума активности: скорости и элементы орбит метеороидов, в пределах ассоциации, различаются значительно больше, чем в метеорном потоке.
Любой «организованный» ансамбль метеорных частиц с общими кинематическими особенностями непрерывно разрушается. Известны примеры раздвоения метеорного роя, когда две его части оказываются по разную сторону эклиптики.
С другой стороны, большие планеты, особенно Юпитер и Сатурн, своим притяжением могут изменить орбиты метеорных потоков так, что они сближаются с орбитой Земли. Вопросы эволюции малых тел Солнечной системы находятся в стадии интенсивного изучения, но уже сейчас ясно, что в результате распада метеорных роев образуются спорадические метеороиды.
А метеорные ассоциации — это, по-видимому, промежуточная стадия между упорядоченным потоком и спорадическим фоном, эти ассоциации так же, как и рои, рождены кометами.
Часть спорадических метеоров относится к довольно размытым метеорным потокам — ассоциациям и, следовательно, также связана с кометами, другие же по своим кинематическим характеристикам (размеры, форма и положение орбит в пространстве) близки к астероидам и образовались в результате их столкновений.
Большой интерес представляет пространственная структура метеорных потоков. Об их поперечном сечении можно судить по продолжительности самого метеорного потока: для одних роев он длится довольно долго, а для других, имеющих компактную центральную часть,- проходит сравнительно быстро.
Так, например, для того, чтобы пересечь рой Персеид, Земле необходим почти месяц, и это означает, что поперечник роя около 80 миллионов км. А на пересечение роя Квадрантид уходит всего около десяти часов, его «толщина» около 1 миллиона км.
Естественно, что встреча метеорных тел происходит не только с Землей, но и с другими планетами Солнечной системы. Для планет и их спутников, незащищенных или слабо защищенных атмосферой, встреча с метеорными телами приводит к разрушительным последствиям, в частности к образованию многочисленных кратеров и воронок.
Это подтверждают фотографии поверхностей Луны, Марса, Меркурия, полученные с близких расстояний советскими и американскими автоматическими межпланетными станциями.
Метеорная геофизическая служба
Еще сравнительно недавно сведения о метеорной зоне атмосферы основывались главным образом на данных, полученных из наблюдений метеоров.
Теперь же из теоретических расчетов и многочисленных экспериментальных данных получены результаты, довольно удовлетворительно характеризующие плотность и другие важнейшие параметры атмосферы на всех высотах.
А это позволяет решить обратные задачи метеорной физики — уточнить физическую теорию метеоров и структуру самих метеорных тел.
Более того, на основе систематических наблюдений метеоров уже можно определять сезонные и суточные изменения физических параметров атмосферы в неустойчивой метеорной зоне, определять зависимость этих изменений от места наблюдения.
Это один из важных практических вкладов метеорной астрономии в решение важных прикладных задач, в данном случае в изучение климата и прогнозирование погоды.
Радиолокационные станции метеорного наблюдения в Душанбе, Казани, Москве, Фрунзе, Харькове и других городах страны регулярно следят за дрейфом метеорных следов, собирают важную информацию об особенностях циркуляции земной атмосферы.
Они показывают, что в средних широтах на высотах 70-130 км регулярный ветер практически горизонтален, хотя и существуют локализованные во времени и пространстве вертикальные атмосферные движения. Подтверждается также регулярный характер суточных и сезонных изменений скорости ветра, причем на разных высотах эти изменения имеют большое сходство, а преобладающее направление воздушных масс — с Запада на Восток.
С высотой скорость ветра возрастает — в интервале высот 90-120 км скорость увеличивается в среднем на 2 м/сек. при подъеме на 1 км. Многолетние радиолокационные наблюдения дрейфа метеорных следов над Душанбе наглядно подтверждают теоретические предположения о том, что вдоль местной вертикали скорость ветра пропорциональна квадрату температуры атмосферы.
Такая простая зависимость скорости ветра от температуры справедлива для высот 20-140 км. Ниже 20 км картина осложняется влиянием подстилающей поверхности, облачных массивов и вертикальных потоков воздуха, а выше 140 км необходимо учитывать влияние магнитного поля Земли, солнечных корпускулярных потоков и других факторов.
Длительные наблюдения метеоров позволили обнаружить четкую зависимость энергии ветровых движений от солнечной активности. В годы максимальной активности средняя скорость ветра максимальна, в годы минимальной активности — минимальна.
В течение одиннадцатилетнего цикла 1964-1974 годов средняя скорость ветра изменялась в два раза. Это можно объяснить увеличением потока коротковолнового солнечного излучения в годы максимальной активности, что приводит к повышению температуры в тех слоях верхней атмосферы, где это излучение поглощается.
Циркуляция земной атмосферы на больших высотах — мощный процесс, имеющий сложный характер. Он, безусловно, влияет на процессы в нижней атмосфере.
Приток метеорного вещества на землю
Чем больше масса вторгающегося в земную атмосферу метеороида, тем (при прочих равных условиях) ярче порождаемый им метеор. На основе подсчета полного числа метеоров, наблюдаемых за сутки в атмосфере Земли, можно оценить суммарную массу метеорного вещества, выпадающего на Землю ежесуточно, и даже относительную массу метеороидов различной яркости.
При этих подсчетах было выяснено, что с уменьшением блеска метеоров на одну звездную величину их количество оказывается почти в 2,5 раза больше.
Вместе с тем приток метеорного вещества оказывает значительное влияние на газовый, ионный и аэрозольный состав верхних слоев атмосферы, способствует образованию так называемых серебристых облаков, некоторых слоев ионосферы, а также участвует в других процессах в верхней атмосфере.
Метеорная радиосвязь
Отражение радиоволн метрового диапазона метеорными следами позволило создать системы дальней радиосвязи на ультракоротких волнах, которые, как известно, относятся к радиоволнам ближнего действия. Над земной поверхностью УКВ распространяются лишь на расстояние прямой видимости, а ионосферу просто «протыкают», в отличие от коротких волн, которые отражаются от нее, как от зеркала, и именно поэтому проходят тысячи километров.
Для УКВ роль такого зеркала могут играть метеорные следы. При двухсторонней метеорной радиосвязи передатчики обоих корреспондентов облучают некоторую зону на высоте появления метеоров — обычно это 100 км над поверхностью Земли. На эту же зону направлены и приемные антенны.
В момент появления «зеркала», то есть появления определенного ионизированного метеорного следа, радиосигнал проходит от передатчиков к приемникам и электронные автоматы включают аппаратуру передачи и приема информации, скажем, телеграфную аппаратуру.
Во время паузы, когда нужного метеора нет, информация в канал связи не поступает, она накапливается в особых электронных блоках, ждет момента, когда метеор появится и можно будет дать следующую «очередь». Необходимость следить за появлением метеоров и вести передачу короткими «очередями» — это, конечно, недостаток.
Но он перекрывается многими достоинствами метеорной связи, например, такими: она сравнительно мало подвержена влиянию помех и ионосферных возмущений и удовлетворяется относительно небольшой мощностью передатчиков, обычно 0,5-2 кВт. Даже в условиях сильной конкуренции с другими видами радиосвязи, в частности спутниковой, метеорная связь продолжает развиваться.
Метеорная опасность
Данные о пространственной плотности метеорного вещества, а также о процентном содержании в межпланетном пространстве метеороидов различной массы, позволяют оценить так называемую метеорную опасность для космических летательных аппаратов.
Сразу же заметим, что вероятность встречи космического корабля со случайным метеороидом тем больше, чем меньше размеры этого метеороида, так как число мельчайших метеорных частиц во много раз превышает число более крупных частиц.
От этой «бомбардировки» не будет серьезного износа металлической оболочки космического аппарата, но незащищенные оптические поверхности, скажем, линзы телескопов или других приборов, под действием метеорного «пескоструйного эффекта», под действием метеорной «эрозии» через несколько лет могут оказаться значительно стертыми.
Крупные метеорные рои в очень малой степени могут увеличить метеорную опасность: появление метеорных потоков влияет на численность мелких метеорных тел значительно слабее, чем на численность крупных, а доля крупных метеорных тел в потоке сравнительно невелика.
Все эти, в общем-то, успокаивающие факты никак не означают, что метеорной опасностью можно раз и навсегда пренебречь, что можно забыть о ней. Совсем, наоборот, по мере увеличения протяженности космических трасс и продолжительности полетов наверняка нужно будет все более глубоко исследовать метеорные явления, с тем, чтобы найти гарантию полной метеорной безопасности.
Здесь было рассказано, да и то, конечно, фрагментарно, лишь о некоторых аспектах исследований «падающих звезд» — метеороидов, о практическом использовании этих работ. Многие закономерности движения и физические свойства метеорных тел достаточно хорошо выявлены, а добытые при этом знания находят уже практическое применение.
Но, конечно, предстоит еще много сделать, чтобы четко вылепить роль метеорного вещества в происхождении и эволюции Солнечной системы, чтобы накопить новую информацию о метеорах и метеороидах и использовать ее при решении прикладных задач геофизики, астрономии, метеорологии, радиотехники, космонавтики и других областей.