Естествознание. Базовый уровень. 10 класс - Сивоглазов Владислав Иванович - Страница 71

Второй пояс малых тел Солнечной системы, называемый поясом Койпера, – область от орбиты Нептуна до расстояния около 55 астрономических единиц от Солнца. Он значительно больше пояса астероидов. В отличие от объектов пояса астероидов, которые состоят из горных пород и металлов, тела этого пояса построены из замёрзшей воды, метана и аммиака.

Рис. 174. Астероиды: А – астероид Гаспра; Б – астероид Итокава; В – пояс астероидов

Здесь находятся три карликовые планеты, в том числе Плутон, который раньше считали полноправной большой планетой.

В число малых тел Солнечной системы входят также кометы, которые состоят из «льдов» – застывшей воды, метана или других газов и имеют обычно размеры в несколько километров (рис. 175). Они движутся по сильно вытянутым орбитам, так что их перигелий находится в области внутренних планет, а афелий – за орбитой Плутона.

Рис. 175. Кометы:

А – орбиты комет Энке и аллея в Солнечной системе, строение кометы; Б – фотография кометы Галлея

Когда комета входит во внутреннюю область Солнечной системы, её ледяная поверхность испаряется и под действием солнечного излучения образует поток ионов, создавая длинный светящийся хвост (от греч. kometes – длинноволосый), поперечником в несколько десятков тысяч и длиной до нескольких миллионов километров, часто видимый с Земли невооружённым глазом. Самой известной кометой является комета Галлея, которая названа в честь английского астронома Эдмунда Галлея, доказавшего, что кометы 1531, 1607 и 1682 гг. – это одна и та же комета, и предсказавшего её возвращение в 1759 г. С тех пор можно наблюдать её возвращение к Земле с периодами около 76 лет.

В окрестностях нашей планеты существуют и совсем мелкие тела, которые, попадая в атмосферу, нагреваются вследствие трения об неё и сгорают. Такие тела называют метеорными телами, а свет, видимый при их сгорании, – метеором. Метеоры часто называют «падающими звёздами», а явления, при которых их наблюдается особенно много, – метеорными потоками или «звёздными дождями». Иногда среди метеоров попадаются особенно крупные, излучающие свет, соответствующий звезде 4-й величины. Такой метеор называют болидом. В тех случаях, когда метеорное тело настолько плотно и массивно, что не успевает целиком сгореть в атмосфере, а падает на поверхность Земли в виде твёрдого предмета, его называют метеоритом (рис. 176).

Рис. 176. Метеориты: А – каменный; Б – железокаменный; В – железный; Г – метеорный поток (метеоритный дождь)

1. Какая реакция является источником солнечной энергии?

2. Перечислите планеты Солнечной системы в порядке их удаления от Солнца.

3. Какая из планет Солнечной системы является самой большой? Во сколько раз её масса больше массы Земли?

4. Между орбитами каких планет находится пояс астероидов?

5. Из чего образуется хвост кометы?

1. Подготовьте сообщение или презентацию об астероидах и кометах, которые «посещали» околоземное пространство в XX–XXI вв.

2. Организуйте и проведите конференцию «Тунгусский метеорит: загадки и гипотезы».

§ 64 Звёзды, галактики, метагалактика

Наряду с Солнцем во Вселенной существует множество подобных ему тел, называемых звёздами. Все звёзды обладают очень высокой температурой из-за того, что внутри их происходят термоядерные реакции, т. е. такие реакции, в которых ядра лёгких элементов, находящихся в начале периодической таблицы, объединяются в ядра более тяжёлых элементов. Чаще всего это объединение ядер водорода с образованием гелия. При термоядерных реакциях выделяется огромное количество тепловой энергии, благодаря чему звёзды представляют собой раскалённые тела. Температура в недрах звёзд измеряется миллионами, а на их поверхности – тысячами градусов по шкале Кельвина. Как уже говорилось, температура поверхности звезды определяет её цвет. Самые горячие звёзды с температурой 30–60 тыс. °С мы видим как голубые. Звёзды с температурой около 10 тыс. °С воспринимаются как белые, а самые холодные, температура которых не более 5 тыс. °С, – как жёлто-оранжевые.

Звёзды образуются из разреженных облаков межзвёздного газа (рис. 177). Притягиваясь под влиянием силы тяготения, частицы газа, главным образом водорода, сближаются, и при этом гравитационная энергия переходит в тепловую. Когда температура достигает нескольких миллионов градусов, начинаются термоядерные реакции и сжатие прекращается.

Рис. 177. Эволюция звёзд

В таком состоянии звезда пребывает в течение большей части своего существования. Затем запасы водорода в ядре звезды истощаются, и тогда термоядерный процесс продолжается уже на её периферии. Звезда увеличивается в размерах и постепенно остывает, превращаясь в красный гигант. После того как запасы водорода исчерпаются, начинаются термоядерные реакции с превращениями других элементов. Звезда начинает сжиматься и разогреваться, в результате чего она становится белым карликом. Когда же топливо для термоядерных реакций полностью закончится, силы гравитации, которым теперь уже ничто не противодействует, сожмут звезду настолько, что она станет совсем карликовым телом, но при этом обладающим огромной массой. Сила притяжения этой колоссальной массы настолько велика, что от неё не могут оторваться даже фотоны. Поэтому она не излучает и не отражает света и выглядит совершенно чёрной, за что и называется чёрной дырой. Чёрными дырами могут становиться только большие двойные звёзды. Более мелкие звёзды остаются белыми карликами или становятся нейтронными звёздами, которые состоят исключительно из нейтронов. После своего образования чёрная дыра может притягивать оказывающиеся поблизости мелкие тела и постепенно увеличивать свою массу и размеры. Попадание крупных космических тел в чёрную дыру маловероятно из-за её малых размеров и большой отдалённости от этих тел. В результате такого разрастания во Вселенной образуется большое количество чёрных дыр, одна из которых находится в центре нашей галактики.