Астрономия. Популярные лекции - Владимир Георгиевич Сурдин
Рис. 7.25. Яркий метеор — болид над пустыней Мохаве (Калифорния). 2009 г.
Пока твердая частица летает в космосе, мы называем ее метеороидом. Когда она с большой скоростью влетела в атмосферу Земли и, раскалившись и испаряясь от ударов молекул воздуха, движется, оставляя за собой светящийся плазменный след, — это метеор. А если она не до конца разрушилась и ее остаток упал на землю — это метеорит.
Вспышки обычных метеоров, по яркости сопоставимые со звездами, производят частицы массой в сотые доли грамма и размером не более миллиметра. Они полностью разрушаются на высотах около 80 км и до поверхности не долетают. Увидеть метеор можно в любое время года, но бывают сезоны, когда частота их вспышек значительно возрастает. Наблюдения показывают, что в эти сезоны метеороиды налетают на Землю в основном с одного направления, а значит, движутся в пространстве почти по одной и той же орбите. Это метеорные потоки. Их вызывают мелкие частицы, потерянные одной из комет. При размерах в доли миллиметров такие частицы почти не поддаются давлению солнечного света и солнечного ветра, поэтому они долго движутся в окрестности кометной орбиты.
Рис. 7.26. Теряя твердые частицы, комета постепенно заполняет окрестности своей орбиты мелкими метеороидами, которые, попадая в атмосферу Земли, вызывают метеорные потоки.
Каждый метеорный поток связан с той или иной кометой. Теряя частицы, комета постепенно заполняет ими окрестности своей орбиты. Если земная орбита пересекает в одном, а иногда и в двух местах траекторию кометы, то мы попадаем на несколько дней в область, богатую мелкими метеороидами, и наблюдаем метеорный поток. Например, знакомый многим августовский метеорный поток Персеиды дарит нам комета 109P/Свифта-Тутля. А комета Галлея даже дважды пересекается с земной орбитой, и мы получаем от нее два метеорных потока в разные сезоны года: η-Аквариды в мае и Ориониды в октябре.
Рис. 7.27. Схема рассеивания осколков метеорита.
Хотя мелкие частицы комет до земли не долетают, изучая спектры их вспышек в атмосфере, т. е. метеоры, можно узнать кое-что о химическом составе твердого вещества кометы. Сами кометы или их крупные фрагменты врезаются в Землю нечасто (что приятно — вспомните о Тунгусском событии 1908 года), поэтому детально изучить эти явления до сих пор не удавалось. В принципе от попадания в Землю небольших комет могут оставаться метеориты, но если они ледяные, то долго не сохранятся. Ну разве что в Антарктиде или в Гренландии…
Влетая в атмосферу Земли и двигаясь вниз, метеороид попадает во все более плотные слои атмосферы. Его скорость велика, плотность воздуха, который на него налетает, растет, и вещество начинает разрушаться, дробиться на осколки разного размера. Крупные фрагменты тормозятся долго, мелкие — быстро, и в результате на Земле образуется «эллипс рассеивания» — зона, «посыпанная» осколками. Эти эллипсы бывают весьма большими — 2–15 км. Так что даже если вы точно вычислили место падения метеорита, не так просто собрать все его осколки.
Долго сохраняются на поверхности Земли каменные и железные метеориты, которые считаются осколками астероидов. Иногда по траектории полета в атмосфере удается восстановить исходную орбиту соответствующего метеороида и понять, из какой области Солнечной системы он пришел. Химический и минеральный состав самого метеорита в некоторых случаях помогает выяснить, от какого астероида он откололся. А некоторые метеориты надежно определяются как осколки лунной и марсианской поверхности. Поэтому метеориты — бесценный дар для исследователей Солнечной системы. Им мы посвятим отдельную главу в будущих изданиях этих Лекций.
8. Приливы и отливы в морях и в Солнечной системе
Продолжим разговор о силах, действующих на небесные тела, и возникающих при этом эффектах. В этой лекции я расскажу о приливах и негравитационных возмущениях. Что это значит — «негравитационные возмущения»? Возмущениями обычно называют малые поправки к большой, главной силе. Таким образом, речь пойдет о каких-то силах, влияние которых на объект значительно меньше гравитационных.
Какие в природе бывают силы, кроме гравитации? Сильные и слабые ядерные взаимодействия оставим в стороне, они имеют локальный характер (действуют на крайне малых расстояниях). А вот электромагнетизм, как известно, намного сильнее гравитации и распространяется так же далеко — беспредельно. Но поскольку электрические заряды противоположных знаков обычно уравновешены, а гравитационный «заряд» (его роль играет масса) всегда одного знака, то при достаточно больших массах, конечно же, гравитация выходит на первый план. Так что реально мы будем говорить о возмущениях движения небесных тел под действием электромагнитного поля. Больше вариантов нет, хотя есть еще темная энергия, но она действует лишь на космологических (т. е. очень больших) расстояниях.
Как я рассказывал в одной из предыдущих лекций, простой ньютонов закон тяготения
очень удобно использовать в астрономии, потому что большинство тел имеют близкую к сферической форму и достаточно удалены друг от друга, так что при расчете их можно заменить точками — точечными объектами, содержащими всю их массу. Но тело конечного размера, сравнимого с расстоянием между соседними телами, все-таки испытывает разное силовое влияние в разных своих частях, потому что эти части по-разному удалены от источников гравитации, и это нужно учитывать.
Притяжение плющит и раздирает
Чтобы ощутить приливный эффект, проделаем популярный у физиков мысленный эксперимент: представим себя в свободно падающем лифте (рис. 8.1). Отрезаем веревочку, удерживающую кабину, и начинаем падать. Пока не упали, можем смотреть, что вокруг нас происходит. Подвешиваем свободные массы и наблюдаем, как они себя поведут. Сначала они падают синхронно, и мы говорим, что это невесомость, потому что все объекты в этой кабине и она сама ощущают примерно одинаковое ускорение свободного падения. Но со временем наши материальные точки начнут менять свою конфигурацию, потому что нижняя из них вначале была чуть ближе к
