Приклад учнівської роботи з теми "Терні між зірок"
Звертаю вашу увагу на те що це лише приклад учнівської роботи, власне на мій погляд її можна подати більш ширше і розвинути до рівня наукового дослідження, а не обмежуватись загальноприйнятими стандартами
Зміст
Вступ
Зоряне небо завжди манить своєю чарівністю, загадковістю та недосяжністю. Але не все так сумно як здається...
Дивлячись в ту зоряну далечінь можна помітити "падаючі зірки" та інші об'єкти. Що ж ми знаємо про них? Так звичайно ми можемо сформулювати загальні означення, показати фото, але...
У Сонячній системі, окрім Сонця і восьми великих планет, є так звані малі тіла. Це малі планети або астероїди, комети, метеорні тіла або метеороїди і міжпланетний пил. У наш час доводиться говорити і про космічне сміття - сукупність штучних об'єктів та їхніх фрагментів у космосі, які не функціонують, але здатні пошкодити або навіть зруйнувати штучний супутник чи міжпланетні станції.
І нам цікаво знати
Чи дійсно падають зірки?
Щоб дати відповідь на це питання ми повинні з'ясувати
- Що літає між зірок?
- Чи дійсно Земля в центрі подій?
- Яка загроза з космосу?
Космічні мандрівники
Метеорити
Метеори́т (від грец. μετέωρος, «підвішений у повітрі») — тверде тіло небесного походження, що впало на поверхню Землі з космосу.
Болідом називається досить рідкісне явище — летюча по небу вогненна куля. Це явище спричиняється вторгненням у щільні шари атмосфери великих твердих частинок, які називають метеорними тілами. Рухаючись в атмосфері, частинка нагрівається внаслідок гальмування, і навколо неї утворюється обширна світна оболонка з розжарених газів. Боліди часто мають помітний кутовий діаметр, і їх видно навіть удень. Марновірні люди вважали такі вогненні кулі літаючими драконами з вогнедишною пащею. Від сильного опору повітря метеорне тіло нерідко розколюється і з гуркотом падає на Землю у вигляді осколків. Рештки метеорних тіл, що впали на Землю, називаються метеоритами. Метеорне тіло невеликих розмірів іноді повністю випаровується в атмосфері Землі. Здебільшого його маса за час польоту дуже зменшується й до Землі долітають тільки рештки, які звичайно встигають охолонути, коли космічну швидкість погасив опір повітря. Іноді випадає навіть метеоритний дощ. Під час польоту метеорити обплавляються й покриваються чорною кірочкою. Один такий «чорний камінь» у Мецці вмурований у стіну храму і є предметом релігійного поклоніння. Відомо три види метеоритів: кам’яні, залізні та залізо-кам’яні. Іноді метеорити знаходять через багато років після їхнього падіння. Особливо багато знайдено залізних метеоритів. В СРСР метеорит є власністю держави й підлягає здаванню у наукові заклади для вивчення. За вмістом радіоактивних елементів і свинцю визначають вік метеоритів. Він різний, а найстаріші метеорити мають вік 4,5 млрд. років. Деякі дуже великі метеорити при великій швидкості падіння вибухають і утворюють метеоритні кратери, які нагадують місячні. Найбільший з виявлених кратерів знаходиться в Арізоні в США. Його діаметр 1200 м і глибина 200 м. Цей кратер виник, очевидно, близько 5000 років тому. Знайдено сліди ще більших і давніших метеоритних кратерів. Усі метеорити — це члени Сонячної системи.
Астероїди
Астеро́їд або мала́ плане́та — невелике небесне тіло діаметром від 50 м до 544 км, що складається зі скельних порід або заліза та нікелю, та які мають орбіту навколо Сонця.
Погляньмо на астероїди (відео з комп. програми Celestia)
Астероїди або малі планети, здебільшого обертаються між орбітами Марса і Юпітера й невидимі неозброєним оком. Першу малу планету відкрито в 1801 р., і за традицією її назвали одним з імен греко-римської міфології — Церера. Незабаром було знайдено й інші малі планети, названі Палладою, Вестою і Юноною. Застосовуючи фотографію, почали відкривати дедалі слабші астероїди. У наш час відомо понад 3000 астероїдів. Протягом мільярдів років астероїди час від часу стикаються один з одним. На цю думку наводить те, що ряд астероїдів має не кулясту, а неправильну форму. Сумарна маса астероїдів оцінюється лише як 0,1 маси Землі.
Орбіти більшості відомих астероїдів лежать всередині головного поясу астероїдів між орбітами Марса та Юпітера. Вони мають порівняно малий ексцентриситет. За оцінками в поясі нараховується від 1,1 до 1,9 млн. астероїдів із діаметром понад 1 км, а також декілька мільйонів дрібніших. Вважається, що вони є залишками протопланетарного диска. Акреції скельних уламків в цій області в часи, коли формувалися планети, завадили сильні збурення, викликані гравітаційним полем Юпітера.
Комети
Коме́та — мале тіло Сонячної системи, яке обертається навколо Сонця і має так звану кому (атмосферу) і/або хвіст. Кома і хвіст комети — це наслідки випаровування ядра комети під дією сонячного випромінювання.
Комети, їх відкриття і рух. Перебуваючи в просторі далеко від Сонця, комети мають вигляд дуже слабких, розмитих, світлих плям з ядром у центрі. Стають дуже яскравими й утворюють хвости лише ті комети, які проходять порівняно близько від Сонця. Вигляд комети із Землі залежить також од відстані до неї, кутової відстані від Сонця, світла Місяця тощо. Великі комети — туманні утворення з довгим блідим хвостом — вважалися провісниками всіляких бід, воєн і т. ін. Ще в 1910 р. в царській Росії служили молебні, щоб відвести «божий гнів в образі комети».
Фізична природа комет. Маленьке ядро діаметром кілька кілометрів — єдина тверда частина комети, і в ньому практично зосереджена вся її маса. Маса комет надто мала й зовсім не впливає на рух планет. А планети спричиняють великі збурення в русі комет. Ядро комети, очевидно, складається із суміші пилинок, твердих грудочок речовини й замерзлих газів, таких, як вуглекислий газ, аміак, метан. З наближенням комети до Сонця ядро прогрівається і з нього виділяються гази й пил. Вони утворюють газову оболонку — голову комети. Газ і пил, що входять до складу голови, під дією тиску сонячного випромінювання і корпускулярних потоків утворюють хвіст комети, завжди спрямований у протилежний від Сонця бік (мал. 62). [1] Чим ближче до Сонця підходить комета, тим вона яскравіша і тим довший її хвіст внаслідок її опромінювання та інтенсивного виділення газів. Найчастіше він прямий, тонкий, струменистий. У великих і яскравих комет іноді спостерігається широкий, вигнутий віялом хвіст (мал. 63). Деякі хвости досягають у довжину відстані від Землі до Сонця, а голова комети — розмірів Сонця. З віддаленням від Сонця вигляд і яскравість змінюються у зворотному порядку і комета зникає з поля зору, досягнувши орбіти Юпітера.
Увага!!! Можливе зіткнення
Вже часто вчені замислюються над можливістю зіткнення Землі з яким-небудь небесним тілом. Дослідники в цій області стверджують, що зіткнення з відносно невеликими тілами відбуваються приблизно раз в 10 років. Періодично невеликі тіла проникають крізь атмосферний шар і досягають поверхні Землі. Проте завдяки їхнім крихітним розмірам вони не є загрозою людству. Але причиною глобальної катастрофи всієї планети може стати зіткнення з об'єктом діаметром близько десяти кілометрів, що відбувається приблизно раз в мільйони років; така подія, дійсно, може стати сумною реальністю. Загальновідома одна з версій швидкого вимирання динозаврів 65 мільйонів років тому через падіння крупної комети або астероїда.
Тоді виникає питання: наскільки великі шанси у небесних тіл зіткнутися із Землею і бути причиною катастрофи? Астрономи підрахували, що понад тисяча метеоритних потоків перетинає орбіту Землі і представляє реальну загрозу життю на планеті. Метеорит - шматок позаземної речовини, що впав на поверхню Землі з космосу; дослівно - «камінь з неба». Щоденні близько 20 метеоритних потоків проходять поблизу орбіти Землі.
Цікаво, що довгий час учені не хотіли визнавати існування метеоритів. У 1803 р. (м. Егле, Франція) стався страшний «кам'яний дощ», земля була встелена осколками, подію засвідчили багато очевидців. Лише після цього вчені були вимушені погодитися, що це дійсно було «каміння з неба». Зазвичай метеорити, що потрапляють в гравітаційне поле Землі, згорають при вході в атмосферу планети і розпилюються в ній, не досягаючи поверхні Землі. Але, на жаль, так буває не завжди. Періодично невеликі метеорити все-таки проходять крізь атмосферу, досягаючи поверхні Землі, стаючи причиною катастроф. У 2003 році на індійське село впав уламок величезного боліда, промчав над південними районами країни. Палаючий метеорит масою близько 5 кг на величезній швидкості врізався в будинок, в селі почалася пожежа, постраждали люди. Спалах був настільки яскравим, що на декілька митей перетворив ніч на день.
У травні 1996 року астероїд діаметром 500 м пролетів всього в 450 тис. км. від нас, а через шість діб ще один півторакілометровий «гість» наблизився на відстань 3 млн. км.
Найбільшим із знайдених метеоритів вважається залізний метеорит Гоба (Південна Африка), вага якого оцінюється в 60 тон. До великих метеоритів також належить залізний Сіхоте-Алінський метеорит, що впав на Далекому Сході 12 лютого 1947 року. Він роздробився в атмосфері і випав залізним дощем на площі 35 кв. км.
Крім великих планет і астероїдів навколо Сонця рухаються комети - найчисленніші і найдивовижніші небесні тіла Сонячної системи. Часто їх називають «хвостатими зірками». По мірі наближення до Сонця у ядра комети утворюється довгий яскравий хвіст, який складається з газу і пилу, що відлітають з її поверхні. Зазвичай ядра комет діаметром не більше десятка кілометрів, проте хвіст комети може досягати в довжину декількох мільйонів кілометрів. Більшість комет рухаються за еліптичними орбітами, помірно або сильно витягнутим, звертаючись навколо планет або Сонця, комети повертаються, часто трохи змінюючи свою траєкторію. Коли орбіта комети перетинається з орбітою Землі, вірогідність зіткнення, природно, зростає.
В даний час астрономам відомі 50 потенційно небезпечних комет, які перетинають орбіту Землі. Поки ж за час спостережень всього 20 комет наблизилися до Землі на відстань менш ніж 15 млн. км. Ближче за всіх до Землі підійшла комета Лекселла в 1770 році - на неймовірно малу за космічними мірками відстань - 2,25 млн. км. Кінець минулого сторіччя був особливо багатий на появу яскравих комет: Хейла-Боппа, Хіякутакі, Linear S4 (1999).
Штучні супутники Землі та космічне сміття
Визначимося з термінами
Шту́чний супу́тник — об'єкт поміщений на орбіту Землі чи іншого небесного тіла зусиллям людини. Інколи називається просто супутник, однак в такому випадку слід відрізняти від природніх супутників таких як Місяць.
Космічне сміття — некеровані об'єкти антропогенного походження, що літають навколо Землі та в меншій мірі інших планет і Сонця.
За 50 років космічної ери на навколоземні орбіти і в далекий космос було виведено близько 21 тис. об'єктів загальною масою понад 5 000 т. Значна більшість із них згодом або:
- увійшли у земну атмосферу та згоріли, або впали на Землю,
- покинули навколоземний космічний простір,
- залишилися на навколоземній орбіті.
На сьогодні на навколоземних орбітах зареєстровано понад 10 000 космічних об'єктів. Це досить великі за розмірами об'єкти (більше 10 см), що занесені в каталоги, серед яких діючі супутники становлять незначну частину. Об'єктів, що мають значно менші розміри (близько 1 см) у близькому космосі налічується сотні тисяч. Загалом, серед космічних об'єктів техногенного походження лише 6% є такими, що функціонують. Решта — це космічне сміття, що вже зараз являє собою реальну загрозу діяльності людини в космосі. З часом ця загроза зростатиме.
Очевидно, що космічне сміття може бути небезпечним і для функціонування Міжнародної космічної станції (МКС), на борту якої весь час перебувають астронавти та космонавти. Засобами контролю космічного простору виявлено близько 2000 об'єктів (фрагменти ракет-носіїв, космічних апаратів тощо), які можуть бути небезпечними для МКС в разі зіткнення. Відносні швидкості таких зіткнень деколи можуть досягати 15 км/с. МКС має змогу виконати маневри, щоб унеможливити такі зіткнення. На щастя, зіткнень з масивними об'єктами ще не було.
Наприкінці 2007 року Каталог космічного сміття містив 12351 об'єктів. За даними НАСА, найбільше штучних об'єктів (4310) мають радянське і російське походження. З них — 1361 супутник (з них близько 100 діючих), а 2949 об'єктів — ступені ракет*носіїв, розгінні блоки і їхні фрагменти. Друге місце після Росії за кількістю космічного сміття посідає США. На їхньому рахунку — 4188 об'єктів: 3115 ступенів ракет*носіїв та інших фрагментів космічної техніки, а також 1073 космічних апаратів (з яких діючих понад 400). Третє місце належить Китаю — 2631 штучний об'єкт: 2568 ступенів ракет і фрагментів космічної техніки, 63 діючих і недіючих космічних апаратів. На рахунку Франції 362 космічні об'єкти, Японії — 172, Індіі — 141, Європейського космічного агентства — 73. На решту космічних держав доводиться 474 орбітальні космічні об'єкти, з яких — 386 діючих і недіючих супутників, 88 ступенів ракет-носіїв, розгінних блоків і фрагментів космічної техніки.
Методи боротьби із космічним сміттям
Зважаючи на сучасний рівень засміченості навколоземного простору, слід застосувати концепції прямого і непрямого захисту. Захист від частинок розміром 0,1-1 см може здійснюватися шляхом застосування екранних конструкцій. Захист від частинок розміром більше 1 см може здійснюватися шляхом вживання спеціальних заходів при проектуванні космічних апаратів, а саме: розташуванні життєво важливих систем в так званих мертвих зонах щодо напряму удару потоком сміття. Що стосується екранних конструкцій, то вони бувають різного типу: це і прості одношарові виносні екрани, що розміщуються перед корпусом апарата, і складні багатошарові конструкції з металу і кераміки. Саме такий захист передбачений для орбітального модуля ЄКА “Columbus”, пристикованого до МКС. Орієнтуючи космічний корабель, космонавти можуть використовувати і його як екранний захист (така практика застосовувалася на ОКС “Мир”). Для кораблів серії “шатл” орбітальний ступінь орієнтується таким чином, щоб його хвостова частина була повернена в напрямі руху. Разом із тим, роботи у відкритому космосі відбуваються так, щоб космонавти були захищені корпусом станції. Одним із найважливіших заходів зі зменшення засміченості є інформування про небезпеки, пов'язані із забрудненістю, і про численні джерела утворення космічного сміття. Економічно виправданим є застосування заходів зі зменшення забруднення на ранніх стадіях конструювання КА. Проблема зіткнень і вибухів пов'язана із неконтрольованими запусками. Для її вирішення треба встановити контроль за матеріалами, технологіями виробництва і запуску. Щоб уникнути зіткнень КА, результатом якого є поява габаритних шматків космічного сміття, доцільно використовувати прогнозовані розрахунки для встановлення безпечних стартових вікон запуску, що виключають перетин траєкторії польоту космічного апарата з іншими супутниками і пілотованими космічними кораблями.
