Метеориты и кометы

До настоящего времени сохранились немногие кратеры от метеоритов, которые имеют очерченную структуру, однако, ежедневно в атмосферу Земли падает более 180 тонн космических тел. В переводе с греческого «метеорос» – парящий в воздухе.

Космическое тело до попадания в атмосферу Земли называется метеорным телом и классифицируется по астрономическим признакам. Например, это может быть космическая пыль, метеороид, астероид, их осколки, или другие метеорные тела. Пролетающее сквозь атмосферу Земли тело и оставляющее в ней яркий светящийся след, независимо от того, уйдет ли оно обратно в космическое пространство, сгорит или упадет на Землю, может называться: метеорами если не ярче 4-й звездной величины, болидами ярче 4-й звездной величины, либо тела, у которых различимы угловые размеры. Твердое тело космического происхождения, упавшее на поверхность Земли, называется метеоритом. На месте падения крупного метеорита может образоваться кратер – астроблема.

Метеорное тело входит в атмосферу на скорости от 10-70 км/с, при которой начинается его разогрев и свечение. За счет абляции (обгорания на высоте 110-80 км) масса тела, долетевшего до поверхности Земли, может быть значительно меньше его массы на входе в атмосферу. Например, небольшое тело, вошедшее в атмосферу Земли на скорости 25 км/с и более, сгорает почти без остатка. Из десятков и сотен тонн начальной массы, до поверхности долетает всего несколько килограммов или граммов вещества.

Один из самых изученных кратеров в мире – Аризонский. Предполагается, что наибольший метеоритный кратер на Земле – Кратер Земли Уилкса – 500 км) и кратер Вредефорд, 300-500 км, в Южной Африке. Самый крупный метеорит на Земле – метеорит Коба (Meteorit Goba) найденный в Намибии 1920 г. и весом 60 тонн.

Различают метеориты: каменные – 92%, железные – 7%, железокаменные – 1%. Другие названия метеоритов: аэролиты, сидеролиты, уранолиты, метеоролиты, бэтилиямы (baituloi), небесные, воздушные, атмосферные или метеорные камни и т.д.

Крупнейшие кратеры, которые видно из космоса (рис. 7):

1. Кратер от метеорита Чиксулуб, на полуострове Юкатан, Мексика: 21°20′ с.ш., 89°30′ з.д., диаметр 170 км; возраст 64,98 млн. лет. Ученые НАСА считают, что кратер образовал астероид, с размерами 10-20 км в диаметре. Астероид ударил в геологически уникальные, богатые серой области полуострова Юкатан и поднял миллиарды тонн серы и других веществ в атмосферу. Количество солнечного света, падающего на Землю, значительно снизилось, что вызвало эффект «ядерной зимы» на период до полугода после столкновения. Затем снижение глобальной температуры до значений, близких к замерзанию воды. Половина видов на Земле вымерла, в том числе, как полагают, вымерли динозавры.

2. Метеоритный кратер Мэникоуген, Квебек, Канада: 51°23′ с.ш., 68°42′ з.д., диаметр обода 100 км; возраст: 212±1 млн. лет. Кратер Мэникоуген является одним из крупнейших кратеров, сохранившихся на поверхности Земли. Сейчас остатки кратера, размером в 70 км покрыты озерами.

3. Кратер от метеорита Кара-Куль, Таджикистан: 38°57′ с.ш., 73°24′ в.д.; диаметр обода 45 км; возраст: 10 млн. лет. Кратер находится на высоте 3900 м над уровнем моря в горах Памира, на границе с Афганистаном.

4. Кратеры от метеоритов, заполненные озерами Клируотер, Квебек, Канада: А) Западное озеро Клирувотер: 56°13′ с.ш., 74°30′ з.д., диаметр обода 32 км; возраст: 290±20 млн. лет. Б) Восточное озеро Клирувотер: 56°05′ с.ш., 74°07′ з.д.; диаметр обода 22 км; возраст 290±20 млн. лет. Эти два озера были сформированы одновременно в результате падения пары астероидов.

5. Кратер от метеорита, образовавшего озеро Мистастин, Ньюфаундленд и Лабрадор, Канада: 55°53′ с.ш., 63°18′ з.д., диаметр 28 км; 38±4 млн. лет.

6. Кратер от метеорита Дип Бей, Саскачеван, Канада: 56°24′ с.ш., 102°59′ з.д.; диаметр обода 13 км; возраст: 100±50 млн. лет. Кратер Дип Бей не самый крупный, занимает 8-10 место, представляет собой сложную ударную структуру, с центральным поднятием.

Изучали метеориты академики В.И. Вернадский, А.Е. Ферсман, известные энтузиасты П.Л. Драверт, Л.А. Кулик и многие другие. С падением метеоритов связана одна из теорий зарождения жизни. Лишь в 40-50-х годах ХХ в, когда геологи начали широко применять аэрофотосъемку, выяснилось, что на поверхности земного шара имеется много округлых геологических структур необычного строения, их комплексное изучение показало что это следы ударов космических тел (рис. 8).

В 1960 г. американский геолог Р. Дитц предложил называть кратеры астроблемами, что означает «звездная рана» (греч.).

Крупные современные метеориты, обнаруженные на территории России. До сих пор неясно именно метеоритное происхождение Тунгусского феномена. Предполагается, что огромный объект упал или взорвался над поверхностью Земли 30 июня 1908 г., в бассейне реки Подкаменная Тунгуска в Сибири. Общая энергия разрушений в радиусе 500 км оценивается в 40-50 мегатонн тротилового эквивалента. Сам метеорит и его останки не найдены, поэтому его правильно называть Тунгусский феномен, а не метеорит. Существует несколько ведущих гипотез такого взрыва.

Кратер Чиксулуб	Кратер, озеро Мистастин	Кратер Мэникоуген
озера Клируотер	Кратер метеорита Дип Бей	От метеорита Кара-Куль
Рис. 7. Снимки из космоса крупнейших метеоритных кратеров.
Рис. 8. Схема падения метеоритов на поверхность Земли.

Царевский метеорит (метеоритный дождь). Упал 6 декабря 1922 г. вблизи села Царев Волгоградской области. Это каменный метеорит. Общая масса собранных осколков 1,6 тонны на площади около 15 кв.км. Вес самого большого упавшего фрагмента 284 кг.

Сихотэ-Алинский метеорит (общая масса осколков 30 тонн, энергия оценивается в 20 килотонн). Этот железный метеорит упал в Уссурийской тайге 12 февраля 1947 г.

Витимский болид. Упал в районе поселков Мама и Витимский Мамско-Чуйского района Иркутской области в ночь с 24 на 25 сентября 2002 г. Событие имело большой общественный резонанс, хотя общая энергия взрыва метеорита, по-видимому, сравнительно невелика (200 тонн тротилового эквивалента, при начальной энергии 2,3 килотонны), максимальная масса до сгорания 160 тонн, а конечная масса осколков порядка нескольких сотен килограммов.

Кометы (от др.-греч. κομήτης, komḗtēs - волосатый, косматый) – тела Солнечной системы, имеющее туманный вид, обращающееся вокруг Солнца обычно по вытянутым орбитам. Методы небесной механики (науки о движении небесных тел) позволяют вычислить только среднюю орбиту.

Вдали от Солнца у комет нет никаких атмосфер и они ничем не отличаются от обычных астероидов. Практически вся масса вещества кометы заключена в ее ядре (теле) и, вероятно, находится в пределах от нескольких тонн (мини-кометы) до 10¹² т.Ядро кометы представляет собой очень рыхлое образование, типа гигантского снежного кома из комков гидратов льдов разного состава (воды, аммиака, метана и углекислого газа) смерзшегося с пылью и отдельными фрагментами горных пород (рис. 9).

При сближении с Солнцем на расстояния примерно 11 а.е. у них сначала появляется кома – газовая оболочка неправильной формы, которая вместе с ядром называется головой кометы. В телескоп такая комета наблюдается как туманное пятнышко и ее можно отличить от удаленного звездного скопления только по заметному собственному движению. Затем, на расстояниях 3-4 а.е. от Солнца, у кометы, под действием солнечного ветра, начинает развиваться хвост, который становится хорошо заметным на расстоянии менее 2 а.е.

Рис. 9. Схема строения и движения комет в Солнечной системе

Механизм свечения газов в кометах это – резонансная флуоресценция, как в неоновых лампах витрин и вывесок.

Наибольший интерес и массу всевозможных предположений и поверий с древнейших времен вызывали хвосты комет. Их форма, зависит от природы частиц: на частицы действует сила гравитационного притяжения, зависящая от массы, и сила давления света, зависящая от площади поперечного сечения частиц. Соотношение двух сил и определяет степень изогнутости кометного хвоста: газовые хвосты - будут направлены прочь от Солнца; а корпускулярные, то есть пылевые - будут отклоняться от этого направления; аномальные - когда хвост вообще направлен не от Солнца, а прямо к нему. Видимо, такие хвосты состоят из довольно тяжелых и больших пылевых частиц. У кометы может быть даже несколько хвостов, состоящих из частиц разного рода.

Например, самый длинный хвост наблюдали в марте 1843 г. у «Большой кометы» - 300 млн. км, от Солнца он тянулся за орбиту Марса, а голова кометы пролетела всего на 130000 км от поверхности Солнца. Такие кометы называют «царапающие Солнце». Ближайшая комета, прошедшая к Земле, была в 1770 г. комета Лекселя – при орбите в 6 раз дальше Луны (совсем близко!) голова кометы выглядела в 5 раз больше спутника Земли. Зафиксированы случаи отделения хвоста от кометы Лулинь.

Хвосты образованы из чрезвычайно разреженного вещества – его плотность гораздо меньше, чем плотность газа, выпущенного из зажигалки. Состав пылинок схож с астероидным материалом солнечной системы, что выяснилось в результате исследования кометы 81P/Вильда космическим аппаратом «Стардаст». По сути, это «видимое ничто»: человек может наблюдать хвосты комет только потому, что газ и пыль светятся.

Массы комет ничтожны — примерно в миллиард раз меньше массы Земли. Поэтому «небесные гостьи» никак не влияют на планеты Солнечной системы. В 1910 г. и в 1986 г. Земля, например, проходила сквозь хвост кометы Галлея, но никаких изменений в движении нашей планеты не произошло. С другой стороны, столкновение крупной кометы с планетой может вызвать крупномасштабные последствия в атмосфере и магнитосфере планеты. Хорошим и довольно качественно исследованным примером такого столкновения было столкновение обломков кометы Шумейкеров-Леви 9 с Юпитером в июле 1994 г.

Резюме

Парадокс современной астрономии состоит в удивительно низком уровне знаний о Вселенной и ее объектах. В рамках известных физических законов построены близкие к реальности модели рождения, жизни и смерти небесных объектов, размеры, массы, энергетическая отдача и удаленность которых громадны по сравнению с реалиями повседневного опыта. Нет абсолютной модели происхождения и формирования планет и спутников Солнечной системы, неизвестно, как образуются и откуда появляются кометы, неясно, содержат ли астероиды первичное вещество или являются осколками однажды сформировавшихся планетных тел, и что находится за пределами Солнечной системы.

Известно, что возраст Вселенной 13-15 млрд. лет, в ней вращаются миллионы галактик разной формы и сотни миллиардов звезд различного размера, температуры, светимости. На краю рукава спиральной галактики Млечный путь расположена карликовая желтая звезда Солнце, возрастом 5 млрд. лет, имеющая планетарную систему из 4 малых и 4 крупных планет, многие со спутниками, и сотен миллионов астероидов, комет и других тел. Земля – имеет мощное магнитное поле, воду, атмосферу и жизнь.

Вопросы для самопроверки:

1. Как развивались знания о строении Вселенной, Земли и мира?

2. Охарактеризуйте строение Вселенной и галактики, их эволюцию?

3. В чем значение Солнца для Земли и живой материи?

4. Опишите, в чем выражается солнечная активность, какие различают циклы солнечной активности и как это влияет на биосферу Земли? Играет ли это роль в эволюционных процессах?

5. Что означает астрономическая единица, световой год, парсек?

6. Отличительные черты планет земной группы и планет-гигантов?

7. Дайте общую характеристику Земле, как небесному телу?

8. Что такое пояс Койпера и облако Оорта, их отличия и сходство?

9. Какие механизмы обеспечивают смену времен года на Земле?

10. Что такое сидерический год, тропический год, звездные сутки?

---

Дата добавления: 2015-07-11