Александр Петелин - Естествознание

• Название: Естествознание
• Автор: Александр Петелин
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2015
• ISBN: 978-5-91134-417-7

В учебнике изложены основные современные представления о Вселенной, ее образовании, строении и будущем. Рассмотрено строение нашей галактики и Солнечной системы. Приведены сведения о строении Земли. В отдельных разделах даны краткие сведения по физике и химии.

Вторая часть учебника посвящена биологии и экологии в широком смысле этого понятия. Затронуты вопросы экосистем, учения академика Вернадского о биосфере.

Книга написана живым и очень доступным языком, снабжена интересным иллюстративным материалом. Она предназначена для обучения по курсу «Естествознание» в колледжах гуманитарного профиля, а также может быть полезна преподавателям средних учебных заведений. Надеемся, что широкий круг любознательных молодых читателей тоже сможет почерпнуть в ней немало интересного.

---

3.2.8. Астероиды

В состав Солнечной системы, кроме больших планет, входят тысячи малых планет, которые называются астероидами. Этот термин в переводе означает «звездоподобные». Такое название появилось, поскольку малые планеты даже в крупные телескопы выглядят слабыми звездочками без заметного диска, и лишь собственное движение на фоне дальних звезд свидетельствует, что это тела Солнечной системы (рис. 9). Более 3500 из них зарегистрировано. Зарегистрированными считаются астероиды, для которых, хотя бы приближенно, определена орбита. Однако открытых, но не зарегистрированных астероидов намного больше, причем открытия и регистрация астероидов непрерывно продолжаются. Наибольший из астероидов – Церера, обнаруженный в 1800 г., имеет поперечник более 1000 км. Остальные астероиды меньше по размеру, только 14 из них в поперечнике превосходят 250 км. Большинство астероидов имеют неправильную форму, они напоминают большие каменные осколки. Это роднит их с метеоритами. Можно считать, что метеориты – это те из астероидов, которые сталкиваются с Землей и падают на ее поверхность.

Рис. 9. Астероид Gaspra

Большинство астероидов (примерно 97 %), подобно планетам, имеют почти круговые орбиты, которые заключены между орбитами Марса и Юпитера. Остальные выходят за эти пределы и двигаются по сильно вытянутым эллиптическим орбитам. Некоторые из малых планет уходят далеко за орбиту Сатурна, другие подходят к Солнцу в 2 раза ближе, чем Меркурий. Астероиды с вытянутыми эллиптическими орбитами пересекают почти круговые орбиты больших планет и могут иногда менять свои траектории под действием их притяжения. Так, в период между 1949 и 1968 гг. астероид Икар подошел близко к Меркурию, который силой своего притяжения слегка изменил траекторию Икара. Расчеты астрономов показали, что даже такое незначительное изменение может привести к прохождению Икара в середине 1968 г. вблизи Земли. Расстояние максимального сближения Земли и Икара должно было составлять «всего лишь» 6 млн км. По космическим масштабам это очень незначительное расстояние, и ученые опасались, что вследствие дополнительных влияний других планет Икар снова «слегка» изменит свою орбиту и столкнется с Землей. К счастью, этого не произошло, Икар действительно прошел мимо Земли, как и было предсказано. Этот случай показывает, что столкновение Земли с крупным астероидом возможно, за всю историю существования Земли такие столкновения наверняка происходили. Вполне возможно, что различные земные катастрофы, например гибель динозавров 65 млн лет тому назад, связаны именно с такими необычными космическими событиями.

3.2.9. Кометы

Среди «населения» Солнечной системы кометы можно выделить как еще одну категорию небесных тел, которые всегда представляли интерес для наблюдателей. В отличие от неподвижных звезд и постоянно движущихся и всегда присутствующих на небе планет, кометы – редкие и яркие гостьи, появляющиеся на короткое время и затем надолго исчезающие в космических просторах. Если на небе появилась комета, то она выглядит как туманное светящееся пятнышко. Это пятнышко называют головой кометы. Кометы могут быть очень яркими, тогда их легко наблюдать невооруженным глазом, иногда даже в дневное время. Такие кометы всегда имеют длинные светящиеся хвосты. Именно поэтому они и получили название «кометы»,

что в переводе с греческого означает «хвостатые звезды». Слабые кометы, едва различимые глазом, анализируют по фотографиям, полученным с помощью больших телескопов. Слабые кометы также имеют едва заметные короткие хвосты. Однако все кометы, когда они покидают близкие к Солнцу области, либо выглядят как едва заметные туманные пятнышки, либо вообще становятся неразличимыми.

Многочисленными наблюдениями установлено, что хвост кометы всегда направлен в сторону, противоположную Солнцу. Поэтому, когда комета приближается к Солнцу, то она движется головой вперед, оставляя хвост за собой. Когда же, обогнув Солнце, комета от него удаляется, хвост движется впереди головы.

Самая яркая часть кометы – голова – содержит внутри себя твердое ядро. Размеры ядра по космическим масштабам очень малы – от нескольких километров до нескольких десятков километров. Ядро окружено огромной газопылевой оболочкой, которая может достигать сотни тысяч километров в поперечнике. Хвост еще больше, его длина составляет миллионы километров.

Предполагается, что на больших расстояниях от Солнца кометы представляют собой только голые ядра, глыбы твердого вещества, состоящего из обыкновенного водяного льда и замороженных газов – метана, аммиака и т. д. В лед вморожены металлические и каменные песчинки и пылинки. По мере приближения к Солнцу этот лед начинает испаряться, создавая вокруг ядра оболочку из газа и пыли. Давление солнечного света отталкивает этот разреженный газ в сторону, противоположную Солнцу, образуя кометный хвост. У некоторых больших комет процесс испарения кометного вещества происходит очень интенсивно, оболочка и хвост при этом вырастают до гигантских размеров. Так, диаметр оболочки кометы Холмса, наблюдавшейся с Земли в 1882 г., был равен 1,5 млн км, а длина хвоста достигала 300 млн км.

За всю историю наблюдений было открыто много комет. Но особое внимание заслужила комета Галлея, названная по имени первооткрывателя, английского астронома Эдмунда Галлея, обнаружившего ее на небе в 1682 г. Изучение траектории кометы, вычисление орбит комет, наблюдавшихся ранее, сопоставление сроков позволило Галлею предсказать, что найденная им комета должна снова появиться на небе через 75 лет. Предсказания астронома полностью оправдались. С тех пор каждые 75 лет телескопы нацелены в сектор неба, предсказанный астрономами, для пристального наблюдения за кометой Галлея. Последний раз она проходила вблизи Земли в 1986 г. (см. рис. 10 на вкладке). Исследование кометы Галлея в тот год проводилось не только с Земли, но и со специальных космических зондов, посланных для встречи с ней. Исследования были успешными и дали много нового материала о строении, составе и жизни кометы. Но это уже другая история.

3.2.10. Луна

Теперь ненадолго приблизимся к нашей родной планете. По дороге задержимся на расстоянии около 384 000 км от земной поверхности и поглядим внимательно на наш естественный спутник. Из всех небесных тел Луна не только самое близкое к Земле, но и самое изученное из них. Ее светлый диск или серп на протяжении всей истории человечества разгоняет ночную темноту во всех странах, во всех частях света. Люди разглядывали ее всегда, интересовались ее движением по небесному своду, изучали ее фазы, измеряли и продолжают измерять длительность различных земных процессов лунными месяцами. Люди уже побывали на Луне, там работают измерительные приборы, которые передают на Землю характеристики лунной поверхности и другую ценную информацию. Сведения о Луне настолько обильны, что ей посвящено много научных и популярных книг. Здесь мы приведем только то, что кажется нам наиболее интересным и что полезно знать обычному, рядовому человеку в нашем подлунном мире.

Радиус Луны составляет 1740 км, это почти в 4 раза меньше земного радиуса. Масса Луны в 81 раз меньше земной. Следствием этих отличий является уменьшение силы тяжести; на поверхности Луны она в 6 раз меньше той, которую мы испытываем на Земле. Если ваш вес составляет 80 кг, то на поверхности Луны вы будете весить всего немногим больше 13 кг. Такая незначительная с точки зрения землян сила тяжести, вероятно, стала причиной отсутствия на Луне атмосферы. Все попытки ученых ее обнаружить с помощью различных экспериментальных методов не увенчались успехом. Предполагается, что за время существования Луны газовая оболочка постепенно улетучилась, так как недостаточное притяжение планеты не может долго препятствовать удалению за пределы окололунного пространства быстро движущихся молекул газовых компонентов.

Даже невооруженным глазом можно увидеть на диске Луны светлые и темные области, которые условно называют лунными материками и морями (рис. 11). Кстати, постоянство внешнего облика поверхности Луны говорит о том, что наш спутник всегда повернут к Земле одной и той же стороной, одним своим полушарием. Это означает, что период вращения Луны вокруг своей оси равен периоду ее обращения вокруг Земли. Оба этих периода составляют 27 земных суток и 8 часов – этот срок называется лунным месяцем.

Рис. 11. Луна. Вид в телескоп

Уже первые астрономические наблюдения Луны с использованием телескопов, начатые в XVII в. Галилеем, позволили обнаружить присутствие на ее поверхности сложного рельефа. В настоящее время крупные телескопы позволяют различать на Луне объекты размером менее 1 км. При непосредственном изучении Луны космическими аппаратами и космонавтами, побывавшими на ее поверхности, отдельные районы Луны могут быть исследованы так же подробно, как земная поверхность. В результате таких исследований было установлено, что крупные детали лунной поверхности – материки и моря – это типовые формы всего лунного рельефа. Первые представляют собой горные области, вторые, наоборот, – впадины, глубина которых относительно среднего уровня лунной поверхности иногда достигает нескольких километров. Некоторые лунные горы, в частности гора Лейбниц (по имени знаменитого математика XVIII в.) достигают девятикилометровой высоты. Значит, перепад высот и глубин на Луне не уступает тому, что имеется на нашей планете. Лунные материки не имеют собственных названий, однако каждое лунное море получило свое имя еще во времена Галилея (например, Море Кризисов, Море Дождей, Море Спокойствия, Море Облаков и т. д.). Части морей, вдающиеся в материки, называются заливами. Темные пятна небольших размеров называются озерами, а области, имеющие яркость, промежуточную между материками и морями, – болотами (Болото Снов около Моря Спокойствия).