Что такое метеорит? Всё о метеоритах. Общая характеристика

2012-11-27 8:05

Ежегодно на поверхность нашей планеты выпадает огромное количество космической материи. Только небольшая её часть имеет вид больших глыб — настоящих метеоритов ;
остальная масса представляет собой мелкую космическую пыль, которую можно обнаружить на снежных покровах приполярных областей, куда не доходит земное загрязнение.

Большая часть метеоритов так и остаётся не найденной, ведь «небесные гости» падают в моря и океаны, в пустыни, степи, в леса или горы — словом, вдали от человека. Иногда в безоблачную тёмную ночь можно увидеть, как неожиданно по небу мелькнёт звезда и так же неожиданно исчезнет, оставляя за собой светящийся след. Такие падающие звёзды астрономы называют метеорами, что в переводе с греческого meteoros означает «летящий в воздухе».

Каменные обломки межпланетной материи, которым удалось прорваться сквозь плотные слои атмосферы и достичь поверхности Земли, называются метеоритами. В течение суток в нашу атмосферу попадает несколько сотен миллионов обломков межпланетной материи — метеороидов. Значительная часть из них в результате трения раскаляется и сгорает на высоте около 100 км, образуя явление, которое называют метеором; те же частицы, которые достигают поверхности Земли, называются метеоритами.

Когда метеор сталкивается с возрастающим атмосферным сопротивлением, то приблизительно на высоте 10 — 20 км начинает терять свою скорость — этот участок его пути называют зоной торможения. Здесь метеор нагревается, вокруг него возникает газовая оболочка, а сам он покрывается тонкой плёнкой расплавленного вещества, образующей своеобразный панцирь.

Если метеоры падают ночью, случайный зритель может увидеть эффектное зрелище: по небу проносится огненная точка, за которой тянется яркий хвост. Случается, что это тело в полёте распадается на несколько частей — разбрасывая снопы искр, они быстро исчезают, оставляя после себя слабо светящийся след, который ещё какое-то время виден в небе. Самые яркие метеоры весом свыше 10 граммом называются болидами.

Маленькие метеориты весом в несколько десятков или сотен граммов при падении остаются на поверхности Земли; те, которые весят более килограмма, образуют в земле воронки, ширина и глубина которых зависит от массы метеорита. Глыбы весом в несколько сотен килограммов врезаются в землю на большую глубину, образуя кратеры — например, кратер Чабб на полуострове Лабрадор имеет диаметр 3,4 км и глубину 500 метров.

Атмосфера — своего рода щит, спасающий Землю от почти постоянной бомбардировки метеоритами. Метеоритика — относительно молодая отрасль науки, которая возникла 300 лет назад и сегодня стала одним из наиболее массовых разделов астрономии. Свидетелями падения Тунгусского метеорита были оленеводы. Мощная ударная волна подняла с постели спящих людей — к счастью, они получили незначительные физические и психологические травмы.

Значительно хуже обстояло дело с северными оленями: многие из них погибли в горящей тайге. Известия о падении на поверхность Земли каменных и железных глыб были известны с седой древности. Однако люди не могли объяснить этих явлений, вызывающих страх и панику; поэтому им приписывали сверхъестественные свойства, о них создавали поверья и складывали многочисленные легенды. Так, древние арабские племена считали метеориты огненными стрелами, которые выпускали ангелы во время битвы с дьяволом. У других народов известна легенда об огромной женщине, которая живёт на небе и прядёт пряжу из золотой нити — каждому человеку полагается одна нить, и когда человек умирает, то его нить рвётся и падает в виде метеора.

Метеориты – это небольшие твердые тела, которые, пройдя через земную атмосферу, упали на поверхность Земли. Большинство метеорных тел, которые сталкиваются с нашей планетой, сгорают в атмосфере, но некоторые из них достигают Земли, и тогда мы получаем возможность исследовать их состав.

По содержанию железа метеориты можно разделить на три обширных класса. Прежде всего, это каменные метеориты, содержащие наименьшее количество железа, обычно менее 20%. Как указывает их название, каменные метеориты по существу состоят из того же вещества, что и обычные земные породы. Поэтому такиеметеориты очень трудно обнаружить. Астрономы считают, что более 90% метеоритов, сталкивающихся с Землей, – каменные. Но после длительного воздействия земных природных стихий – дождя, ветра и снега – каменные метеориты становится невозможным отличить от земных пород. Поэтому каменные метеориты, подобные экземпляру, очень редки и ценятся высоко.

Второй большой класс метеоритов – железокаменные метеориты. Как следует из их названия, они состоят из смеси примерно равных пропорций минералов и металлического железа. Иногда эти метеориты имеют весьма крупнозернистую структуру и поэтому легко опознаются. Но такие образцы также чрезвычайно редки: среди метеоритных тел, сталкивающихся сЗемлей, менее 2% относится к этой разновидности.

Третий класс метеоритов – железные. Их найти много легче. Они состоят в основном из железа, но могутсодержать также 10–20% никеля. К этому типу относится только 6% метеорных тел, сталкивающихся с Землей. Поскольку такие метеориты содержат железо, их удается обнаруживать при помощи магнитов и детекторов металла. Поэтому в коллекциях музеев обычно преобладают железные метеориты.

Когда такой метеорит отполирован и протравлен разбавленной азотной кислотой, это позволяет видеть рисунок взаимопроникающих кристаллов металла. Эти так называемые видманштеттеновы фигуры являются отличительным признаком метеорита. Такие длинные кристаллы металла могли вырасти только при условии, что расплавленная железо-никелевая глыба остывала очень медленно, в течение миллионов лет. Видманштеттеновы фигуры обнаруживаются у большинства железных метеоритов.

Принято считать, что большинство метеоритов непосредственно связано с астероидами. При бесчисленных столкновениях, происходящих в течение миллиардов лет между астероидами в поясе астероидов, образуются осколки, которые движутся по всевозможным орбитам вокруг Солнца. Некоторые из этих орбит пересекают орбиту Земли, и в конечном счете осколки астероидов, называемые метеоритами, мы находим лежащими на земле.

Анализируя спектр солнечного света, отраженного от астероидов, и спектр света, отраженного от лабораторных образцов метеоритов, можно получить правильное представление о составе астероидов, из которых эти метеориты образовались. В 10% случаев свет, отраженный от некоторых астероидов, по своему спектральному составу очень напоминает свет, отраженный от железокаменных метеоритов. Эти железокаменные астероиды – довольно крупные (100–200 км в диаметре) и преимущественно находятся во внутренних частях астероидного пояса, вблизи орбиты Марса. Приблизительно такой же процент астероидов по своему составу сходен с железными метеоритами. Но огромное большинство (около 80%) астероидов, по-видимому, состоит из того же вещества, что и каменные метеориты некоего особого типа, называемые углистыми хондритами.

В углистых хондритах необычно высоки концентрации летучих составляющих, таких, как вода, и, кроме того, в них содержатся органические молекулы. Это означает,что метеоритные тела не подвергались нагреву, сжатию или какому-либо иному существенному изменению с тех пор, как сконденсировались из первичной Солнечной туманности 4,5 млрд. лет назад. Например, при любом значительном нагреве вода должна была бы полностью испариться из вещества метеорита, органические молекулы были бы абсолютно разрушены. Поэтому астрономы считают, что углистые хондриты чрезвычайно древние – старше любых пород, найденных на Земле или наЛуне. Углистые хондриты представляют собой неизмененные образцы первичного вещества, из которого состояли планетезимали.

Изучение метеоритов позволяет нам проникнуть в древнейшую историю нашей Солнечной системы. В конце 70-х годов группа ученых из Калифорнийского технологического института изучала образцы двухтонногометеорита, упавшего в Мексике в 1969 г. Ученые обнаружили в составе вещества метеорита аномально высокое содержание кальция, бария и неодима. Как известно из ядерной физики, такие характерные аномалии могли образоваться только в результате облучения атомов вещества потоком нейтронов. Мощное нейтронное излучение действительно сопровождает взрывы сверхновых.Поэтому логично предположить, что сотворению нашей Солнечной системы способствовал взрыв сверхновой.Ударные волны, образовавшиеся при взрыве близкой массивной звезды, привели к слабому сжатию разреженной межзвездной среды в ее окрестностях. Начиная с этого момента в действие вступили силы тяготения, которые и могли в конечном итоге привести к образованию Солнца и планет.

Большая часть метеоритов попадает к нам из пояса астероидов. Метеоры имеют в основном иное происхождение. Метеор, или «падающая звезда», – это просто светящаяся черточка, возникающая в небе при движении с высокой скоростью метеорной частицы, сгорающей в атмосфере Земли. Метеориты, как мы уже говорили, – это плотные метеорные тела, которые смогли «выжить» при прохождении через атмосферу, не испарившись целиком. Напротив, метеоры, очевидно, возникают преимущественно из рыхлых метеорных тел с малой плотностью, образующихся из комет.

Удивительно много метеоритного вещества выметается с поверхности Земли в результате ее обращения вокруг Солнца. В самом деле, ежедневно на Землю падает около 3000 т межпланетного вещества. Большая часть этого вещества находится в виде пылевых частиц (называемых микрометеоритами), которые слишком малы и легки, чтобы произвести свечение в атмосфере. Эти частицы просто медленно проходят через атмосферу и оседают на Землю. Образцы такого межпланетного вещества можно собрать в незагрязненных районах земного шара, например в арктических и антарктических областях. Некоторое количество межпланетной пыли можно даже обнаружить на крыше дома или в стоке водосточной трубы.

Хотя большая часть межпланетного вещества, с которым сталкивается Земля, находится в состоянии пыли, иногда мы проходим через потоки более крупных частиц. Тогда-то и наблюдаются метеорные потоки. Ежегодно на Земле можно наблюдать около десятка метеорных потоков. При этом обычно кажется, что метеоры разлетаются из какой-то определенной части неба.Поэтому потоки называют по созвездию, наиболее близко расположенному к этой части неба. В табл.1 приведены некоторые наиболее значительные потоки и даты максимума их активности.

В ясную безлунную ночь в период максимума потока обычно можно увидеть до 60 метеоров за час. Иногда метеорные потоки достигают исключительно высокой интенсивности. Так, рано утром 17 ноября 1966 г. в восточной части США наблюдалось более 2000 метеоров в минуту.
Наилучшее время для наблюдения метеоров – раннее утро. В это время наблюдатель находится на «ведущей»стороне Земли. Ситуация в этом случае напоминает поездку на машине по открытому шоссе во время ливня: по переднему стеклу («ведущая» сторона машины) барабанит много больше дождевых капель, чем по заднему. Метеоры же, наблюдаемые в вечерние часы, создаются метеорными частицами, которые должны двигаться достаточно быстро, чтобы догнать Землю.

Метеором называют частицы пыли или осколки космических тел (комет или астероидов), которые при входе в верхние слои атмосферы Земли из космоса, сгорают, оставляя после себя полоску света, которую мы наблюдаем. Популярное название метеора - это падающая звезда.

Земля, всё время подвергается постоянной бомбардировке объектами из космоса. Они различаются по размеру, от камней весом в несколько килограммов, до микроскопических частиц, весящих меньше миллионной доли грамма. По оценкам некоторых специалистов, Земля в течение года захватывает больше 200 млн. кг различного метеорного вещества. А в сутки вспыхивает около одного миллиона метеоров. Всего лишь десятая часть их массы достигает поверхности в форме метеоритов и микрометеоритов. Остальная часть, сгорает в атмосфере, порождая метеорные следы.

Метеорное вещество входит обычно в атмосферу со скоростью около 15 км/сек. Хотя, в зависимости от направления по отношению к движению Земли, скорость может колебаться от 11 до 73 км/с. Частицы среднего размера, нагреваясь от трения испаряются, давая вспышку видимого света на высоте около 120 км. Оставляя кратковременный след ионизированного газа и гаснут к высоте порядка 70 км. Чем больше масса метеорного тела, тем ярче он вспыхивает. Эти следы, сохраняемые 10-15 минут, могут отражать радиолокационные сигналы. Поэтому, для обнаружения метеоров, которые слишком слабы для визуального наблюдения (а также метеоров, появляющихся при дневном свете), используют методы радиолокации.

Этот метеорит никто не наблюдал при падении. Его космическая природа установлена на основании изучения вещества. Такие метеориты называют находками, и они составляют около половины мировой коллекции метеоритов. Другая половина - падения, «свежие» метеориты, поднятые вскоре после того, как они упали на Землю. К ним относится метеорит Пикскилл, с которого начался наш рассказ о космических пришельцах. Падения имеют для специалистов большой интерес, чем находки: о них можно собрать некоторую астрономическую информацию, а вещество их не изменено земными факторами.

Метеоритам принято давать имена по географическим названиям мест, соседствующих с местом падения или находки. Чаще всего это название ближайшего населенного пункта (например, Пикскилл), но выдающимся метеоритам присваивают более общие имена. Два самых крупных падения XX в. произошли на территории России: Тунгусское и Сихотэ-Алинское.

Классы метеоритов

Метеориты делятся на три больших класса: железные, каменные и железо-каменные. Железные метеориты состоят в основном из никелистого железа. В земных горных породах естественный сплав железа с никелем не встречается, так что присутствие никеля в кусках железа указывает на его космическое (или промышленное!) происхождение.

Включения никелистого железа есть в большинстве каменных метеоритов, поэтому космические камни, как правило, тяжелее земных. Главные же их минералы - силикаты (оливины и пироксены). Характерным признаком основного типа каменных метеоритов - хондритов - является наличие внутри них округлых образований - хондр. Хондриты состоят из того же вещества, что и весь остальной метеорит, но выделяются на его срезе в виде отдельных зернышек. Их происхождение пока не вполне ясно.

Третий класс - железокаменные метеориты - это куски никелистого железа с вкраплениями зерен каменистых материалов.

Вообще метеориты состоят из тех же элементов, что и земные горные породы, но сочетания этих элементов, т.е. минералы, могут быть и такими, какие на Земле не встречаются. Это связано с особенностями образования тел, породивших метеориты.

Среди падений преобладают каменистые метеориты. Значит, таких кусков больше летает в космосе. Что касается находок, то здесь преобладают железные метеориты: они прочнее, лучше сохраняются в земных условиях, резче выделяются на фоне земных горных пород.

Метеориты являются осколками малых планет - астероидов, которые населяют в основном зону между орбитами Марса и Юпитера. Астероидов много, они сталкиваются, дробятся, изменяют орбиты друг друга, так что некоторые осколки при своем движении иногда пересекают орбиту Земли. Эти осколки и дают метеориты.

Организовать инструментальные наблюдения падений метеоритов, с помощью которых можно с удовлетворительной точностью вычислить их орбиты, очень трудно: само явление очень редкое и непредсказуемое. В нескольких случаях это удалось сделать, и все орбиты оказались типично астероидными.

Интерес астрономов к метеоритам был вызван в первую очередь тем, что долгое время они оставались единственными образцами внеземного вещества. Но и сегодня, когда вещество других планет и их спутников становится доступным лабораторному исследованию, метеориты не потеряли своего значения. Вещество, составляющее крупные тела Солнечной системы, подвергалось длительному преобразованию: оно плавилось, разделялось на фракции, вновь застывало, образуя минералы, не имеющие уже ничего общего с тем веществом, из которого все образовалось. Метеориты же являются обломками мелких тел, которые такой сложной истории не прошли. Одни из типов метеоритов - углистые хондриты - вообще представляют собой слабоизмененное первичное вещество Солнечной системы. Изучая его, специалисты узнают, из чего образовались крупные тела Солнечной системы, в том числе и наша планета Земля.

Метеорный поток

Основная часть метеорного вещества в Солнечной системе, обращается вокруг Солнца по определенным орбитам. Характеристики орбит метеорных роев могут быть рассчитаны по наблюдениям метеорных следов. Используя этот способ, было показано, что многие метеорные рои имеют те же самые орбиты, что и известные нам кометы. Эти частицы могут быть распределены по всей орбите или сконцентрированы в отдельных скоплениях. В частности, молодой метеорный рой может долго оставаться с концентрированным около родительской кометы. Когда при движении по орбите, Земля пересекает такой рой, в небе нами наблюдается метеорный поток. Эффект перспективы, порождает оптическую иллюзию того, что метеоры, которые в действительности движутся по параллельным траекториям, кажутся исходящими из одной точки в небе, которую принято называть радиантом. Эта иллюзия и есть эффект перспективы. В действительности эти метеоры порождаются частицами вещества, входящими в верхние слои атмосферы по параллельным траекториям. Это великое множество метеоров, наблюдаются в течение ограниченного периода времени (обычно несколько часов или дней). Известно множество ежегодных потоков. Хотя только некоторые из них порождают метеорные дожди. С особенно плотным роем частиц Земля сталкивается очень редко. И тогда может возникнуть исключительно сильный поток с десятками или сотнями метеоров каждую минуту. Обычно хороший регулярный поток дает около 50 метеоров в час.

В дополнение ко множеству регулярных метеорных потоков, в течение года наблюдаются и спорадические метеоры. Они могут прийти с любого направления.

Микрометеорит

Это частица метеоритного вещества, которая настолько невелика, что теряет свою энергию еще до того, как она могла бы воспламениться в атмосфере Земли. Микрометеориты выпадают на Землю как дождь мельчайших пылевых частиц. Количество вещества, ежегодно выпадающего на Землю в такой форме, оценивается в 4 млн. кг. Размер частиц обычно меньше 120 мкм. Такие частицы удается собрать в ходе космических экспериментов, а железные частицы благодаря их магнитным свойствам могут быть обнаружены и на поверхности Земли.

С давних времен существует поверье, что, если загадать желание, смотря на падающую звезду, оно обязательно сбудется. А задумывались ли вы о природе явления падающих звезд? В этом уроке мы откроем для себя, что же такое звездный дождь, метеориты и метеоры.

Тема: Вселенная

Урок: Метеоры и метеориты

Явления, наблюдающиеся в виде кратковременных вспышек, возникающие при сгорании в земной атмосфере мелких метеорных объектов (например, осколков комет или астероидов). Метеоры проносятся по небу, иногда оставляя за собой на несколько секунд узкий светящийся след, после чего исчезают. В обиходе их нередко называют падающими звездами. Долгое время метеоры считались обычным атмосферным явлением типа молнии. Лишь в самом конце XVIII века, благодаря наблюдениям одних и тех же метеоров из различных пунктов, были впервые определены их высоты и скорости. Выяснилось, что метеоры являются космическими телами, которые приходят в атмосферу Земли извне со скоростями от 11 км/сек до 72 км/сек, и на высоте около 80 км сгорают в ней. Серьезно заниматься исследованием метеоров астрономы начали только в XX веке.

Распределение по небу и частота появления метеоров зачастую не являются равномерными. Систематически возникают так называемые метеорные потоки, метеоры которых появляются примерно в одной и той же части неба на протяжении определенного промежутка времени (обычно несколько ночей). Таким потокам присваиваются названия созвездий. Например, метеорный поток, возникающий ежегодно примерно с 20 июля по 20 августа, называется Персеидами. Метеорные потоки Лирид (середина апреля) и Леонид (середина ноября) получили свое название соответственно от созвездий Лиры и Льва. В разные годы метеоритные потоки проявляют различную активность. Изменение активности метеорных потоков объясняется неравномерным распределением метеорных частиц в потоках вдоль эллиптической орбиты, пересекающей земную.

Рис. 2. Метеорный поток Персеиды ()

Спорадическими называются метеоры, не принадлежащие к потокам. В атмосфере Земли в течение суток вспыхивает в среднем около 108 метеоров ярче 5 звездной величины. Яркие метеоры возникают реже, слабые - чаще. Болиды (очень яркие метеоры) могут быть видны даже днем. Иногда болиды сопровождаются выпадением метеоритов. Нередко появление болида сопровождается довольно мощной ударной волной, звуковыми явлениями, а также образованием дымового хвоста. Происхождение и физическое строение больших тел, наблюдаемых как болиды, вероятно, довольно различно по сравнению с частицами, вызывающими метеорные явления.

Следует различать метеоры и метеориты. Метеором называется не сам объект (то есть метеорное тело), а явление, то есть его светящийся след. Это явление будет называться метеором независимо от того, улетит ли метеорное тело из атмосферы в космическое пространство, сгорит ли в ней или упадет на Землю в виде метеорита.

Физическая метеорология - это наука, которая изучает прохождение метеорита через слои атмосферы.

Метеорная астрономия - это наука, которая изучает происхождение и эволюцию метеоритов

Метеорная геофизика - это наука, которая изучает влияние метеоров на атмосферу Земли.

— тело космического происхождения, упавшее на поверхность крупного небесного объекта.

По своему химическому составу и структуре метеориты разделяют на три большие группы: каменные, или аэролиты, железокаменные, или сидеролиты, и железные - сидериты. Мнение большинства исследователей сходится в том, что в космическом пространстве преобладают каменные метеориты (80-90% от общего числа), хотя железных метеоритов собрано больше, чем каменных. Относительное количество различных типов метеоритов определить довольно сложно, так как железные метеориты находить легче, чем каменные. Кроме того, каменные метеориты при прохождении сквозь атмосферу обычно разрушаются. При вхождении метеорита в плотные слои атмосферы, его поверхность настолько нагревается, что начинает плавиться и испаряться. С железных метеоритов струи воздуха сдувают крупные капли расплавленного вещества, при этом следы этого сдувания остаются, и их можно наблюдать в виде характерных выемок. Каменные метеориты часто дробятся, рассыпая на поверхность Земли целый дождь из обломков различных размеров. Железные метеориты более прочные, но и они иногда разламываются на отдельные куски. Один из самых крупных железных метеоритов, упавший 12 февраля 1947 года в районе Сихотэ-Алиня, был обнаружен в виде большого количества отдельных обломков, общий вес которых составляет 23 тонны, при этом, естественно, были найдены не все осколки. Самый большой из известных метеоритов, Гоба (в Юго-Западной Африке), представляет собой глыбу весом в 60 тонн.

Рис. 3. Гоба - самый большой найденный метеорит ()

Крупные метеориты при ударе о Землю зарываются на значительную глубину. При этом в атмосфере Земли на определенной высоте космическая скорость метеорита обычно гасится, после чего, затормозившись, он падает по законам свободного падения. Что же произойдет при столкновении с Землей большого метеорита, например, весом в 105-108 т? Такой гигантский объект практически беспрепятственно прошел бы сквозь атмосферу, и при его падении произошел бы сильнейший взрыв с образованием воронки (кратера). Если такие катастрофические явления когда-либо происходили, мы должны были бы находить метеоритные кратеры на поверхности Земли. Такие кратеры действительно существуют. Так, воронка крупнейшего, Аризонского, кратера имеет диаметр 1200 м и глубину около 200 м. По приблизительной оценке, его возраст составляет около 5 тысяч лет. Не так давно были обнаружены еще несколько более древних и разрушенных метеоритных кратеров.

Рис. 4. Аризонский метеоритный кратер ()

Ударный кратер (метеоритный кратер) — углубление на поверхности космического тела, результат падения другого тела меньшего размера.

Чаще всего звёздным или метеорным дождём называют метеорный поток большой интенсивности (с зенитным часовым числом до тысячи метеоров в час).

Рис. 5. Звездный дождь ()

1. Мельчаков Л.Ф., Скатник М.Н. Природоведение: учеб. для 3,5 кл. сред. шк. - 8-е изд. - М.: Просвещение, 1992. - 240 с.: ил.

2. Бахчиева О.А., Ключникова Н.М., Пятунина С.К., и др. Природоведение 5. - М.: Учебная литература.

3. Еськов К.Ю. и др. Природоведение 5 / Под ред. Вахрушева А.А. - М.: Баласс

1. Мельчаков Л.Ф., Скатник М.Н. Природоведение: учеб. для 3,5 кл. сред. шк. - 8-е изд. - М.: Просвещение, 1992. - с. 165, задания и вопрос. 3.

2. Каким образом дают название метеоритным потокам?

3. Чем метеорит отличается от метеора?

4. * Представьте, что вы обнаружили метеорит и хотите написать об этом статью в журнал. Как бы выглядела эта статья?

Кометы

Большие кометы с хвостами, далеко простиравшимися по небу, наблюдались с древнейших времен. Некогда предполагалось, что кометы принадлежат к числу атмосферных явлений. Движение комет по небу объяснил впервые Галлей (1705 г.), который нашел, что их орбиты являются очень вытянутыми. Он определил орбиты 24 ярких комет, причем оказалось, что кометы 1531, 1607 и 1682 гг. имеют очень сходные орбиты. Отсюда Галлей сделал вывод, что это одна и та же комета, которая движется вокруг Солнца по очень вытянутому эллипсу с периодом около 76 лет. Галлей предсказал, что в 1758 г. она должна появиться вновь, и в декабре 1758 г. она действительно была обнаружена. Сам Галлей не дожил до этого времени и не мог увидеть, как блестяще подтвердилось его предсказание. Эта комета (одна из самых ярких) была названа его именем (рис. 4.11). Последний раз комета Галлея появлялась на нашем небе в 1986 г.

Рис. 4.11. Комета Галлея (штат Джорджия, США).

Поиски комет производились сначала визуально, а потом и по фотографиям, но открытия комет при визуальных наблюдениях совершаются нередко и сейчас. Кометы обозначаются по фамилиям лиц, их открывших.

К настоящему времени зарегистрированы в каталогах около 1000 комет и определены элементы их орбит. Большая часть комет движется по очень вытянутым эллипсам, почти параболам. Кометы с эллиптической орбитой называются периодическими , причем если их период обращения меньше 200 лет, то короткопериодическими , если больше, то долгопериодическими .

Из периодических комет около 80 % их орбит наклонено меньше, чем на 45° к плоскости эклиптики. Только комета Галлея имеет орбиту с наклонением, большим 90°, и, следовательно, движется в обратном направлении. Остальные движутся в прямом направлении.

Среди короткопериодических комет выделяется «семейство Юпитера» - большая группа комет, афелии которых удалены от Солнца на такое же расстояние, как орбита Юпитера. Предполагается, что семейство Юпитера образовалось в результате захвата планетой комет, которые двигались ранее по более вытянутым орбитам.

Орбиты периодических комет подвержены очень заметным изменениям. Иногда комета проходит вблизи Земли несколько раз, а потом притяжением планет-гигантов отбрасывается на более удаленную орбиту и становится ненаблюдаемой. В других случаях, наоборот, комета, ранее никогда не наблюдавшаяся, становится видимой из-за того, что она прошла вблизи Юпитера или Сатурна и резко изменила орбиту. Кроме подобных резких изменений, известных лишь для ограниченного числа объектов, орбиты всех комет испытывают постепенные изменения.

В строении кометы выделяются следующие составные элементы: ядро, голова и хвост.

Ядро кометы - это небольшое твердое ледяное тело, включающее тугоплавкие частицы и органические соединения. Почти вся масса кометы сосредоточена именно в ядре. До 80 % ядра кометы состоит из водяного льда, а также из замерзшего углекислого газа, угарного газа, метана, аммиака и вкрапленных в них металлических частиц. Размеры ядер составляют от нескольких сотен метров до нескольких сотен километров.

Когда комета приближается к Солнцу на расстояние нескольких а.е., лед начинает испаряться. При этом испаряющийся газ увлекает пылинки. У кометы образуется голова , поперечник которой может достигать размеров 10 4 -10 6 км . Под действием светового давления траектории молекул и пылинок отклоняются и уходят в сторону, противоположную Солнцу, образуя хвост . Хвосты ярких комет тянутся на сотни миллионов километров. Иногда наблюдается так называемый антихвост, направленный в сторону Солнца. Это крупная пыль, уходящая в плоскости орбиты.

Каждое возвращение кометы к Солнцу не проходит бесследно. Яркость короткопериодических комет ослабевает со временем. Ядро кометы теряет около 1/1000 своей массы. Поэтому, например, время жизни кометы Галлея оценивается в 20 тыс. лет. Но кометы могут существовать и меньше. Они могут погибнуть при столкновениях с планетами, метеоритными телами. В некоторых случаях процесс разрушения комет наблюдался почти непосредственно.

Вопрос о происхождении комет изучен еще недостаточно. Согласно гипотезе голландского ученого Оорта, Солнечная система окружена гигантским облаком кометных ядер, простирающимся на расстояние до 1 пс (облако Оорта). Под действием звездных возмущений орбиты некоторых ядер изменяются, и в результате вблизи Солнца появляются кометы. Часть короткопериодических комет, возможно, приходит из пояса Койпера.

Метеоры (рис. 4.12) наблюдаются в виде кратковременных вспышек, которые проносятся по небу и исчезают, иногда оставляя на несколько секунд узкий светящийся след. Часто в обиходе их называют падающими звездами. Долгое время астрономы совсем не интересовались метеорами, считая их атмосферным явлением типа молнии. Только в самом конце XVIII в. в результате наблюдений одних и тех же метеоров из разных пунктов, были определены впервые их высоты и скорости Оказалось, что метеоры - это космические тела, которые приходят в земную атмосферу извне со скоростями от нескольких км/с до нескольких десятков км/с и сгорают в ней на высоте около 80 км.

Частота появления метеоров и их распределение по небу не всегда являются равномерными. Систематически наблюдаются метеорные потоки, метеоры которых на протяжении определенного промежутка времени (несколько ночей) появляются примерно в одной и той же области неба. Если их следы продолжить назад, то они пересекутся вблизи одной точки, называемой радиантом метеорного потока. Многие метеорные потоки являются периодическими, повторяются из года в год и именуются по названиям созвездий, в которых лежат их радианты. Так, метеорный поток, действующий ежегодно примерно с 20 июля по 20 августа, назван Персеидами, поскольку его радиант лежит в созвездии Персея. От созвездий Лиры и Льва получили соответственно свое название метеорные потоки Лирид (середина апреля) и Леонид (середина ноября).

Рис. 4.12. Фотография метеора. В левой части видно звездное скопление Плеяды.

Активность метеорных потоков в разные годы различна. Бывают годы, в которые число метеоров, принадлежащих потоку, очень мало, а в иные годы (повторяющиеся, как правило, с определенным периодом) настолько обильно, что само явление получило название звездного дождя . Последние звездные дожди наблюдались в августе 1961 г. (Персеиды) и в ноябре 1966 г. (Леониды). Меняющаяся активность метеорных потоков объясняется тем, что метеорные частицы в потоках неравномерно разбросаны вдоль эллиптической орбиты, пересекающей земную.

Метеоры, не принадлежащие к потокам, называются спорадическими . Статистическое распределение орбит спорадических метеоров точно не исследовано, однако есть основания полагать, что оно похоже на распределение орбит периодических комет. Что же касается метеорных потоков, то у многих из них орбиты близки к орбитам известных комет. Известны случаи, когда комета исчезала, а связанный с ней метеорный поток оставался (комета Биэлы). Все это заставляет думать, что метеорные потоки возникают в результате разрушения комет.

За сутки в атмосфере Земли вспыхивает примерно 10 8 метеоров ярче 5 m . Яркие метеоры наблюдаются реже, слабые - чаще. Очень яркие метеоры, - болиды , могут наблюдаться и днем. Болиды сопровождаются иногда выпадением метеоритов . Появление болида может сопровождаться более или менее сильной ударной волной, звуковыми явлениями и образованием дымового хвоста.

Спектры метеоров состоят из эмиссионных линий. Когда метеорная частица тормозится в атмосфере, она нагревается, начинает испаряться, и вокруг нее образуется облако из раскаленных газов. Светятся главным образом линии металлов: очень часто, например, наблюдаются линии Н и К ионизованного кальция и линии железа. По-видимому, химический состав метеорных частиц аналогичен составу каменных и железных метеоритов, но механическая структура метеорных тел должна быть совсем иной.

Метеориты , «небесные камни», известны человечеству очень давно. По-видимому, появление первых железных орудий, сыгравших огромную роль в эволюции доисторических культур, связано с использованием метеоритного железа. Крупные метеориты служили иногда предметом поклонения у древних народов. Официальная наука признала их небесное происхождение лишь в начале XIX в.

За исключением образцов лунных пород, доставленных на Землю, метеориты пока представляют собой единственные космические тела, которые можно исследовать в земных лабораториях. Понятно, что сбору и изучению метеоритов придается большое научное значение.

Метеориты по химическому составу и структуре разделяются на три большие группы: каменные (аэролиты), железо-каменные (сидеролиты) и железные (сидериты). Вопрос об относительном количестве различных типов метеоритов не вполне ясен, так как железные метеориты легче находить, чем каменные, и, кроме того, каменные метеориты сильнее разрушаются при прохождении сквозь атмосферу. Большинство исследователей полагает, что в космическом пространстве преобладают каменные метеориты (80-90% от общего числа), хотя собрано больше железных метеоритов, чем каменных.

Так как болиды - явление редкое, то орбиты метеоритных тел приходится определять по неточным свидетельствам случайных очевидцев, и поэтому надежных данных об орбитах выпавших метеоритов нет. По радиантам болидов, сопровождавшихся выпадением метеоритов, можно заключить, что большинство их двигалось в прямом направлении, и их орбиты характеризуются малым наклоном.

Когда метеоритное тело входит в плотные слои атмосферы, его поверхность настолько нагревается, что вещество поверхностного слоя начинает плавиться и испаряться. Воздушные струи сдувают с поверхности железных метеоритов крупные капли расплавленного вещества, причем следы этого сдувания остаются в виде характерных выемок. Каменные метеориты часто дробятся, и тогда на поверхность Земли низвергается целый дождь обломков самых разнообразных размеров. Железные метеориты прочнее, но и они иногда разрушаются на отдельные куски. Один из крупнейших железных метеоритов, Сихотэ-Алинский, упавший 12 февраля 1947 г., был найден в виде большого количества отдельных осколков. Общий вес собранных осколков достиг 23 т, причем, конечно, были найдены не все осколки. Наибольший из известных метеоритов, Гоба (Юго-Западная Африка), представляет собой глыбу весом в 60 т .

Большие метеориты, ударяясь о Землю, зарываются на значительную глубину. Однако космическая скорость обычно гасится в атмосфере на некоторой высоте и, затормозившись, метеорит падает по законам свободного падения. Что произойдет, если с Землей столкнется еще большая масса, например 10 5 -10 8 т ? Такой гигантский метеорит прошел бы сквозь атмосферу практически беспрепятственно, при его падении возник бы сильнейший взрыв и образовалась бы воронка (кратер). Если такие катастрофические явления когда-либо происходили, то мы должны находить метеоритные кратеры на земной поверхности. Подобные кратеры действительно существуют. Крупнейший из них - Аризонский кратер (рис. 4.13), воронка которого имеет диаметр 1200 м и глубину около 200 м. Его возраст по приблизительной оценке составляет около 5000 лет. Недавно был открыт еще целый ряд более древних и разрушенных метеоритных кратеров.

Рис. 4.13. Аризонский метеоритный кратер.

Химический состав метеоритов хорошо исследован. Железные метеориты содержат в среднем 91% железа, 8,5% никеля и 0,6% кобальта; каменные метеориты - 36% кислорода, 26% железа, 18% кремния и 14% магния. Каменные метеориты по содержанию кислорода и кремния близки к земной коре,нометаллов в них гораздо больше. Содержание радиоактивных элементов в метеоритах меньше, чем в земной коре, причем в железных меньше, чем в каменных. По относительному содержанию радиоактивных элементов и продуктов их распада можно определить возраст метеоритов. Для разных образцов он получается различным и колеблется обычно в пределах от нескольких сотен миллионов до нескольких миллиардов лет.