Малые тела Солнечной системы.
план-конспект занятия

Вводная часть:

1).  билетики в зал (сохранить для рефлексии).

2).   провести построение Солнечной системы, используя «Карточки с планетами» (две команды).

3).  ВОПРОС: а что между планетами?

4).   оставить одну команду и добавить понятия этой лекции: «Главный пояс астероидов», «Пояс Койпера» и «Облако Оорта», расположить их наглядно в «Солнечной системе».

  Объяснительная часть

  Межпланетное пространство Солнечной системы не является пустым, а заполнено самыми разнообразными объектами.

 Они образуют класс малых тел и подразделяются на межпланетную пыль,   

астероиды,

кометы и

метеорную материю.

Сегодня мы с вами познакомимся с малыми телами Солнечной Системы.

Наиболее изученными среди малых тел являются астероиды, или малые планеты. История их открытия связана с поисками планеты между орбитами Марса и Юпитера, где она должна была бы находиться согласно закону планетных расстояний.

Эти поиски увенчались успехом в первую новогоднюю ночь девятнадцатого столетия, когда итальянский астроном Джузеппе Пиацци нашел очень маленькую планету именно на этом месте. Он назвал ее Церерой.       

  Совершенно неожиданно Церера оказалась не единственной планетой в этой области.

Через год Генрих Ольберс обнаружил еще одну подобную планету, которую назвал Палладой.

В 1804 г. к ним прибавились Юнона, открытая немецким астрономом Карлом Хардингом  совершенно случайно,

В 1807 году астероид Веста занял свое место в каталоге астрономических объектов.

         Самый большой астероид главного пояса – Церера – имеет диаметр около 950 км, Паллада и Веста – чуть больше 500 км, а Юнона – 250 км. Диаметры остальных астероидов значительно меньше: от 1 до 150 км.

      Единственный астероид, видимый невооруженным глазом – Веста – имеет самую светлую поверхность. Минимальное расстояние до Земли - 177 млн. км. (вообще, это не так много; А если сравнить с минимальным расстоянием до Марса?          55,75 млн. км.).

    Отчётливо видно, что Весте не хватило собственной гравитации, чтобы принять форму шара.

Все эти планеты были настолько малы, что их диски не видны в телескоп. Поэтому их назвали астероидами – «звездоподобными». Астероидами Солнечной системы считаются небесные тела, с диаметром превышающим 30 метров, которые двигаются вокруг Солнца, обладают неправильной формой и не имеют атмосферы. Вместе с этим у астероидов даже могут быть собственные спутники.

Астрономы и любители внимательно изучают фотографии звёзд, замечают изменения и выявляют изменения, какие объекты переместились. Для поиска астероидов сегодня используют метод – блинк компарирование –

ПЕРЕВЕСТИ?! т. е. перескакивание взгляда с 1 кадра - на другой. Звезды на небе? неподвижны. Астероид  к нам ближе – и его положение относительно нас меняется! Именно это перескакивание астероида на кадре и выявляется.

Сегодня  современные телескопы способны следить за астероидом - его перемещением. Существует Российская система «Мастер», разработанная Ляпуновым, она отслеживает объект в автоматическом режиме.

Орбиты большинства астероидов располагаются между орбитами КАКИХ ПЛАНЕТ?   Марса и Юпитера в торообразном кольце и образуют так называемый главный пояс астероидов. Все астероиды движутся в том же направлении, что и планеты.

          С каждым годом количество открытых астероидов увеличивается. Сначала им давали имена древнегреческих и древнеримских богов и героев.

Вестой звали богиню — покровительницу семейного очага в Древнем Риме. Церера — римская богиня, которая соответствовала, греческой Деметре, сестре Зевса.

   Потом  малые планеты получали имена самых знаменитых людей Земли.  Астероиды, названные в честь ученых: Эйнштейна и Пифагора, Астероид Гагарин и

астероид Нил Армстронг, есть астероиды, названные даже  в честь рок – групп, так среди просторов космоса летит астероид Rammstein.

  Вращается на орбите между Марсом и Юпитером, астероид названный в честь костромички Надежды Васильевны Бабушкиной (1915-1936), по прозвищу «Ната», советской девушки-парашютистки, погибшей в молодом возрасте. Был открыт 25 августа 1927 года советскими астрономами Сергеем Белявским и Николаем Ивановым.

Кроме имени, а они чаще женские,  у каждого астероида есть и регистрационный номер, так у  астероида, названного в честь Наты Бабушкиной имеет название с номером - (1086) Ната.

Не все астероиды находятся в пределах главного пояса. Так, например, две группы астероидов движутся по орбите Юпитера.   Астероиды «Греки» на 60^о опережают Юпитер, а «Троянцы» следуют за ним на таком же угловом расстоянии. Все они имеют диаметр около 150 км.

А почему эти остатки строительного материала собираются именно рядом с Юпитером?

         Больший интерес представляют астероиды, которые приближаются к Земле. Они могут быть угрозой землянам.    

ПОЛНОКУПОЛЬНЫЙ ФРАГМЕНТ

На Землю тоже падают: 10: 26         Вскоре умерли и динозавры: 07:10

И после климатической зимы, когда погибает большинство динозавров наступает эра млекопитающих. ПОЧКМУ? Из-за закрытой пылью атмосферы, гибнут растения, крупные травоядные, нечем питаться хищникам, выживают те, что кормили детенышей молоком.  За время своего существования и Земля не могла не сталкиваться с достаточно крупными небесными телами.

 Мы познакомились с вами с понятием астероид, а в фильме вы слышите другой термин, какой? МЕТЕОРИТ. Чем отличается астероид от метеорита? Астероид в Космосе, метеорит упал на поверхность.

    Земная кора хранит на себе шрамы от столкновений с астероидами. Такие следы называются астроблемами. Когда небольшой астероид врезался в земную поверхность, его кинетическая энергия почти мгновенно высвобождалась, и он погибал при взрыве.

Так произошло с Тунгусским метеоритом. Вещество астероида оказывалось распыленным на атомы и перемешивалось с земными породами. Большинство образовавшихся кратеров уничтожено факторами, активно изменяющими лик земной поверхности, главные из которых вода и воздух. Но некоторые следы сохранились.

         На космической фотографии хорошо видны.   Как называем такие следы? Астроблемы!

Здесь кратер Маникуаган в Канаде. Диаметр астроблемы 70 км, возраст – около 210 млн. лет.    

       Лучше других сохранился кратер в Аризоне. Индейцы называют его «Каньон дьявола» и говорят, что здесь очень давно сошел на Землю огненный бог.

      На высоком пустынном плоскогорье раскинулся широким кольцом каменный вал, окружающий воронку диаметром 1240 метров. Дно кратера лежит почти на 200 метров ниже. Мощный взрыв сломал слои известняка, раздавил и разбросал на 10 км обломки скал массой  в сотни тонн.

       Возраст кратера 50 тыс. лет. Астрономы считают, что это след от столкновения земли с телом диаметром около 40 метров и массой порядка 300 тысяч тонн.

         Менее массивные тела падают на Землю постоянно. В межпланетном пространстве движется бесчисленное множество космических пылинок, песчинок, камней и глыб. Большей частью это остатки вещества, из которого сформировались планеты и их спутники.

   Новыми порциями «мусора» Солнечная система пополняется в результате столкновения астероидов друг с другом и их дробления. Всю эту мелочь поперечником от доли миллиметра до нескольких метров астрономы называют метеорными телами, или метеороидами. Планеты на своем пути как бы вычерпывают этот межпланетный мусор.

  Метеороиды со скоростями  в десятки км/с  вторгаются в земную атмосферу. При трении о воздух они раскаляются, начинают испаряться и в большинстве своем разрушаются на высотах от 110 до 60 км. В эти мгновения мы видим пролет по небу метеора, который в народе часто называют падающей звездой. Таким образом, метеор – это светящийся след оставляемый вспыхнувшим объектом при его вхождении в атмосферу.    

    Очень яркий метеор ученые называют болидом. Иногда полет болида сопровождается звуками, напоминающими отдаленный гром. Если метеороид в воздухе не успевает разрушиться, на Землю падает метеорит.  В среднем на Землю ежегодно падает до 50 000 т метеоритов. Интерес к их изучению очень велик: ведь долгое время только метеориты были единственными образцами внеземного  вещества.

   Одним из таких объектов является Апофис, диаметр которого примерно 325 м. В 2029-м году траектория Апофиса будет проходить вблизи Земли (на высоте 35 000 км), а позже в 2036-м году и вовсе не исключена вероятность столкновения.

    Заблуждаются те, которые думают, что с подлетающими астероидами лучше всего бороться ракетами с ядерными боеголовками. Ученые же считают подобный способ последним средством. Опасаются, что взрыв лишь расколет объект на части, которые все равно наделают на Земле массу бед. Поэтому и думают над альтернативой: как отклонить глыбу.  Какие способы борьбы есть от непрошенных гостей?

Д/Ж:  Предложите способы борьбы с астероидом!!!

Отклоняющие способы хорошо известны.

  Это «космический импактор» - весомая болванка, запущенная навстречу глыбе.

   Это «буксир» - ракетный двигатель, закрепленный на объекте.

   Это «гравитационный тягач» - небольшое тело, расположенное рядом с астероидом, длительное воздействие которого чуть изменяет траекторию.

   Это «солнечный парус» - нечто отражающее солнечные лучи и создающее световое давление на поверхность объекта.

  Одни предлагают крепить мембраны на поверхности астероида, другие - красить часть его поверхности в белый цвет.

    А вот новые способы?   продумать способ сложения и раскрытия СОЛНЕЧНОГО ПАРУСА.

ФИЛЬМ       Вот последний из нашумевших в атмосфере метеоритов – Челябинский. Он издавал звук, здесь его кинетическая энергия превращалась в звук,  а ПОЧЕМУ СВЕТИТСЯ? свечение это в результате трения о воздух.

     В холле нашего здания располагается Сихоте-Алинский метеорит, упавший на Землю в 1947г.  Допустим, вы нашли, как вам кажется, метеорит, или это простой камень. Чтобы знать, как определить метеорит вы должны сначала знать типы метеоритов.

         Все метеориты делятся по составу на три класса. Железные метеориты – это обломки чистейшего железа с примесью никеля. В земных горных породах такой сплав никогда не встречается. Каменные метеориты содержат железо только в виде его химических соединений.

Железокаменные метеориты представляют собой железную губку, в порах которой каменистое вещество, или, наоборот, каменистую губку, поры которой заполнены железом. Самый распространенный их тип называется хондритами, в них мелкие шарики, выделенных в виде отдельных зернышек – хондр.

    При движении сквозь атмосферу метеорит сильно разогревается. Метеороиды входят в атмосферу с большой скоростью — от  11 до 72 километров в секунду. В вакууме космоса они с легкостью набирают большую скорость, а в атмосфере Земли, в результате трения разрушаются. Трение производит достаточно тепла, чтобы поверхность метеороида вскипела (до 1649 градусов по Цельсию) и он начал испаряться слой за слоем.Насколько большим должен быть метеороид, чтобы достичь поверхности Земли? Как правило, метеороид должен быть размером с попрыгунчик, чтобы достичь поверхности Земли. Меньшие камешки сгорают в атмосфере на высоте 80-120 километров над Землей.

На самом деле, вы можете попытаться поймать крошечные метеориты самостоятельно — достаточно поставить большую ёмкость  на заднем дворе или на крыше.

         Иногда на Землю выпадают настоящие метеоритные дожди. Это происходит потому, что влетевший в атмосферу метеорит при торможении разламывается на куски. Дробление его происходит на протяженном участке траектории, но особенно интенсивно оно идет на коротком отрезке и имеет характер взрыва. Образовавшиеся осколки разной массы продолжают двигаться по самостоятельным траекториям и выпадают на земную поверхность, образуя эллипс рассеяния. Крупные осколки пролетают вперед, а мелкие остаются в тыловой части. В тех случаях, когда удается зафиксировать полет метеорита, можно определить его траекторию и вычислить орбиту.

         Комета – это ещё один вид малых тел Солнечной системы.

           Кометы известны с глубокой древности. На протяжении тысячелетий эти небесные тела вызывали у людей страх, считаясь предвестниками войн и эпидемий.

         КОМЕТА – это снежно-ледяной ком замерзших воды и газов, в который вморожены космическая пыль, камни и металлические фрагменты. В его химическом составе – угарный газ, синильная кислота, углеводороды. Кометные ядра имеют поперечники от нескольких десятков метров до нескольких десятков километров.      Именно изучение комет показало, что границы Солнечной системы простираются намного дальше орбиты Плутона. Чаще всего кометы прилетают с далеких окраин Солнечной системы или даже из межзвездного пространства. На расстоянии около 100 000 а.е. от солнца находится так называемое облако Орта – сферическое скопление таких комков. В результате гравитационного воздействия соседних звезд некоторые из них начинают движение к Солнцу. Орбиты комет – сильно вытянутые эллипсы. Приближаясь к Солнцу, оказавшись внутри орбиты Юпитера, кометное вещество под солнечными лучами начинает разогреваться и испаряться.      Вокруг мчащейся кометы собирается газ, образующий большое облако, окружающее комету. Оно называется комой, имеет сферическую форму и является самой яркой частью кометы.

   Свое название они получили от греческого «кометес» - хвостатая звезда. Вот так кометы изображаются художниками в разное время.

            Твердая, центральная часть кометы называется ядром. Ядро, окруженное комой – голова кометы. Из-за появления комы объем кометы увеличивается в миллионы раз. Именно благодаря этому ее и удается заметить в виде туманного пятнышка. По мере таяния льда на поверхности ядра образуется корка из пыли.

 Солнечный ветер и световое давление сдувают газы комы, и у кометы образуется хвост, всегда направленный в противоположную Солнцу сторону. У многих комет возникает второй, изогнутый хвост, состоящий из пыли.

     Обычно яркие кометы появляются на небе несколько раз за столетие. Самой яркой кометой ХХ века была комета Хейла-Боппа в марте 1997года. Мы ее ожидали, а затем наблюдали. Изучали и фиксировали данные.

     Самой известной считается комета Галлея, которая возвращается к Солнцу каждые 75- 76 лет, и последний раз наблюдалась в 1986 году. Ядро именно этой кометы было впервые исследовано с помощью космических аппаратов. На снимках, полученных с расстояния в 900 км, видно, что ядро представляет собой тело неправильной формы размерами 15 * 7,5 км, очень темное. Можно здесь напомнить вам термин – альбедо. Темное космическое тело – значит, поверхность кометы  почти не отражает Солнечный свет, Альбедо приближенно к нулю, а точнее 0, 04. Кометные льды Галлеи  покрыты непрозрачной коркой толщиной 1см. Скорее всего это пыль.

В следующий раз ее будем изучать в 2061 году. Сколько вам будет лет?

Измерения химического состава показали, что большую часть газа составляет водяной пар. Спектральный анализ показал наличие в атмосфере кометы органических молекул. Это стало основой предположений ученых о внеземном происхождении жизни на планете Земля.

Кратко хочу упомянуть о необычном высказывании Марка Твена. Так вот, Марк Твен родился 30 ноября 1835 года. За 2 недели до этого орбита кометы Галлея прошла ближайшую точку к Солнцу (так называемый, перигелий). В 1909 году писатель сказал, что умрет вместе со следующих пришествием небесного объекта. Так и случилось: через год Марк Твен умер спустя день после перигелия.

  Часть комет движется по сильно вытянутым орбитам и возвращается к Солнцу через тысячи лет. Это – долгопериодические кометы. Иногда комета движется по гиперболе и навсегда уходит в межзвездное пространство. Если кометное ядро сближается с планетами-гигантами, оно теряет скорость, и комета становится короткопериодической.

   Одна из таких - короткопериодическая комета с периодом обращения примерно 6 лет и 7 месяцев. Комета Чурюмова-Герасименко, открытая советскими учеными в 1969 году, образовалась в результате столкновения двух космических тел на поздних этапах формирования Солнечной системы, то есть она значительно моложе, чем предполагалось ранее.

     К такому выводу пришла международная группа ученых на основе компьютерного моделирования, выполненного на основе фотографий, сделанных космическим телескопом «Хаббл».

 30 сентября 2016 года космический аппарат «Розетта», спустя 12,5 лет после старта, совершил контролируемый спуск на поверхность кометы. Путешественник «Филлы».

   Притяжение Солнца и планет растягивает потоки вдоль их орбит. Там, где раньше было ядро кометы, остается главная масса метеорных тел.

Иногда Земля пересекает орбиты «мусора» и проносится через облака рассеянных частиц. Именно кометы, разрушаясь,  превращаются в рои мелких твердых частиц, которые продолжают двигаться по тому же пути, по которому до распада двигалась комета. 

         Большое скопление частиц, вторгающихся в земную атмосферу, вызывает дождь падающих звезд. На небе вспыхивают метеорные черточки, которые из-за перспективы кажутся исходящими из одной точки. Эту точку называют радиантом метеорного потока. На самом деле частицы летят по параллельным путям  на высоте 80-120км.

        МЕТЕОРНЫЙ ПОТОК.  Старые метеорные потоки, частицы которых уже более равномерно распределены по всей орбите, дают каждый раз поток примерно одинаковой интенсивности. Активность потока принято характеризовать числом метеоров, регистрирующихся в течение часа. Наиболее известными и интенсивными являются апрельские Лириды и знаменитые «августовские звездопады» - метеорные поток Персеиды.

ЗВЁЗДНОЕ НЕБО СЕГОДНЯШНЕГО ДНЯ  Дать роль учителя ребятам!!!

             Гипотетически предполагается, что долгопериодические кометы прилетают из Облака Оорта.   В 1950 году голландский космогонист Ян Оорт предположил, то Солнечная система окружена гигантским облаком кометных тел находящихся на расстояниях от 20 000 до 200 000 а.е. 

    Пояс Койпера, рассеянный диск, две другие известные области транснептуновых объектов, по диаметру примерно в тысячу раз меньше облака Оорта.

 Здесь за орбитой Нептуна на окраине Солнечной системы астероиды пояса Койпера гораздо крупнее астероидов главного пояса.

    Транснепту́новые объе́кты (ТНО) — небесные тела Солнечной системы, которые обращаются по орбите вокруг Солнца,  имеют среднее расстояние до Солнца больше, чем у Нептуна КАКОЕ РАССТОЯНИЕ ДО НЕПТУНА?  (30 а. е.).

ФИЛЬМ

Большинство карликовых планет располагаются в Поясе Койпера.

Карликовые планеты. Форма Хаумеа, название Макемаке. Здесь Плутону не скучно.

      Изучение малых тел имеет очень большое значение для понимания  того, как возникла  Солнечная система. Являясь остатками первичного вещества, из которого она сформировалась, малые тела несут информацию о ранних временах ее существования.

    Повод для проведения исследований астероидов – это значимый вклад в фундаментальную науку.

Благодаря подобным исследованиям у человечества формируется понимание устройства Солнечной системы, а также ее образования, структуры; понимание поведения Вселенной и ее составных.     

        Астрономы активно изучают состав астероидов, чтобы понять их природу. Предполагалось, что вода была позже занесена кометами, но благодаря последним исследованиям состава их воды, оказалось, что вода в кометах слишком отлична от земной.

   В 2010-м году на одном из крупнейших астероидов главного пояса – Фемиде, ученые обнаружили лед. Это позволяет предположить, что вода на Землю была занесена астероидами.

Итоговая часть

Ответы на возникшие вопросы.

Для рефлексии и позитива – игровое поле с заданиями «4 картинки – 1 слово».

Д \Ж: найти способы борьбы с астероидной опасностью.

Для самооценивания усвоения материала - расположить билетики, полученные в начале занятия в соответствующие файлы: «Главный пояс астероидов», «Пояс Койпера» и «Облако Оорта».