Орбита астероида веста находится между орбитами сатурна и урана

Добавил пользователь Валентин П.
Обновлено: 19.09.2024

Ускоренная подготовка к ЕГЭ с репетиторами Учи.Дома. Записывайтесь на бесплатное занятие!

-->

Задания Д24 № 9516

Вам даны элементы орбит некоторых астероидов.

Выберите два утверждения, которые соответствуют приведённым астероидам.

1) Астероид Харикло движется между орбитами Сатурна и Урана.

2) Кибела, Касталия и Астрея — все астероиды главного пояса.

3) Дамокл выше всех поднимается над плоскостью эклиптики.

4) В перигелии своей орбиты Гектор более чем в два раза ближе к Солнцу, чем в афелии.

5) Период обращения 1992 QB1 вокруг Солнца более 300 лет.

На рисунке изображены основные элементы орбиты космического тела. Планеты Солнечной системы движутся по эллипсам, в одном из фокусов которого находится Солнце.

Большая полуось — это половина главной оси эллипса (обозначается как a).

где b — малая полуось. С помощью эксцентриситета может быть вычислено расстояние от центра эллипса до фокуса, которое равно по величине

Наклонение орбиты небесного тела (обозначено как i на рисунке) — это угол между плоскостью его орбиты и плоскостью орбиты Земли (плоскость эклиптики).

Далее воспользуемся справочными данными.

1) Большая полуось Харикло по величине лежит в пределах значений больших полуосей Сатурна и Урана (9,5 а. е. и 19,2 а. е. соответственно). 1 — верно.

2) Астероиды главного пояса расположены между орбитами Марса и Юпитера (значения больших полуосей 1,5 а. е. и 5,2 а. е.). По таблице видно, что Касталия не принадлежит к главному поясу. 2 — неверно.

3) Высота над эклиптикой может быть найдена по формуле

Из таблицы следует, что Дамокл выше всех поднимается над плоскостью эклиптики. 3 — верно.

4) Перигелий — ближайшая к фокусу точка орбиты. Для Гектора его величина составляет

Антонимом перигелия является афе́лий (апоге́лий) — наиболее удалённая от Солнца точка орбиты. Для Гектора его величина составляет

Астероид Веста. Изображение: ESO / L. Jorda et al., P. Vernazza et al.

Веста – это один из крупнейших объектов в главном поясе астероидов, находящемся между Марсом и Юпитером. По ряду причин Веста особенно интересна астрономам.

Общие сведения

Орбита

Орбита Весты относительно орбит планет земной группы и орбиты Юпитера. Изображение: WilyD / Wikimedia Commons

Орбита Весты располагается во внутренней части главного пояса и представляет собой эллипс с малым эксцентриситетом, то есть близкий к окружности. Расстояние между Вестой и Солнцем изменяется от минимума в 2,15 а.е. (321,8 млн км) до максимума в 2,57 а.е. (384,6 млн км). На один оборот вокруг звезды Веста затрачивает 1325 дней, или 3,6 года. Орбита имеет небольшой наклон к плоскости эклиптики, составляющий 7,1°. Средняя скорость движения астероида в космосе оценивается в 19,3 км/с.

Вращается Веста также и вокруг собственной оси. Один такой оборот занимает у астероида всего 5,3 часа.

Физические характеристики

Сравнение размеров Весты (слева) с Церерой и Луной. Изображение: Wikimedia Commons

Габариты Весты составляют 573х557х446 км. Приближенно астероид можно считать шаром с диаметром 525 км. Масса Весты равна 2,59•10 20 кг. Это означает, что астероид примерно в 23 тысячи раз легче нашей планеты.

Видимая звездная величина Весты колеблется от 5,1 до 8,48, что делает ее ярчайшим объектом в поясе астероидов. Ее яркость объясняется сразу тремя причинами:

большие размеры астероида;
меньший радиус орбиты, и, следовательно, меньшее расстояние между Землей и Вестой;
высокое альбедо (отражающая способность) планеты, составляющее 42%.

Например, Церера значительно крупнее Весты, но менее яркая, так как Церера отражает лишь 7% падающего на него света, а ее орбита проходит дальше от Земли, чем орбита Весты.

Считается, что Веста неоднородна по составу – у нее, как и у планет, есть железное ядро и мантия из камня. Веста относится к классу V астероидов. Собственно, Веста считается родоначальником этого класса – почти все астероиды, относящиеся к нему, являются осколками Весты, образовавшимися при ее столкновениях с другими телами.

В составе Весты преобладают силикаты и железо, а также отмечается необычайное большая концентрация пироксенов.
Температура на освещенной Солнцем поверхности астероида достигает – 20° С. В тени же она падает до – 130° С.

Главной достопримечательностью рельефа Весты является кратер Реясильвия, чей диаметр достигает 500 км. Его глубина составляет 25 км, что делает кратер одним из глубочайших в Солнечной системе. Ученые до сих пор не понимают, как Веста могла пережить столкновение, при котором образовался столь большой кратер – согласно расчетам астероид должен был развалиться на осколки.

В центре Реясильвии располагается гора, чья относительная высота составляет 22 км. Только гора Олимп на Марсе может похвастаться большей высотой в Солнечной системе.

История открытия

Веста была обнаружена Г. Ольберсом 29 марта 1807 г. Это был четвертый объект в главном поясе астероидов, открытый человечеством. Стоит отметить, что тогда все эти астероиды считались планетами. Сам Ольберс ещё в 1802 г. открыл астероид Палладу, поэтому астроном решил передать право на выбор имени для нового небесного тела другому ученому.

Эта возможность была предоставлена математику К. Гауссу, который выбрал для астероида имя Веста. Веста – это древнеримская богиня домашнего очага. Она отождествляется с древнегреческой богиней Гестией. Примечательно, что после обнаружения Весты астрономы в течение 38 лет не могли обнаружить никаких других объектов в главном поясе.

Исследования

Автоматическая межпланетная станция Dawn вблизи астероида Веста и карликовой планеты Цереры (компьютерная графика). Изображение: Wikimedia Commons

Первые фотометрические наблюдения за Вестой организованы в Гарварде ещё в 1880 г. Благодаря ним и похожим исследованиям в Тулузе к 1950 г. удалось примерно оценить скорость вращения астероида вокруг собственной оси.

Веста – это первый астероид, чью массу удалось оценить. Дело в том, что каждые 18 лет с Вестой сближается астероид Арета, причем дистанция между ними оказывается меньше 0,04 а. е. Благодаря такому сближению гравитация Весты сильно искажает орбиту Ареты, что и позволило в 1966 г. Г. Герцу оценить массы Весты.

В 2007 г. был запущен аппарат Dawn, который в июле 2011 г. стал искусственным спутником Весты. Dawn передал на Землю 31 тысячу фотографий, благодаря которым удалось составить детальную карты Весты. Также он исследовал гравитационное поле астероида и точно измерил его массу. Аппарат получил более 20 млн спектров Весты в инфракрасном и видимом диапазоне. Выяснилось, что северное полушарие астероида сильно отличается от южного – возраст его поверхности превышает 4 млрд лет, а на юге этот возраст равен 1-2 млрд лет. В сентябре 2012 г. Dawn покинул орбиту Весты и отправился к Церере.

Снимок Северного (слева) и Южного (справа) полушарий Паллады, полученные с помощью инструмента SPHERE на Телескопе (VLT) в 2020 году. Изображение: ESO / Vernazza et al.

Паллада – это очень крупный астероид, располагающийся в главном поясе астероидов между Юпитером и Марсом. Он представляет особый интерес для астрономов.

Общие сведения

Всем объектам в поясе астероидов присваивается порядковый номер. У Паллады это число 2. Оно означает, что это второй по счету объект, открытый в главном поясе. Раньше была обнаружена только Церера.

Паллада в 2006 г. считалась кандидатом на звание карликовой планеты, однако ее форма слишком сильно отличается от сферической, поэтому сегодня астрономы однозначно считают ее именно астероидом.

Орбита

Орбита Паллады относительно орбит планет земной группы и орбиты Юпитера. Изображение: Tomruen / Wikimedia Commons

Паллада движется по эллиптической орбите вокруг Солнца, поэтому расстояние между этими телами непостоянно. Минимальная дистанция между астероидом и звездой составляет 2,1 а. е., или 319 млн км. Максимальное же расстояние равно 3,4 а. е., или 510,7 млн км. Паллада тратит 4,6 земных года на один оборот вокруг Солнца. Орбита имеет большой наклон к плоскости эклиптики, составляющий 34,8°. Средняя скорость движения Паллады по своей орбите равна 17,6 км/с.
Астероид также вращается вокруг собственной оси, совершая один оборот за каждые 7,8 часов. Существует резонанс 1:1 между Палладой и карликовой планетой Церерой. Это означает, что их периоды обращения вокруг Солнца совпадают.

Физические характеристики

Сравнение размеров Паллады с Землей и некоторыми астероидами и карликовыми планетами. Изображение: Wikimedia Commons

В справочниках указан диаметр Паллады, равный 512 км. Однако на самом деле астероид имеет несферическую форму, поэтому его размеры лучше характеризуют не одно, а три измерения: 550х516х746 км.

Масса Паллады составляет 2,11•10 20 кг. Это означает, что астероид в 28 тысяч раз легче Земли. На Палладу приходится примерно 7% массы всего главного пояса астероидов. И по размеру, и по массе Паллада занимает третье место среди объектов главного пояса, уступая только Церере и Весте.

Альбедо Паллады (тот есть доля отраженного света) равен 15%. Такая отражающая способность, а также большие размеры делают Палладу одним из ярчайших объектов в поясе астероидов, однако всё же ее нельзя увидеть невооруженным взглядом – необходимо использовать хотя бы бинокль.

По своему спектру Паллада относится к классу В астероидов, который в свою очередь входит в состав углеродистой группы (С-группы) астероидов. Это означает, что в составе Паллады преобладают:

безводные силикаты;
сульфиды;
магнититы.

Также в составе присутствуют полимеры. Примерно такой же состав имеют хондритные метеориты, которые чаще остальные падают на нашу планету. Спектр астероидов класса В имеет голубоватый спектр, при этом они почти не поглощают свет, чья длина волны ниже 500 нм.

Существует целое семейство Паллады – группа астероидов, которые, вероятно, являются осколками, образовавшимися при столкновении Паллады с другим небесным телом. Все астероиды из этого семейства относятся к В классу, а их орбиты отличаются большим наклоном. Но ни один их этих астероидов спутником Паллады не является.

О рельефе Паллады на сегодня мало что известно, так как он исследуется только с помощью телескопов. В районе экватора располагается кратер, который образовался более 1,7 млрд лет назад при столкновении с метеоритом диаметром 40 км.

История открытия

Впервые Палладу обнаружил ещё Шарль Мессье в 1779 г., однако тогда астроном не заметил движения объекта по небосводу и потому принял астероид за звезду.

Открытый астероид был назван в честь Паллады – сестры древнегреческой богини Афины. Согласно мифам Афина случайно убила Палладу ещё в детство, и потому богиня стала носить имя Паллада как свое второе имя. В мифологии ее так и называют – Афина Паллада. В честь астероида в 1803 г. получил свое имя новый химический элемент – палладий.

Исследования

Большой вклад в исследование Паллады внес японец Хираяма Киецугу. Именно он обнаружил, что существует целое семейство подобных Палладе астероидов.

Иллюстрация Пояса астероидов. Изображение: NASA / JPL-Caltech

Солнечная система состоит не только из Солнца и планет, вращающихся вокруг него. Есть ещё и сотни тысяч астероидов. Так называют небесные тела, вращающиеся около звезды, но из-за малости размеров имеющие несферическую форму. Обычно к астероидам относят только те объекты, чей линейный размер превышает 30 м – меньшие тела именуются метеороидами.

Большинство астероидов Солнечной системы располагается в нескольких областях. Одна из них и называется поясом астероидов, или главным поясом астероидов. Помимо этого крупными скоплениями являются:

пояс Койпера;
область рассеянного диска;
облако Оорта.
Есть и второстепенные скопления – троянские астероиды Юпитера, кентавры и т. п.

Где расположен пояс астероидов?

Схема расположения Пояса астероидов. Изображение: Wikimedia Commons

Главный пояс располагается между Марсом и Юпитером. Радиус орбит большинства астероидов составляет 2,06-3,27 а.е. В этом интервале расположено более 93% астероидов. Впрочем, отдельные семейства астероидов могут располагаться на дистанции от 1,78 до 4,2 а.е от светила.

Астероидные орбиты располагаются примерно в той же плоскости, что и земная орбита. Среднее отклонение от этой плоскости не превышает 4°, хотя, например, у астероида Барселона орбита наклонена под углом в 32,8°.

У находящихся на близких орбитах астероидов почти совпадают и периоды обращения вокруг Солнца. Самые близкие к светилу астероиды совершают полный оборот за 3,5 года, а самые удаленные тратят на это 6 лет.

Физические характеристики

Изображение: Wikimedia Commons

Некоторые думают, что пояс астероидов – это очень плотное скопление небесных тел, но это не так. На 2020 год известно более 300 тысяч астероидов, образующих этот пояс, а общее их количество может превышать несколько миллионов. Однако из-за большой протяженности пояса они находятся друг от друга на огромном расстоянии. Ни один космический аппарат, проходивший через этот пояс, ни разу не столкнулся с каким-нибудь объектом. Более того, вероятность такого столкновения или даже случайного сближения зонда с астероидом меньше одной миллиардной.

Суммарная масса всех небесных тел в главном поясе оценивается в 3,4•10 21 кг, что в 1600 раз меньше массы Земли. При этом треть этой массы приходится на один объект – Цереру. Это карликовая планета, ранее считавшаяся наикрупнейшим астероидом.

Температура у поверхности астероидов также зависит от дистанции до Солнца. На расстоянии 2,2 а.е. от звезды температура составляет – 73° С, а на дистанции 3,2 а. е. она падает до – 108° С.

Состав

Изображение: NASA / JPL-Caltech

Всего в поясе насчитывается примерно 200 астероидов, чей диаметр (или наибольший линейный размер) превышает 100 км. Ещё 1000 объектов имеют размер более 15 км. Средняя звездная величина астероидов равна 16. Только один астероид, носящий имя Веста, можно увидеть с земли невооруженным взглядом.

Все астероиды можно разделить на несколько больших групп, или спектральных классов. Крупнейшими из них являются:

класс С – сюда входят темные астероиды, состоящие из углерода;
класс S – светлые астероиды, состоящие из кремния.
класс M – металлические астероиды.

Существуют и другие, более редкие классы (классы B, Е, Р, А, D и т. д.). Иногда астероид нельзя строго отнести к одному классу, и тогда считается, что он имеет смешанный тип, который обозначается двумя буквами, например CG.

К классу С относится более 75% всех астероидов. Они отличаются темным цветом (со слабым красным оттенком) и поэтому их отражающая способность невелика. Их альбедо находится в диапазоне от 0,03 до 0,1, то есть они отражают лишь 3-10% падающего света. Из-за этого астероиды класса С сложно обнаружить, поэтому в реальности их доля в главном поясе может быть существенно выше 75%. В составе этих небесных тел помимо углерода присутствует вода, поэтому их можно обнаружить с помощью наблюдений в диапазоне инфракрасного излучения. Крупнейший астероид этого класса – Гигея, чей диаметр оценивается в 434 км.

Астероиды класса S состоят из силикатов (то есть обычных камней) и железа. Их доля в главном поясе оценивается примерно в 17%. Иногда такие астероиды называют каменными. Альбедо этих объектов находится в диапазоне 0,1-0,22. Крупнейшим каменным астероидом считается Юнона, чей диаметр составляет 234 км. Большинство каменных астероидов сосредоточено во внутренней, наиболее приближенной к Солнцу части главного пояса.

Доля астероидов класса М составляет 10%, они преимущественно располагаются в центре главного пояса. Предполагается, что металлические астероиды образовались при столкновении планетезималей и являются фрагментами их ядер. Стоит отметить, что ученые не уверены в том, что металлические астероиды состоят именно из металлов. Дело в их слишком малой плотности. Это означает, что либо астероиды класса М по своему составу подобны астероидам иных классов, либо в их внутренней структуре есть много полостей. Альбедо металлических астероидов находится в пределах от 0,1 до 0,19, то есть они обладают умеренной отражающей способностью.

Происхождение

Первые версии о происхождении главного стали появляться в 1802 г., когда и были обнаружены первые объекты, относящиеся к нему. Тогда Г. Ольберс предположил, что они являются осколками планеты Фаэтон, которая погибла из-за какого-то космического катаклизма. Эта теория подтверждалась правилом Тициуса–Боде, утверждавшим, что между Марсом и Юпитером должна существовать ещё одна планета.

В дальнейшем выяснилось, что масса вещества в главном поясе меньше массы Луны в 25 раз. Такой массы явно недостаточно для формирования планеты. Современная гипотеза предполагает, что главный пояс возник из-за мощной гравитации Юпитера. Когда в Солнечной системе только начинался процесс синтеза планет, на некоторых орбитах постепенно формировались всё более крупные тела – планетезимали. Именно они, соединившись, и формировали планеты.

Разрушение планетезималей началось где-то 4-4,5 млрд лет назад. С тех пор большая часть вещества, находившаяся в главном поясе, покинула его. Считается, что сегодня в главном поясе располагается лишь тысячная доля того вещества, изначально там располагавшегося. Это значит, что на данной орбите могла сформироваться полноценная планета, по размерам близкая к Земле.

Открытие

Джузеппе Пиацци — итальянский астроном, открывший Цереру

Ещё два небесных тела, Юнона и Веста, были найдены в 1804 и 1807 г. После этого наступила долгая пауза. Пятый астероид, Астрея, был найден только в 1845 г. Прогресс в конструировании телескопов привел к тому, что новые объекты стали открываться регулярно, и уже в 1868 г. было известно примерно о сотне астероидов.

Следующий шаг в исследовании пояса астероидов был связан с изобретением в 1891 г. М. Вольфом астрофотографии. Суть этого метода сводится к фотографированию неба с очень большой выдержкой. На полученной фотографии астероиды будут оставлять след в виде линии из-за своего движения по небосводу. Вольф смог в одиночку найти сразу 248 астероидов. В 1923 г. был открыт тысячный объект в поясе астероидов, получивший имя Пиацция.

Современные исследования

С началом космической эры стало возможно исследования астероидов с помощью космических аппаратов. Сначала астероиды сфотографировал зонд «Галилео, который снял астероиды Ида и Гаспра в 1993 г. С тех пор каждый аппарат, летящий в дальний космос, обязательно по пути пролетает и мимо какого-нибудь объекта в главном поясе и фотографирует его.

Первый космический зонд, созданный специально для исследования астероида – это NEAR Shoemaker. Его запустили в 1996 г., а в феврале 2000 г. он вышел на орбиту астероида Эрос. Удалось детально исследовать его химический состав, а также построить трехмерную модель небесного тела. В 2001 г. зонд осуществил посадку на Эрос и в течение двух недель исследовал его грунт на глубине до 10 см.

Следующий аппарат, исследовавший главный пояс – это станция DAWN. В 2011-2012 г. она исследовала астероид Веста, а с 2015 по 2018 г. – Цереру. В результате удалось получить почти 69 тысяч фотографий этих объектов и множество других данных.

Крупнейшие объекты пояса астероидов

Карликовая планета Церера. Изображение: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA

Крупнейшее тело в главном поясе – это Церера. Она настолько велика, считается карликовой планетой, а не астероидом. Ее диаметр достигает 926 км, и на нее приходится 32% массы всего главного пояса. В отличие от астероидов, имеющих однородное строение, у Цереры есть каменное ядро и мантия, состоящая из водяного льда. Интересно, что у Цереры иногда появляется атмосфера. Это происходит тогда, когда она приближается близко к Солнцу.

Повышение температуры приводит к сублимации льда и появлению водяного пара, который и образует атмосферу. При удалении от Солнца Церера свою атмосферу теряет. Церера отражает лишь 5% солнечного света, и поэтому ее невозможно увидеть невооруженным взглядом.

Второе по массе тело – Веста. Её диаметр достигает 526 км, а ее масса оценивается в 9% от массы главного пояса. Это единственный астероид, который можно наблюдать без телескопа и бинокля, ведь он отражает 42% солнечного света. У южного полюса Весты есть огромный кратер. Он образовался при столкновении, при котором возникло целое семейство астероидов, двигающихся в непосредственной близости от Весты.

Третий по массе объект – это Паллада, на которую приходится 7% массы главного пояса. Диаметр Паллады оценивается в 512 км. Паллада отличается большим углом наклона собственной оси, который равен 34°. У других больших астероидов этот наклон меньше 10°.

Четвертый по размерам астероид – это Гигея, чей диаметр оценивается в 431 км. На него приходится 3% массы всего пояса. Это углеродный астероид, имеющий альбедо 0,07. У него также есть свое семейство астероидов, образовавшееся при столкновении Гигеи с крупным небесным объектом.

Формат ответа: цифра или несколько цифр, слово или несколько слов. Вопросы на соответствие "буква" - "цифра" должны записываться как несколько цифр. Между словами и цифрами не должно быть пробелов или других знаков.

Рассмотрите таблицу, содержащую характеристики некоторых спутников планет Солнечной системы.

Выберите два утверждения, которые соответствуют характеристикам планет.

1) Ускорение свободного падения на Луне равно 7,7 м/с2.

2) Масса Луны меньше массы Ио.

3) Объем Титана почти в два раза больше объема Тритона.

4) Ио находится дальше от поверхности Юпитера, чем Каллисто.

5) Первая космическая скорость для Тритона составляет примерно 1,03 км/с.

Рассмотрите таблицу, содержащую характеристики некоторых астероидов планет Солнечной

*1.а.е составляет 150 млн. км

** Эксцентриситет орбиты определяется по формуле $e=\sqrt>$, где b – малая полуось, a – большая полуось орбиты. e = 0 – окружность, 0

Используя таблицу, содержащую сведения о ярких звездах, выполните задание.

Выберите два утверждения, которые соответствуют характеристикам звезд.

1) Звезды Капелла и Менкалинан относятся к одному созвездию, значит находятся на одинаковом расстоянии от Солнца.

2) Звезда Денеб является сверхгигантом.

3) Звезды Альдебаран и Эльнат имеют одинаковую массу, значит они относятся к одному и тому же спектральному классу.

4) Звезда Бетельгейзе относится к красным звездам спектрального класса М.

5) Температура на поверхности Ригеля в 2 раза ниже, чем на поверхности Солнца.

Выберите два верных утверждения о пространственных масштабах во вселенной.

1) Расстояние от Земли до Луны примерно равно расстоянию от Земли до Солнца.

2) Расстояние от Земли до Солнца 300 000 000 км.

3) Радиус Солнечной системы примерно 65 астрономических единиц.

4) Расстояние от Солнца до ближайшей звезды Проксима Центавра составляет примерно 405 млрд. км.

5) Диаметр диска галактики составляет 100 000 световых лет.

На рисунке представлена диаграмма Герцшрунга-Рассела.

Выберите два утверждения о звездах, которые соответствуют диаграмме.

1) Температура звезд спектрального класса G в 2 раза выше температуры звезд спектрального класса А.

2) Звезда Бетельгейзе относится к сверхгигантам, поскольку ее радиус почти в 1000 раз превышает радиус Солнца.

3) Плотность белых карликов существенно меньше средней плотности гигантов.

4) Звезда Антарес имеет температуру поверхности 3300 К и относится к звездам спектрального класса А.

Читайте также: