Urok16-Астероиды и метеориты.ppt

Урок 16

Тема: Астероиды и метеориты

Ида (243) и в 100 км спутник Дактиль, АМС «Галилео», 23.08.1993г.

Закономерности в расстояниях

В 1766г немецкий математик Иоганн Даниэль ТИЦИУС (1729-1796) находит закономерность в удалении видимых планет от Солнца, выразив формулой

r=0,3 . n+0,4

(где n  номер присвоенный им планете: 0 -Меркурий, 1 -Венера, 2 -Земля, 4 -Марс, 8 - (неизвестная планета), 16 – Юпитер, 32 –Сатурн).

Уточняя данную формулу в 1772г немецкий астроном Иоганн БОДЕ (1747-1826) публикует уточненную формулу в виде

r=0,3 . 2 n +0,4

где n  номер присвоенный им планете: -∞- Меркурий, 0 -Венера, 1 -Земля, 2 -Марс, 3 - (неизвестная), 4 -Юпитер, 5 -Сатурн).

формула получила название правило Тициуса-Боде ,

13 марта 1781г английский астроном Уильям Гершель (1738-1822) открывает Уран

История открытия

Астроном Джузеппе ПИАЦЦИ (1746-1826, Италия) в новогоднюю ночь 1 января 1801г в Палермо открыл первую малую планету - самый крупный астероид Церера (диаметр 960х932 км) и дал название - “малые звезды”.

Немецкий математик К.Ф. Гаусс определил его орбиту по трем точкам, применив разработанный им в 1801г метод расчета орбит, используемый и сейчас.

Вторую малую планету - (2) Pallas (Паллада) - удалось обнаружить 28 марта 1802 года немецкому врачу, увлекающемуся астрономией Г.В. Ольберс.

Третью - (3) Juno (Юнона) - открыл 1 сентября 1804 года астроном К. Гардинг (Германия). Четвертую - (4) Vesta (Веста) - открыл 29 марта 1807 года все тот же Г.В. Ольберс.

Первый астероид с помощью фотографии был открыт 20 декабря 1891г (323) Бруция.

На 2 октября 2001г астрономы всего мира наблюдали 146.677 астероидов. Орбиты 30.716 из них определены и они получили собственные номера. Имена присвоены 8.914 астероидам.

На рисунке местоположение 8777 астероидов имеющих имена на полночь 1 января 2000 года.

Церера

Самый крупный астероид Церера (сфероид, размер 962 х 894 км, с точностью +/-14км). Открыт 1.01.1801г Джузеппе ПИАЦЦИ (1746-1826, Италия).

До недавнего времени это был самый большой астероид, но с 24.08.2006 года решением МАС отнесен к разряду карликовых планет. Астероид на 25% состоит из водяного льда и имеет сложный рельеф поверхности.

Первое радиолокационное изображение Цереры

Пояс астероидов и орбита Цереры и других астероидов .

Снимки в инфракрасном диапазоне (J/H/K-поддиапазоны) Цереры с помощью телескопа обсерватории Кек (Мауна-Кеа, Гавайи), с разрешением 30 км. 2002 год.

Распределение астероидов

  1.   Большинство астероидов сконцентрировано в Главном поясе астероидов между орбитами Марса и Юпитера на расстояниях от 2,0 до 3,3 а.е. от Солнца.

2. Имеются астероиды, чьи орбиты лежат ближе к Солнцу, типа группы Амура, группы Аполлона и группы Атена. Кроме того, имеются и более далекие - центавры.

3. На орбите Юпитера находятся в точках Лагранжа (гравитационной ловушке) троянцы (отстающие на угол 60 о : Приам, Эней, Троил и др.) и греки (опережающие на угол 60 о : Ахилл, Аякс, Одиссей и др.).

4.  За Нептуном находится пояс Койпера. Американский астроном Джерард Койпер (1905-1973) предсказал его в 1951г, а в 1992г был открыт объект 1992 QB1, находящегося на квазикруговой орбите на расстоянии около 50 а.е. от Солнца.

В настоящее время астрономам известно уже свыше 1 тыс. транснептуновых объектов (на 01.09.2006г), однако самый маленький из них имеет в поперечнике около 25 км.

5. В 2006 году открыт еще один пояс -  троянцы у Нептуна (первый астероид открыт еще в 2001г).

Классификация астероидов

Астероиды могут быть классифицированы по спектру отраженного солнечного света:

75% из них очень темные углистые астероиды типа С с альбедо около 5%,

15% - сероватые кремнистые астероиды типа S в основном во внутренней части Главного пояса,

10% включают астероиды типа М (металлические) и ряд других редких типов.

Классы астероидов (существует разная классификация) связаны с известными типами метеоритов, что доказывает образование большинства метеоритов из астероидов.

Самые темные астероиды отражают 3 - 4% падающего на них солнечного света, а самые яркие - до 40%. Многие астероиды регулярно меняют яркость при вращении, так как имеют неправильную форму.

Самые маленькие астероиды вращаются наиболее быстро и очень сильно различаются по форме.

Астероиды в сравнении с Луной (3474км)

Эрида (136199, бывш. 2003 UB313, Ксена, Зена) – 2400 км

Плутон – 2390 км

2003EL61(136108) – 2000 км

Седна (Sedna) – 1800 км

2005FY9 (136472) - 1600 км

Квавар – 1290 км

Орк (90482, бывш. 2004DW) - 1100

Иксион (Ixion) – 980

Церера – 960х932 км

2002AW197 – 940 км

Варуна (Varuna) - 780 км

Паллада - 570х525х482 км

Исследование КА

28.08.1993 – АМС «Галилео» ( "Galileo" (США), масса 2380 кг, запуск 18.10.1989г) пролетела в 2400 км от астероида (243) Ida и запечатлела сравнительно большой астероид Ида и в 100 км 1,5 км спутник Дактиль. Это первый двойной астероид, обнаруженный исследователями.

" NEAR "(США), масса 804 кг, запуск 17.02.1996г – изучение с орбиты с 14 февраля 2000 года астероида (433) Эрос. Попутно проход и фото астероида Матильда размером 59х47 км - крупнейшего из астероидов, исследованных КА. 12 февраля 2001г NEAR совершил успешную посадку на астероид.

Астероид Матильда и " NEAR "

" Hayabusa " (Япония) масса 415 кг – впервые взял пробу грунта с астероида Itokawa (открыт в 1998 году, диаметр около 0,5 км, астероид Итокава 25143, орбита которого расположена недалеко от орбиты Земли), изучая его с околоастероидной орбиты в течение 3 месяцев с 6 сентября 2005г. Возврат по техническим причинам задерживается. Посадка небольшого, диаметром 50 см, контейнера с образцами намечалась на 2007 год, однако придется ждать до 2010г.

12.09.2005 в 20 км от Итокава

" Hayabusa " возле Itokawa

12.11.2005г в 55 м от Итокава

Астероидная опасность

Жителям Земли важно знать о движении астероидов приближающихся к Земле и пересекающих ее орбиту.

Столкновение с астероидом более 1 км диаметром, что в среднем бывает раз в 100 000 лет, может быть катастрофическим для Земли.

По состоянию на 28 января 2002 года общее число пролетающих мимо Земли астероидов составляет 1743, в том числе 587 имеют размеры более 1 км.

Орбиты пяти астероидов из семейства Амура.

В 1995г NASA организует службу NEAT (Near Earth Asteroid Tracking – слежения за околоземными астероидами ).

Степень опасности в настоящее время оценивается по Туринской 10-ти бальной шкале, принятой в 1999 году.

Из известных астероидов опасность Земле угрожает астероид Апофиз диаметром около 10 км, который в 2029 году пройдёт мимо Земли на расстоянии около 38 тыс. километров.

Орбиты пяти астероидов из семейства Аполлона.

Раны Земли

В штате Аризона около Винслоу (США) обнаружен в 1891г первый на Земле метеорный кратер Барринджер (называемого еще Каньоном Дьябло), диаметром 1275 м, глубиной 183 м и высотой окружающего вала 37 м,

образованного в результате падения 60—80 метрового железного метеорита, весившего 300 тысяч тонн и летящего со скоростью 45—60 тысяч км/ч около 50 000 лет назад.

В 1998 году число достоверно установленных астроблем превысило 200 ( в т.ч. 20 из них в России) (около 140 крупных), и ежегодно выявляется 2-5 новых . Размеры метеоритных кратеров различны - от 10-30 м до 340 км, а время их образования - от 2,5 млрд лет назад до наших дней . При этом небольшие (измеряемые десятками и сотнями метров) кратеры ( их около 15%) относятся к молодым образованиям с возрастом не более 1 млн лет.

Трагические последствия

65,5 млн. лет назад гигантский метеорит в 9,6 км упал на полуостров Ютакан (север Южной Америки), подняв в воздух невероятное количество пыли и камней, образовал гигантские цунами, зажег огромные пожары и копотью погрузил планету во мрак на долгие годы. Астероид ответственен за гибель 70% мезозойской фауны на границе мела-палеогена, в том числе и всех видов динозавров.

Ютакан. Слой осадочных пород с веществом метеорита.

    Образованный кратер Чиксулуб имеет диаметр 177 км и около 900 м глубины. Внешняя бровка кратера подчеркнута депрессией 3-5 м глубиной при ширине 5 км.

Вот некоторые крупные кратеры (астроблемы) Земли.

«Шеврале» и его 12 кг соперник

Метеориты

Это фрагмент метеороида, который "пережил" прохождение сквозь атмосферу Земли. Метеориты обычно называются по имени места, где они упали.

В веществе метеоритов «зашифрована» запись тех химических и физических процессов, которые проходили в Солнечной системе до 4,6 млрд. лет, когда рождалось Солнце и планеты. Поэтому метеориты представляют научную ценность.

История собрания метеоритов в России началась в 1749 году в Сибири, недалеко от Красноярска возле село Убей, где казак Медведев нашел необычную железную глыбу – железокаменный (палласит) весом 687 кг. По распоряжению академика Петра Палласа она была доставлена в Петербург. Назван Палласово Железо (Pallas Iron).

Метеорит Богуславка, 1916г, Россия

Палласово железо весом 687 кг и его структура

Из коллекции Сихоте-Алиньского метеорного дождя.

Основная коллекция метеоритов России находится в Институте геохимии и аналитической химии имени В.И.Вернадского РАН (ГЕОХИ). Она содержит примерно 180 отечественных и свыше 800 зарубежных метеоритов (более 16 тысяч образцов) практически всех типов из 45 стран мира. Общий вес коллекции более 30 тонн. В России есть еще 8 музеев хранящих метеориты.

Метеориты Новосибирской области

Метеорит Новосибирск каменный, хондрит (11,41 кг), найден весной 1978г на окраине г. Новосибирска, в районе Гусинобродского шоссе. Метеорит нашли во время земляных работ на глубине 1,5 м.

Метеорит Орловка каменный, хондрит (40,543 кг), найден в 1928г в Кыштовском районе.

Метеорит Крутиха каменный, хондрит (845,2 гр) найден в июле 1907 года в Кыштовском районе.

Метеорит Венгерово каменный, хондрит (2 экземпляра общим весом 9,3 кг), падение 11.10.1950г в 17 ч. 46 м. возле Ново-Кулики, Венгеровского района. 

Классификация метеоритов

каменный хондрит

каменные (аэролиты) - разделяются на два подкласса: хондриты и ахондриты . Хондриты характеризуются наличием хондр - небольших сферических включений, которые могут состоять из металлов, силикатов или сульфидов. В ахондритах хондр нет.

железный

железные (сидериты) - среди упавших составляют 5,7%, но в коллекциях их доля значительно больше, так как они медленнее разрушаются под воздействием воды и ветра. Состоят почти целиком из железа и никеля. В них было обнаружено около 150 различных минералов

железо-каменный

железо-каменные (сидеролиты или литосидериты) - содержат свободные металлы и минеральные вещества в примерно равных пропорциях.

Возраст метеоритов определяют по радиоактивному распаду.

Срез хондрита содержащего много свободного металла и железа в составе силикатов, подтип LL3.

Железо-каменный метеорит Брагин, 1908г, Россия