Метеорная материя в межпланетном пространстве — это множество тел, свободно движущихся в поле тяготения Солнца и, как правило, физически не связанных с планетами.
По своим размерам эти тела охватывают очень широкую область — от астероидов (десятки километров в поперечнике) до мельчайших пылевых частиц, размеры которых сравнимы с длиной волны солнечного света. Количество частиц в межпланетном пространстве быстро увеличивается с уменьшением их размеров.
Изучение малых тел солнечной системы представляет несомненный теоретический и практический интерес. Распределение малых тел на классы комет, астероидов, метеорных тел и космической пыли имеет, конечно, более глубокие физические основания, чем только различия в размерах тел, вызываемых ими явлениях или методах наблюдений, и отражает характерные черты их природы. Выяснение физического строения и химического состава малых тел солнечной системы, их происхождения и возраста, установление эволюционных связей комет и астероидов с метеорным веществом могут иметь большое значение для развития космогонии солнечной системы.
Изучение этих вопросов часто тесно переплетается с решением других задач физики космического пространства и ближайшего окружения Земли. Исследования взаимодействия метеорного вещества, в особенности комет с потоками излучений и корпускулярной радиации, являются эффективным средством получения информации о свойствах межпланетной среды, плазме солнечного ветра и магнитных полях в космическом пространстве. Всестороннее изучение метеоров дает важные сведения о строении верхней атмосферы и протекающих в ней физических процессах, о распространении радиоволн. Изучение воздействия метеорной бомбардировки поверхности Луны открывает возможности исследования, с одной стороны, истории Луны, а с другой — определения потока метеорного вещества и его эволюции в солнечной системе. Анализ свойств выпавших на Землю метеоритов позволяет судить об их природе, происхождении и возрасте, о воздействии на них космических лучей, а также о свойствах самих космических лучей.
Специальные задачи в изучении метеорных тел и космической пыли возникают в связи с
проблемой метеорной опасности для космических полетов. Потенциальная опасность, которую представляют собой твердые частицы для спутников, ракет и космических аппаратов, может быть в принципе двух видов. Столкновение с достаточно крупной частицей способно привести к серьезным разрушениям космического аппарата и при единичном случае.
С другой стороны, непрерывная бомбардировка мельчайшими частицами вызывает эрозию поверхностей и может приводить, например, к нарушению работы оптических приборов или к изменению оптических свойств поверхностей систем теплообмена и терморегулирования. Выяснение степени метеорной опасности необходимо для конструирования космических аппаратов и разработки в случае необходимости мер защиты.
Результаты исследований и накопленный опыт показывают, что метеорная опасность при полетах в районе орбиты Земли невелика, но экстраполяция имеющихся данных на значительный диапазон гелиоцентрических расстояний неправомерна и, несомненно, потребуются экспериментальные данные о метеорной обстановке в случае дальних межпланетных полетов за пределами орбиты Марса и Венеры.
Многообразная информация о наличии и свойствах метеорных тел солнечной системы поступает по нескольким основным каналам: при изучении метеоров, метеоритов, зодиакального света, оптических явлений в верхней атмосфере, стратосферной пыли, а также метеорной пыли, выпавшей на поверхность Земли. Основная часть сведений о метеорной компоненте межпланетной среды была получена при помощи наземных методов исследований.
На протяжении последних двух десятилетий в результате развития ракетной и космической техники стали возможны прямые исследования микрометеорных частиц в верхней атмосфере Земли и в космическом пространстве при помощи специальной аппаратуры, использующей различные принципы регистрации. Эти исследования, в отличие от наземных наблюдений, позволили получать информацию об индивидуальных частицах с массами вплоть до 10-14 г, об их пространственной плотности, физических свойствах и химическом составе.
Следует отметить, что в ряде случаев изученные явления, связанные с твердыми межпланетными частицами, находят практическое применение. Так, наблюдение за метеорными
следами используется для определения направления и скоростей ветров в верхней атмосфере, а ионизация, создаваемая метеорами,— для нескольких видов метеорной радиосвязи.
По своему составу метеорные тела, обращающиеся вокруг Солнца на расстоянии порядка 1 а.е., бывают каменные и железные. Последние состоят в основном из железа, никеля и сернистого железа. Химический состав каменных метеоритов напоминает состав земных горных пород. Плотность каменных метеоритов ~3 г/см3, железных ~7,8 г/см3. Метеорные тела могут образовывать конгломераты, при этом их средняя плотность будет очень мала: ~0,5 г/см3.
Скорость метеорных частиц относительно Земли составляет от 12 до 72 км/сек.
Заметная доля этих тел объединена в рои, иногда растянутые вдоль своей орбиты, иногда концентрирующиеся на небольшом ее участке. Метеорные тела, которые не удается причислить к какому-либо метеорному потоку, называют метеорами фона или спорадическими (они могут принадлежать в том числе к слабым невыявленным метеорным потокам) .
Исследования метеорного вещества с помощью космических аппаратов производились вдоль траекторий полета космических ракет к Венере, Марсу и за орбиту Марса — в пояс астероидов.
Ряд измерений микрометеорнои материи, проведенных акустическими методами, давал вблизи Земли повышенный на несколько порядков (по сравнению с межпланетным) поток микрометеорных частиц с массами, меньшими 10-6 г. Эти результаты дали повод сформулировать гипотезу о существовании вокруг Земли пылевого пояса, или пылевой оболочки. В качестве источника этих частиц рассматривались два: межпланетные пылевые частицы, захваченные гравитационным полем Земли, и пылевые частицы, отрывающиеся от Луны.
Однако тщательные исследования указанных механизмов показали, что эти явления не могут обеспечить наблюдаемую концентрацию пылевых частиц. Тогда же были высказаны сомнения в экспериментальной надежности полученных результатов, и многие ученые в настоящее время придерживаются мнения, что потоки пылевых частиц в околоземном и межпланетном пространствах одинаковы. Однако выполненные в последние годы исследования с помощью датчиков различного типа показывают, что
около Земли пространственная плотность частиц с массой 10-7 г повышена примерно на порядок величины по сравнению с плотностью их в окрестности Луны и в межпланетном пространстве (рис. 35). Наличие у Земли пылевого пояса такой концентрации не вызывает затруднений в объяснении. Тем не менее для окончательного суждения по этому вопросу необходимо продолжить накопление экспериментальных данных.
Как видно из рис. 35, параметр S, характеризующий степенной закон распространения метеорных тел по массе, для диапазона масс m=10-12/10-7 г вблизи Луны и в межпланетном пространстве составляет ~0,6 по сравнению с S~0,8 у Земли, т. е. дефицит количества частиц с уменьшением их массы в окрестности Луны и в межпланетном пространстве имеет место в большей степени, чем у Земли.
Предварительные результаты измерений на космическом аппарате «Пионер-10» показали, что в поясе астероидов поток частиц резко увеличивается, причем основная масса частиц в этой области имеет размер 0,01—1 мм. Несмотря на то что количество попаданий частиц в космический аппарат «Пионер-10» оказалось больше, чем ожидалось до запуска, делается вывод, что опасность серьезного повреждения аппарата невелика.
Скачать реферат:
Пароль на архив: privetstudent.com