VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Кометы

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Мацкевич С.С. 1

---

1МАОУ Лицей № 19

Петрова Г.С. 1

---

1МБУДО "Дом юных техников"

Работа в формате PDF

509.3 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

I. Введение

В моей работе рассматриваются малые тела Солнечной системы, такие как кометы. Почему я выбрала эту тему? Меня она очень заинтересовала, так как раньше я думала, что в Солнечной системе существуют только планеты, но когда на занятиях по астрономии нам рассказали о других телах, мне захотелось узнать о них больше.

Все малые тела Солнечной системы различны и каждое представляет интерес в отдельности. Кометы, их называют ещё «хвостатые звёзды», запоминаются в первую очередь по своим хвостам, которые могут иметь разную форму. Наиболее известная и знаменитая комета Галлея, её можно увидеть только один раз на протяжении человеческой жизни. Так же обращают на себя не малое внимание метеоры. Метеором называется световое явление, возникающее на высоте от 130 до 800 км. А иногда можно наблюдать целые метеорные потоки или как их ещё называют «метеорные дожди».

Цель работы:

Познакомиться с имеющейся информацией о разнообразном мире комет.

Задачи:

1. Собрать информацию о кометах

2. Проанализировать и систематизировать полученную информацию.

II. Основная часть.

1. Кометы.

Особое место среди малых тел Солнечной системы занимают кометы, имеющие вид туманных объектов, обычно со светлым сгустком-ядром в центре и хвостом. Они представляют собой остаточный материал, образовавшийся при зарождении нашей Солнечной системы. Кометы состоят из различных видов льда – замерзших воды, метана, аммиака, углекислого газа. В эту ледяную смесь заключены песочная пыль, крупные камни и куски металла. Но в отличие от других малых тел, кометы обладают удивительной способностью при приближении к Солнцу развивать из сравнительно небольшого по размерам ядра в несколько километров громадную газово-пылевую оболочку (кому), превосходящую по своей протяженности все известные объекты Солнечной системы, включая Солнце. Это происходит из-за того, что с приближением к Солнцу лёд у комет тает, начинает кипеть и испаряться. Выкипающее вещество, захватывая с собой пылевые частицы, сдувается с ядра солнечным ветром, образуя огромный хвост, который направлен в сторону от Солнца, а не вдоль траектории движения кометы, так что иногда хвост движется даже перед кометой!

Некоторые кометы, однажды пролетев через солнечную систему, больше никогда не возвращаются, другие, захваченные совместным действием Солнца и планет – переходят на эллиптические орбиты и становятся периодическими. Их принято делить на короткопериодические (период обращения вокруг Солнца менее 200 лет) и долгопериодические (период обращения более 200 лет). Кометы - самые эффектные и самые загадочные тела Солнечной системы. На протяжении многих столетий они одновременно и восхищали людей и внушали страх.

Орбиты периодических комет подвержены очень заметным изменениям. Иногда комета проходит вблизи Земли несколько раз, а потом притяжением планет-гигантов отбрасывается на более удалённую 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. Изменения орбит не являются единственной причиной исчезновения комет. Достоверно установлено, что кометы быстро разрушаются. Яркость короткопериодических комет ослабевает со временем, а в некоторых случаях процесс разрушения наблюдался почти непосредственно. Классическим примером является комета Биэли. Она была открыта в 1772 году и наблюдалась в 1813г., 1826г.,1832г. В 1845 году размеры кометы оказались увеличенными, а в январе 1846 года наблюдатели с удивлением обнаружили две очень близкие кометы вместо одной. Были вычислены относительные движения обеих комет, и оказалось, что комета Биэли разделилась на две ещё около года назад, но вначале компоненты проектировались один на другой, и разделение было замечено не сразу. Комета Биэли наблюдалась ещё один раз, причём один компонент много слабее другого, и больше её найти не удалось. Зато неоднократно наблюдался метеорный поток, орбита которого совпадала с орбитой кометы Биэли.

3. Знаменитые кометы

Комета Веста 1976 год

Комета Веста была, пожалуй, самой захватывающей и привлекающей внимание кометой за последнее столетие. Она была видна невооруженным глазом, а ее два огромных хвоста протянулись через все небо.

Комета Когоутека 1973 год.

Комета была впервые открыта 7 марта 1973 г. чешским астрономом Любошем Когоутеком. Она достигла своего перигелия 28 декабря 1973 года, а предыдущее ее появление, как полагают астрономы, былооколо 150 000 лет назад. Следующий раз комета Когоутека вернется примерно через 75 000лет.

Комета Макнот 2007 год. (Большая комета 2007).

Комета Макнот, также известная как Большая комета 2007 года, является периодическим небесным телом, открытым 7 августа 2006 года британско-австралийским астрономом Робертом Макнотом. Это была самая яркая комета за последние сорок лет и она была хорошо видна невооруженным глазом в южном полушарии в январе и феврале 2007 года

Комета Галлея

Объектом номер "один" для космических исследований целым рядом стран избрана самая знаменитая и широко известная, о которой, вероятно, слышали все - комета Галлея - самый активный старожил среди большого семейства короткопериодических комет Солнечной системы. В чем же кроется секрет такой популярности и почему эта комета представляет такой интерес для науки?

Комета Галлея - первая в истории астрономии, для которой был достаточно точно определен период обращения вокруг Солнца (он меняется в пределах от 74 до 79 лет). Это исключительно важное открытие было сделано выдающимся и разносторонним английским ученым Эдмундом Галлеем, имя которого благодарное потомство сохранило за удивительной кометой.

Эдмунд Галлей (1656 – 1742) – английский астроном, один из руководителей обсерватории в Гринвиче, математик, инженер, мореплаватель, переводчик, дипломат. Был другом Ньютона, который, открыв закон всемирного тяготения, считал, что кометы движутся вокруг Солнца по эллиптическим орбитам в соответствии с этим законом. В 1705 г. Галлей опубликовал один из основных трудов своей жизни "Обзор кометной астрономии", в котором рассчитал орбиты для большого числа комет, известных к тому времени. В результате этих расчетов выяснилось, что орбиты трех комет, появлявшихся соответственно в 1531, 1607 и 1682 годах, очень похожи между собой. О существовании периодических комет в то время никто еще не подозревал, но Галлей делает чрезвычайно смелое предположение, что это появление одной и той же кометы. Он правильно увидел причину небольших отклонений орбиты кометы в возмущающем влиянии больших планет и, в первую очередь, Юпитера и Сатурна. Определив среднюю величину периода для этой кометы, Галлей нашел, что она должна вернуться к перигелию либо в конце 1758, либо в начале 1759 года. Удостовериться лично в этом ему не удалось, он умер в 1742 г. Вся последующая история кометы Галлея и ее появление в 1759 г. связана с именем Алексиса Клеро, одного из самых выдающихся математиков Франции, в 25 лет ставшего академиком. Клеро разработал первый математический метод вычисления орбиты кометы в поле тяготения Солнца с учетом возмущений от двух больших планет – Юпитера и Сатурна.

Пришел, наконец, долгожданный 1758 год. Все астрономы мира жаждали получить подтверждение предположения, высказанного Галлеем. Честь открытия кометы выпала на долю немецкого астронома-любителя Палича. В рождественскую (25 декабря) 1758 г. ночь ему посчастливилось поймать эту комету в объектив своего небольшого телескопа. Это был первый случай удачного поиска кометы астрономом-любителем, а также первый успех в использовании телескопа для поиска комет. Таким образом, был установлен факт существования короткопериодических комет, которые подобно Венере, Юпитеру, Земле и другим планетам являются членами Солнечной системы, движущимся в космическом пространстве вокруг Солнца под действием его притяжения. В память о заслугах Галлея эта комета и стала носить его имя.

С кометой Галлея связано окончательное торжество закона всемирного тяготения; она - единственная из периодических комет, движение которой было прослежено по историческим документам в прошлом, и ее история благодаря этому насчитывает 22 века (30 оборотов вокруг Солнца). По своей орбите комета Галлея движется в направлении, противоположном движению планет солнечной системы. Ее скорость по отношению к Земле является одной из самых больших среди всех тел солнечной системы. В 1910 году при пролете перигелия, она достигала 70 км/сек.

Взаимное положение Земли и кометы при этом появлении было таково, что 19 мая комета располагалась точно между Солнцем и Землей на расстоянии 22,5 млн. километров от Земли. Так как длина хвоста кометы Галлея к этому времени превышала 30 млн. км, то Земля, двигаясь по своей орбите, должна была пройти через ее хвост. Сообщения об этом проникли в широкую печать. Быстро распространились слухи об отравлении земной атмосферы опасными для здоровья людей ядовитыми кометными газами. Газеты запестрели тревожными сообщениями о большой опасности, которая грозит человечеству 19 мая 1910 г.

Комета Галлея. 1910год.

Как и предсказывали астрономы, Земля 19 мая 1910 г. прошла через хвост кометы Галлея. Однако даже самые чувствительные приборы не зафиксировали никаких изменений в атмосфере Земли. Так что опасения жителей Земли оказались напрасными. Это лишний раз подтвердило издавна известную астрономам истину, что кометы – это "видимое ничто". Следует отметить, что Земля уже неоднократно проходила через хвосты комет и эффект всегда был одним и тем же – никакого влияния на процессы в земной атмосфере вещество хвостов различных комет не оказывало.

Комета Галлея 8 марта 1986 года.

Комета Шумейкера-Леви 9.

Падение фрагментов кометы Шумейкеров-Леви 9 на поверхность Юпитера.

Комета Шумейкера-Леви 9 была открыта Евгением и Кэролин Шумейкерами и Дэвидом Леви в 1993 году. Вскоре после их открытия было определено, орбита кометы проходит очень близко к Юпитеру. В 1992 году комета была захвачена Юпитером внутрь области предела Роша. Предел Роша - это минимальный радиус круговой орбиты, на которой спутник не разрушается под действием притяжения центрального тела. Комета разрушилась на отдельные фрагменты, которые рассредоточились на несколько миллионов километров вдоль ее орбиты. Размер и масса первоначального тела кометы и ее отдельных фрагментов неизвестны. По оценкам ученых размеры кометы составляли от 2 до 10 км в диаметре. Между 16 июля 1994 года и 22 июля 1994 года фрагменты вошли в верхние слои атмосферы Юпитера. Это было первым случаем, когда ученые имели возможность наблюдать столкновение двух внеземных тел. Cтолкновение наблюдалось с помощью больших наземных телескопов, тысяч малых и любительских телескопов и космическим кораблем “Галилео”. Последствия столкновения были видны на Юпитере еще почти в течение года после этого события. Наблюдаемое столкновение, дало ученым возможность получить новые знания о Юпитере, комете Шумейкеров – Леви 9 и космических столкновениях в целом. Исследователям удалось вывести состав и структуру кометы. Столкновение также оставило пыль, плавающую на вершине облаков Юпитера. Наблюдая за тем, как пыль распространяется по всей планете, ученые впервые смогли проследить за высотными ветрами на Юпитере. И сравнивая изменения в магнитосфере с изменениями в атмосфере после удара, ученые смогли изучить взаимосвязь между ними.

Kомета Хэйла-Боппа.

Комета Хейла – Боппа — долгопериодическая комета, которая стала, возможно, самой «наблюдаемой» кометой XX века, и одной из самых ярких за несколько последних десятилетий. Она была видима невооружённым глазом рекордный срок — 18 месяцев.

Комета была открыта 23 июля 1995 года на очень большом расстоянии от Солнца (около 7,2 а. е.), позволяя предположить, что она будет довольно яркой и при подлёте к Земле. И хотя яркость комет очень трудно предсказать с какой-либо степенью точности, эта комета оправдала и даже превзошла ожидания. Иногда её называют «Большой кометой 1997 года». Комета была открыта независимо друг от друга двумя американскими наблюдателями — Аланом Хейлом и Томасом Боппом. Хейл провёл много сотен бесплодных часов в поисках комет, и около своего дома в Нью-Мексико он наблюдал за уже известными кометами, когда около полуночи вдруг натолкнулся на туманный объект рядом с шаровым звёздным скоплением в созвездии Стрельца. Хейл обнаружил, что объект заметно перемещается на фоне звёзд (а значит, находится в Солнечной системе), и написал электронное письмо в Центральное бюро астрономических телеграмм, которое отслеживает астрономические открытия. У Боппа не было собственного телескопа. Он был на природе со своими друзьями в Аризоне, и наблюдал звёздные скопления и галактики, когда в окуляре телескопа, принадлежавшего его другу, перед глазами Томаса промелькнуло пятнышко света. Бопп понял, что это пятнышко является новым объектом, и послал телеграмму туда же, куда и Хейл. На следующее утро было подтверждено открытие новой кометы, которой дали название кометы Хейла — Боппа.

Комета стала видна невооружённым глазом в мае 1996 года. Приближаясь к Солнцу, комета Хейла — Боппа становилась всё ярче: в феврале уже можно было различить её хвосты — голубоватый ионный, направленный в противоположную от Солнца сторону, и желтоватого оттенка пылевой, изогнутый по орбите кометы. 23 марта 1997 года комета Хейла — Боппа подошла к Земле на минимальное расстояние — 1,315 а. е. При прохождении перигелия 1 апреля 1997 года комета являла собой потрясающее зрелище. Она сияла ярче любой звезды (исключая Сириус), и наблюдать ее в северном полушарии можно было всю ночь ,сразу после наступления сумерек. В следующий раз комета вернётся к Земле примерно в 4390 году.

4. Исследование комет космическими аппаратами.

Проект «Вега» был одним из самых сложных в истории исследований Солнечной системы при помощи космических аппаратов. Он состоял из нескольких частей, включая изучение атмосферы и поверхности Венеры посредством аэростатных зондов (аэростаты были впервые в мире запущены в атмосферу с другой планеты). Самой интересной была все же часть проекта, связанная с исследованием кометы Галлея и пролёт через ее газопылевую оболочку (кому).

Автоматическая межпланетная станция «Вега-1» стартовала с космодрома Байконур 15 декабря 1984г. Через 6 дней за ней последовала «Вега-2». Космическим аппаратом впервые предстояло «увидеть» ядро кометы, неуловимое для наземных телескопов. Встреча «Веги-1» с кометой Галлея произошла 6 марта, а «Веги-2» - 9 марта 1986г. Они прошли на расстоянии около 8 тыс.км. километров от её ядра.

Ядро кометы Галлея

(фотография Джотто в момент максимального сближения)

Кроме советских аппаратов, комету Галлея наблюдали японские зонды Сакигаке» и «Суйсей». Но ближе всех от ядра кометы 14 марта 1986 года прошел зонд Европейского космического агенства «Джотто» – всего в 605 км. На Землю были переданы многочисленные телевизионные и фото изображения, получен богатый материал для исследований.

Зонд Европейского Космического Агенства (ЕКА) «Розетта» был запущен 2 марта 2004 года с целью исследований кометы Чурюмова — Герасименко. «Розетта» должна приблизиться к комете в 2014 году и запустить к ней спускаемый аппарат «Фила». Во время выполнения этой миссии, зонд в августе 2008 года подлетел к астероиду Штейнс и передал снимки астероида с близкого расстояния. Кроме того, в 2010 году зонд сближался и делал снимки астероида Лютеция. 20 января2014 года космический аппарат «Розетта» проснулся от внутреннего таймера и началась подготовка к встрече с кометой Чурюмова — Герасименко. Стоит заметить, что миссия «Розетты» была весьма сложна. Её полёт включал в себя множество манёвров на орбите с использованием гравитационного поля Земли и Марса, причём даже небольшие отклонения могли повлиять на успех миссии. Но миссия была выполнена.

Снимок кометы 67Р/ Чурюмова – Герасименко, сделанный 19 сентября 2014 года камерой КА «Розетта»

5. Метеоры

Метеором называется световое явление, возникающее на высоте от 130 до 80 км при вторжении в земную атмосферу частиц - метеорных тел. Скорости движения метеорных тел по отношению к Земле могут быть различными - от 10 до 75 км/сек в зависимости от того, догоняет метеорное тело Землю при ее обращении вокруг Солнца, или же движется ей навстречу. Кроме единичных метеоров несколько раз в год можно наблюдать целые метеорные потоки (метеорные дожди). И если обычно за один час наблюдатель регистрирует 5-15 метеоров, то во время метеорного дождя - 100, 1000 и даже до 10 000. Это означает, что в межпланетном пространстве движутся целые рои метеорных частиц. Метеорные потоки на протяжении нескольких ночей появляются примерно в одной и той же области неба. Если их следы продолжить назад, то они пересекутся в одной точке, которая называется радиантом метеорного потока. Источником практически всех малых метеорных частиц являются, по-видимому, кометы. Крупные метеорные тела имеют астероидное происхождение.

Различные метеорные потоки имеют разную интенсивность. Метеорные потоки носят названия тех созвездий, где расположен их радиант. Так, метеорный поток с радиантом в созвездии Льва называется Леонидами. Ежегодные метеорные потоки, связанные с самой знаменитой кометой Галлея, носят название Аквариды (в созвездии Водолея) и Ориониды (в созвездии Ориона). Они оба считаются одними из самых древних и длительных. Почти из года в год наблюдается в августе месяце поток Персеид с радиантом в созвездии Персея. Этот поток является одним из самых популярных объектов любительских астрономических наблюдений.

Метеорный поток Персеид над обсерваторией Мон-Мегантик, Канада, 9 августа 2012 года.

Комета Свифта — Туттла является родоначальницей метеорного потока Персеид.

III. Заключение.

С древних времен считалось, что появление кометы на небе – это признак эпидемий, стихийных бедствий и других катаклизмов, что вызывало у людей страх. Астрономы с этим не согласны. Масса комет настолько мала (в миллиарды раз меньше земной), а расстояние до них так далеко, что говорить о каком-то влиянии не приходится.

Появление большинства комет непредсказуемо. В среднем их открывается до 20 в год. Для наблюдения за кометами существует целые службы мониторинга неба. Но что интересно, достаточно большое количество новых комет открывают любители-астрономы, не только профессионалы. Они первыми замечают комету, потом, после нескольких наблюдений, вычисляется ее орбита. Кометы называют именами людей, их открывших.

Я не наблюдала кометы. Знаю о кометах из разных источников: литература, фотографии, видео. Увидеть комету в небе – это моя мечта!

Список источников

1.Коротцев О.Н. «Астрономия для всех» С-Петербург, Издательский дом «Азбука-классика» 2008

2.Энциклопедия «Астрономия». Москва «Росмэн» 2006 год

3. posts/id2352.html

4. enc/astronomiya/kometa