WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.В. Ломоносова ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ В.С. Уральская, В.Н. Расхожев СОВРЕМЕННОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О СТРОЕНИИ И СОСТАВЕ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ Специальность "География" (012500) г. Воронеж 2004 г.

2 Утверждено научно-методическим советомфакультета географии и геоэкологии ВГУ 12.02.2004 г., протокол № 2 Составители:

старший научный сотрудник отдела небесной механики ГАИШа МГУ, канд. физ. - мат. наук Уральская Валентина Семеновна, доцент кафедры оптики и спектроскопии физического факультета ВГУ РасхожевВладимир Нилович.

Учебное пособие подготовлено в отделе небесной механики Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова и на кафедре оптики и спектроскопии Воронежского государственного университета.

Рекомендуется для студентов ВГУ физического факультета, студентов факультета географии и геоэкологии дневного и заочного обучения.

3 Содержание Введение 4 Новые данные о больших планетах Солнечной системы и их спутниках 6 Кольца планет 10 Астероиды и кометы 11 Главный пояс астероидов 11 Семейство троянцев 12 Пояс Койпера 12 Семейство Кентавров 13 Околоземные астероиды и потенциально опасные для Земли объекты 15 Спутники Земли 16 Спутники малых планет 17 Кометы 18 От поясаКойперак кометным ядрам 20 Объяснение некоторых астрономических терминов, используемых в данномпособии 21 Списоклитературы 23 Приложение – таблицы 25 Приложение – рисунки 31 4 Введение Наше представление о строении и составе Солнечной системы существенно изменилосьс появлениемвастрономии новой наблюдательной техники.

Введение в строй наземных телескопов с диаметромобъектива порядка 10 метров, успешная эксплуатация космического телескопа имени Хаббла а также, проведение удачных миссий космических аппаратов (КА) к большим планетам привело к новым весомым открытиям.

Как известно, Солнечная система содержит девять больших планет. Это - Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон. Все планеты, кроме Плутона, движутся по почти круговым орбитам в практически одной плоскости – плоскости эклиптики. Между орбитами Марса и Юпитера находится Главный пояс астероидов (Рис. 1).

В настоящее время у внешних планет-гигантовЮпитера, Сатурна, Урана и Нептуна открыто огромное количество малых спутников Это заставляет.

предположить, что пространство вокруг этих газовых гигантов богато каменными телами, и прогресс в технике наблюдений приведет к новым открытиям более мелких спутников. В системе Юпитераоткрыты телакилометрового размера, причемколичество этих тел может достичь нескольких сотен (Рис. 2). У Сатурна Уранаи Нептунатакже обнаружены новые далекие внешние спутни, ки, которые могут являться захваченными астероидами.

Современные наблюдения показали новое распределение популяций малых тел за пределами Главного поясаастероидов. Открыт второй астероидный пояс – пояс Койпера, находящийся за орбитой Нептуна и по массе далеко превосходящий Главный пояс астероидов.

Сейчас дискутируется вопрос о том, является ли Плутон большой планетой, либо он представляет собой самый крупный объект из множества тел за орбитой Нептуна ПокаМеждународный Астрономический Союз (МАС) пред.

лагает оставить статус Плутона как большой планеты без изменения.

Существование двух значительных популяций малых тел наорбите Юпитера, называемых троянцами и находящихся в лагранжевых устойчивых точках ограниченной задачи трех тел (Рис. 3), заставило наблюдателей искать подобные семейства у других планет. Сначала они были обнаружены у Марса, но теперьоткрыт первый троянец у Нептуна.

Значительной является популяция околоземных астероидов.

На вытянутых орбитах, пересекающих орбиты больших планет, обнаружены новые объекты, так называемые Кентавры, которые с одной стороны имеют некоторые свойства астероидов, а по другим характеристикамнапоминают кометы. Актуальной становится проблема их долговременной эволюции.

Впервые открыты спутники малых планет, а также двойные астероиды.

Оказалось, что значительную часть всей популяции астероидов, примерно 16%, составляют двойные системы малых тел.

В последние годы открыты малые тела движущиеся в резонансе с дви, жениемЗемли. Они получили название компаньоны Земли.

Кроме долгопериодических и короткопериодических комет, в отдельные группы выделяются популяции комет, падающих наСолнце, а также кометы, потенциально опасные для Земли. Изучается вопрос о происхождении и связи между кометами, астероидами и спутниками планет.

Все это заставляет систематизировать новый наблюдательный материал и оформить его в виде пособия, так как во всехучебных пособиях, имеющихся враспоряжении студентов подобных сведений о составе и строении Сол, нет нечной системы.

Учебное пособие снабжено объяснениями некоторых астрономических терминов, отмеченных в тексте курсивом, остальные термины или объясняются вкурсе лекций либо содержатся влитературе, которая указанав списке литературы как основная. Сайты, перечисленные в списке литературы, содержат учебную информацию по курсу астрономии, а также профессиональную информацию по отдельным вопросам строения Солнечной системы, сравнительной планетологии и т.д. Ознакомление с материалами подобного рода будет полезно студентам, позволит им самостоятельно проводить сравнительный анализ вновь поступающих данных по темвопросам, которые их заинтересуют после ознакомления с данным учебным пособием.



Составители считают своим приятным долгомвысказать признательность и благодарность доктору физ.-мат. наук Емельянову Н.В. и доктору физ.-мат.

наук Латышеву А.Н. за замечания, сделанные в ходе подготовки пособия. Особая признательность доктору физ.-мат. наук Зеленеву В.М. за дополнения, сделанные в процессе рецензирования.

Новые данные о больших планетах Солнечной системы и их спутниках.

Все характеристики планет, уточненные к настоящему времени, приведены в таблице 1 Приложения. К концу 2003 г. у больших планет известны спутников. Земля имеет один спутник, Марс – 2 спутника, Юпитер – 61, Сатурн – 31, Уран – 27, Нептун – 13, Плутон – 1. В таблицах 2-5 Приложения даны основные сведения о спутниках Юпитера, Сатурна, Уранаи Нептуна.

Самым главным из всех спутниковпланет является Луна– спутник Земли. Онадвижется вокруг Земли насреднемрасстоянии 380000 км. Радиус Луны равен 1700 км. Ее массасоставляет 1/81 часть массы Земли. У Меркурия и Венеры спутниковне обнаружено.

Вокруг Марсана почти круговых орбитах в плоскости экваторапланеты обращаются два спутника - Фобос и Деймос. Фобос - весьма вытянутое тело, имеющее размеры 26х22х18 км. Деймос тоже вытянут, его размеры 15х12.4х10.8 км. Радиус орбиты Фобоса– 9400 км, Деймоса – 23500 км. Для сравнения напомним, что радиус Марсасоставляет 3400 км.

У планет-гигантов - Юпитера, Сатурна, Уранаи Нептуна по расположе, нию в планетных системах спутники можно условно разбить натри основные группы. Это главные спутники, внутренние спутники, находящиеся ближе к планете, чемглавные спутники, и внешние спутники всистеме планеты.

Внутренние спутники - это малые тела неправильной формы и размерами несколько километров которые образовались в результате столкновений или, бомбардировки метеороидами более крупных спутников Они расположены во.

внутренних областяхпланетных систем, часто в области колец, иногда попадая в область главных спутников.

К ним относятся 4 внутренних спутника Юпитера (Метида, Адрастея, Амальтея и Теба), 9 малых внутренних спутникаСатурна Атлас, Проме (Пан, тей, Пандора, Эпиметей, Янус, Телесто, Калипсо и Елена), 13 внутренних спут ников Урана (Корделия, Офелия, Бианка, Крессида, Дездемона Джульетта,, Портия, Розалинда, Белинда, Пак, а также S/2003 U1 и U2 и S/1986 U10) и спутниковНептуна (Наяда, Таласса, Деспина, Галатея, Ларисса и Протей).

Главные спутники располагаются вобласти от 20000 кмдо 2 млн. км их, размеры от 500 до 5000 км. Они образовались одновременно с планетами из протопланетного облакаи имеют регулярные орбиты – почти круговые, расположенные в плоскости экваторапланеты. В системе Юпитераэто 4 галилеевых спутника (Ио, Европа, Ганимед и Каллисто), 8 главных спутниковсистемы Сатурна (Мимас, Энцелад, Тефия, Диона, Рея, Титан, Гиперион и Япет), у Урана– 5 основных спутников (Миранда, Ариэль Умбриэль, Титания и Оберон). Са, мый крупный спутник Нептуна– Тритон движется по круговой орбите в плоскости экватораНептуна но в обратномнаправлении по отношению к враще, нию планеты.

Внешние спутники находятся наорбитах от 2 до 50 млн. кми имеют диаметры порядканескольких км Для них характерны неправильная форма и не.

регулярные орбиты – вытянутые эллиптичные орбиты с различными наклонами к плоскости экватора планеты, причем многие из внешних спутников имеют обратные движения по отношению к вращению планеты. Их расположение во внешних областях планетных системуказывает на возможный захват этих тел из межпланетного пространства. На интервале времени, сравнимомс возрастом Солнечной системы (4.5 млрд. лет), они не подвергалисьсущественным изменениям и поэтому сохранили информацию о ранних стадияхее формирования.

Изучение их природы, состава, эволюции их орбит приблизит нас к пониманию основного сценария происхождения Солнечной системы.

Граница существования спутников определяется областью гравитационного притяжения планеты, известной как сфера Хилла. Для Юпитера радиус сферы Хилласоставляет 740 радиусовЮпитера, примерно 0.35 а.е. или 50 млн.

км. Для Нептунаэтот радиус составляет 86.8 млн. км.

За последнее десятилетие открыто 75 новых спутников. Так, в системе Юпитера вместо 8 стало известно о существовании 53 далеких нерегулярных спутников Самые далекие из них наобратных орбитах имеют большие полу.

оси, составляющие 0.65 радиуса сферы Хилла. При открытии спутники получают временные обозначения, например, S/2000 J1. Это означает, что спутник (S) открыт в 2000 г. и является первым спутником Юпитера (J), открытым в этомгоду (J1). После уточнения орбиты ему присваивается порядковый номер и предлагается название.

Все спутники Юпитераназваны именами из греко-римской мифологии и связаны с ЮпитеромЗевсом. Согласно принятым МАС соглашениям, спутники с прямым движением получают наименования (главным образом латинские), оканчивающиеся на–а или –о, а названия спутниковс обратным движением (в основном, греческие), имеют окончания –е. В русскомязыке встречаются двоякие написания греческих имен, например, Тайгета и Тайгете, Иокаста и Иокасте и др. Однако, как уже указывалось, для спутников с обратным движениемут верждены названия с окончанием–е, а именно, Тайгете, Иокасте, Калике, Эриноме и т.д.

Из характерадвижения (скорость движения, наклон орбит) внешних нерегулярных спутниковЮпитера видно, что все они подразделяются наособые группы или семейства. Ближе к галилеевым спутникам располагаются спутники с прямым движением которые можно условно разделить на три группы.





, Первая группаФемисто включает всебя один спутник по имени ее единственного члена движется впрямомнаправлении наорбите со средним расстоя. Он нием 7 млн. кмот Юпитераи наклоном 45°. Вторая группа содержит 5 спутников, которые имеют средние расстояния порядка 11 млн. кми наклоны около 30° к плоскости экваторапланеты, т.е. имеют прямое движение. Это так называемая группа Гималии, в которую также входят Элара, Лиситея, Леда и S/J11. Третья группа также содержит пока один спутник S/2003 J20 с большой полуосью 17 млн. кми наклоном Спутники с обратным движениемтакже 55°.

объединяются втри или четыре самостоятельные группы, которые названы по именамнаиболее крупных из них. Это группа Ананке с большими полуосями 18-21 млн. кми обратным движениемна орбитах с наклонами 145°-150° (Эвпорие, Иокасте, Эванте, Гарпалике, Праксидике, Ортозие, Гермиппе, Ананке, Тионе и S/2003 J3, J12, J21, J18, J6, J16, J15 и J4). Группа Карме включает в себя спутники с большими полуосями орбит 22-24 млн. кми наклонами 162°-165°. В нее входят Пазифее, Исоное, Кале, Эвридоме, Эриноме, Тайгете, Халдене, Карме, Этне, Калике, а также S/2002 J1, S/2003 J17, J11, J9, J19, J10, J1 и J5.

Шестая группа Пасифе характеризуется средними расстояниями 23-млн. кми наклонами 147°-152° и включает Пасифе, Спонде, Мегаклите, Синопе, Каллирое, Автоное, а также S/2003 J2, J8 и J14.

Может быть, и Синопе тоже имеет свое семейство спутников. В каждую динамическую группу входят один крупный родительский спутник с размерами, превышающими 14 км, и множество маленьких спутниковс размерами не более 4 км. Разброс скоростей между членами одной группы сравним со скоростью отрываот родительского тела. Такая скорость для спутниковс обратным движениемсоставляет 30 м/с. Различие в скоростях между родительскими телами в различных группах составляет 200 м/c. Такое распределение спутников по динамическим группам говорит о том что они образовались в результате, столкновений наранних стадиях развития Солнечной системы.

Одним из результатов миссии космического аппарата (КА) Галилео к Юпитеру является обнаружение малых объектоввблизи пятого спутникаЮпитера– Амальтеи. При сближении КА Галилео с Амальтеей обнаружено 9 тел, но дваиз них могли быть дубликатами увиденных ранее. По-видимому, эти объекты размерами менее 5 кмлибо были захвачены на орбиты вокруг этого спутника, либо превратились вспутники в результате прошлых соударений.

В 2000-2003 г.г. открыты 13 новых далеких нерегулярных спутников в системе Сатурна. До этого был известен только один внешний спутник с обратным движением – Феба диаметром 220 км Новые спутники Сатурна имеют.

размеры от 5 до 40 км. Внешние спутники Сатурна также обнаруживают склонность к группированию в определенные семейства, с определенным характеромдвижения. Была проведенаклассификация спутникови качественное исследование эволюции их орбит. Четыре спутникаПааляк, Сиарнак, Кивьюк и Иджирак движутся напрямых орбитах с наклонами около 45°. Эволюция орбит Кивьюк и Иджирак характеризуется колебаниемдолготы перицентра около некоторого значения, что является редким случаемвдвижении спутников.

Вторая группаобъединяет спутники Тарвос, Эрьяпо и Альбиорикс с наклонами 34° и большими полуосями 16-18 млн. км. Семь спутников Имир, Фрим, Скади, Мундильфари, Суттунг, включая Фебу и S/2003 S1, имеют обратные орбиты. Их эволюция характеризуется долгопериодическими колебаниями эксцентриситетови наклонови монотонным возрастаниемостальных угловых переменных.

До 1997 г. система Урана казалась самой упорядоченной. Пятнадцать спутниковдвижутся на почти круговых орбитах вплоскости экваторапланеты, которая наклоненак плоскости орбиты Урана под углом 98°. Они обращаются вокруг планеты в направлении ее вращения и повернуты к Урану всегда одной стороной, т.е. имеют синхронное вращение. В этой же плоскости находятся и кольца Урана.

Сейчас открыто восемь нерегулярных спутников нарасстояниях от 4 до 20 млн. км. Первые два внешних спутника УранаКалибан и Сикоракса были открыты в 1997 г. на Паломарской обсерватории. В 1999 г. стало известно о существовании трехдалеких спутниковУрана– Просперо, Сетебос, Стефано. В 2001 г. открыты еще три далекие спутника Урана– Тринкуло, S/2001 U2 и U3.

Все внешние спутники Уранадвижутся навытянутых, сильно наклоненных орбитах с обратным движением. Исследование эволюции их орбит под влиянием внешнего тела показало, что возможно образование различных типоворбит – от либрации до столкновения с центральным теломнаинтервалах времени порядка нескольких десятковтысяч лет. Кроме того, орбиты спутников пересекаются друг с другом и существует вероятность близкого взаимного прохождения спутников.

В 2003 г. интересные открытия в области внутренних спутников Урана были совершены с помощью телескопа Хаббла Один спутник S/2003 U1 диа.

метром 16 км был открыт между орбитами Пака и Миранды на расстоянии 97700 кмот центра Урана. Второй спутник S/2003 U2 (12 км) находится внутри орбиты Белинды на расстоянии 74800 кмот центрапланеты. Также с помощью телескопаХаббла произошло переоткрытие спутника S/1986 U10 (40 км), впервые обнаруженного в 1999 г. по фотографиям, полученным космическим аппаратом Вояджер - 1 в 1986 г., т.е. через 13 лет после получения снимков. Его расстояние от Уранасоставляет всреднем 76400 км. Третий спутник S/2003 U(11 км), открытый в 2003 г., принадлежит к внешним спутникам, находится на расстоянии 14 млн. кмот Урана и, единственный из далеких спутников дви, жется в прямомнаправлении.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.