Встреча с кометой Галлея - (реферат)

Дата добавления: март 2006г.

    Доклад по астрономии на тему:
    Встреча с кометой
    Галлея

..................................................................................

..................................................................................

.................................................................................

    Преподаватель:

........................................................................................................................

    ... ... ... ... ... . год
    -1

Проект ’’Вега’’ (’’Венера - комета Галлея’’) был одним из самых сложных в истории исследований Солнечной системы при помощи космических аппаратов. Он состоял из трех частей: изучение атмосферы и поверхности Венеры при помощи посадочных аппаратов, изучение динамики атмосферы Венеры посредством аэростатных зондов (аэростаты были впервые в мире запущены в атмосферу другой планеты), пролет через газопылевую атмосферу (кому) и плазменную оболочку кометы Галлея.

Автоматическая межпланетная станция ’’Вега - 1’’стартовала с космодрома Байконур 15 декабря 1984г. , через 6 дней за ней последовала’’Вега - 2 ’’. Курс был взят на планету Венера. В июне 1985г. они друг за другом прошли вблизи Венеры. Перед пролетом планеты от них отделились спускаемые аппараты, которые вошли на второй космической скорости в атмосферу Венеры, и каждый из них разделился на две части - посадочныйаппарат и аэростатный зонд. С помощью посадочного аппарата была проведена серия экспериментов по исследованию атмосферы и поверхности планеты. Аэростатные зонды дрейфовали на высоте около 54 километров, и в течение двух суток их перемещение фиксировалось сетью наземных радиотелескопов. Успешно были выполнены первые две части программы, посвященные исследованиям Венеры. Но самой интересной была все же третья часть проекта-исследования кометы Галлея. Это небесное тело оставило глубокий след в памяти человечества, на протяжении 2-х тысячелетий около тридцати раз приблизившись к Солнцу. А начиная со смелой гипотезы, выдвинутой Э. Галлеем, оно было объектом систематических исследований в астрономии. Неумолимой логикой космической эры и кометы должны были стать объектами прямых исследований. Космическим аппаратам впервые предстояло’’увидеть’’ ядро кометы, неуловимое для наземных телескопов. Встреча ’’Веги-1’’ с кометой произошла 6 марта, а ’’Веги - 2 ’’- 9 марта 1986г. Они прошли на расстоянии 8900 и 8000 километров от ее ядра. Проект был осуществлен при широкой международной кооперации и с участием научных организаций многих стран.

К комете Галлея кроме ’’Веги - 1’’ и ’’Веги - 2’’, к ней направились и другие космические аппараты - ’’Джотто’’, снаряженный Европейским космическим агентством, и два маленьких японских аппарата ’’Суисей’’ (’’Комета’’) и ’’Сакигаке’’ ( ‘‘ Пионер‘‘).

    - 2

Возрос интерес к кометным исследованиям. За последние 20 лет СССР и США направили к планетам более 30 межпланетных автоматических станций. Их полеты расширяли представления о планетах и их спутниках. Но пришла пора вспомнить и о других членах семьи, в частности о кометах.

Кометы - это гости, прибывшие с очень далеких окраин Солнечной системы. Предполагается, что около 100 млрд. комет постоянно‘‘ прописано‘‘в кометном облаке, окружающем Солнце на расстоянии, в 10 тысяч раз большем, чем от Солнца до Земли. Судьба их различна. Большинство их остается миллиарды лет, некоторые покидают Солнечную систему, а некоторые переходят в ее внутреннюю часть и даже попадают на орбиты с относительно небольшим периодом, подобно комете Галлея.

Кометное облако, по - видимому, образовалось вместе с Солнечной системой. В этом случае, исследуя вещество комет, мы получим сведения о первичном материале, из которого 4, 5 миллиарда лет назад сформировались планеты и спутники.

В свойствах комет много загадочного. Кометы становятся хорошо видимыми, когда она приближается к Солнцу на расстоянии, примерно втрое большее, чем радиус земной орбиты. Она в начале выглядит как круглое светлое пятнышко ( голова или кома ), потом в сторону от Солнца вытягивается хвост. В самом центре головы находится невидимое тело, которое называется ядром. В ядре сосредоточена вся масса кометы. Главной особенностью ядра является то, что оно содержит много‘‘ летучего‘‘, то есть легкоиспаряющегося вещества. Это обычный водный лед с вкраплением других молекул. Летучий материал перемешан с тугоплавкими частицами силикатными, углистыми , металлическими. По мере приближения к Солнцу испарение льда идет все сильнее и сильнее, потоки газа покидают ядро, увлекая за собой пыль. Как будто бы многое ясно, но до сих пор не было ответа на главный вопрос - какова физическая структура ядра кометы, единое ли это тело, рой из многих тел, связанных тяготением или просто летящих рядом. Ученые отдавали предпочтение первой модели , но не было оснований решительно отвергать и другие.

Поэтому самой важной задачей в проекте ’’Вега’’было исследование физических характеристик ядра кометы. Кометные ядра наблюдались ранее с Земли, но только как звездообразные объекты (далеко за орбитой Юпитера, когда активность отсутствует), да и таких наблюдений очень мало.

    - 3

В проекте ’’Вега’’впервые ядро кометы исследовалось как пространственно разрешенный объект, определены его строение, размеры, инфракрасная температура, получены оценки его состава и характеристик поверхностного слоя.

Мы не имели и долго еще не будем иметь технической возможности совершить посадку аппарата на ядро кометы. Слишком велики скорости встречи - в случае кометы Галлея это 78 км/с. Опасно и пролетать на слишком близком расстоянии, так как кометная (пыль) очень опасна для космического аппарата. Расстояние пролета чуть меньше 10000 км) было выбрано с учетом существовавших ранее представлений о количественных характеристиках кометной пыли. Использовалось два подхода: во первых, дистанционные измерения при помощи оптических приборов и, во вторых, прямые измерения вещества (газа и пыли), покидающего ядро и пересекающего траекторию, по которой движется аппарат.

Оптические приборы были размещены на специальной платформе, которая поворачивалась во время полета и автоматически отслеживала направление на ядро. Эта платформа была разработана совместно с чехословацкими и советскими специалистами и изготовлена в ЧССР. Три научных эксперимента выполнялись при помощи приборов, установленных на платформе. Один из них - это телевизионная съемка ядра.

Другой прибор - это инфракрасный спектрометр ИКС, при помощи которого одновременно проводилось два разных эксперимента - измерялись поток инфракрасного излучения от ядра (тем самым определялась температура его поверхности) и спектр инфракрасного излучения внутренних’’околоядерных’’частей комы на длинах волн от 2, 5 до 12 микрометров с целью определения и ее состава.

Итоги исследований ядра кометы Галлея, проведенных при помощи оптических приборов, можно сформулировать следующим образом . это монолитное тело, вытянутое, форма не правильная, размеры 14 км большой оси, около 7 км в поперечнике. Каждые сутки его покидает несколько миллионов тонн водяного пара. Вычисления показывают, что такая’’производительность’’требует, чтобы испарение шло по всей поверхности. Этим свойством могла бы обладать поверхность ледяного тела. Но вместе с тем приборы, ’’Веги’’установили, что она черная (отражательная способность менее 5% ) и горячая (примерно 100 тыс. град. Цельсия ).

    - 4

Важные данные о составе ядра получены при помощи прямых измерений химического состава пыли, газа и плазмы в коме вдоль траектории полета. Эти измерения показали, что по относительному содержанию в потоке газа, уходящего от кометы, больше всего водяного пара, но есть также много других компонентов - атомных (водород, кислород, углерод) и молекулярных (моноокись и двуокись углерода, гидроксил, циан и др. ). Особый интерес представляет вопрос о том, какие молекулы принадлежат к числу‘‘родительских’’, то есть входящих непосредственно в состав ядра. По-видимому, среди них главные - вода и углекислота, но многое указывает и на присутствие в ядре других молекул, в том числе и органических.

Вещество ядра скорее всего представляет собой так называемый ‘‘клатрат’’, то есть обычный водный лед, в кристаллическую решетку которого ‘‘ вкраплены’’другие молекулы. С клатратом перемешаны частицы метеоритного состава, каменистые и металлические. Химический состав твердых частиц , которые входили в состав ядра, оказался очень сложным и не однородным. Есть частицы с преобладанием металлов, таких, как натрий, магний, кальций, железо и других, с примесью силикатов. Наконец, есть пылинки, в которых присутствует значительное количество углерода. Наличие разнородных пылинок указывает на сложную тепловую историю первичного материала Солнечной системы.

В результате экспедиции ‘‘Вега’’ученые впервые увидели кометное ядро , получили большой объем данных о его составе и физических характеристиках . Грубая схема заменена картиной реального природного объекта, ранее никогда не наблюдавшегося. Внешне он несколько напоминает спутники Марса - Фобос и Деймос, но еще более близким аналогом могут оказаться некоторые малые спутники Сатурна и Урана . Гипотеза, предполагает, что кометные ядра образовались сравнительно от Солнца, примерно там, где находятся планеты-гиганты от Юпитера до Нептуна, и были отброшены на большие расстояния при формировании этих планет. Эксперименты с пылевыми счетчиками показали, что около миллиона тонн космической пыли покидает кометное ядро ежесуточно.

Газ, испаряющийся с ядра кометы и распространяющийся в межпланетную среду со скоростью около 1км/сек. , в конечном счете полностью ионизируется солнечным излучением.

    - 5

В результате возникает гигантское плазменное образование размером около 1 миллионов км. Перед кометой в сверх звуковом потоке солнечной плазмы образуется своеобразная ударная волна, не похожая по своей структуре на ударные волны перед Землей и другими планетами. Прямые измерения плазмы и плазменных волн во внутренней части комы могут понять особенности образования плазмы и излучения газа не только в кометах, но и в ряде других астрофизических объектов, в которых взаимодействие плазм играет большую роль.