 |
Общая теория об элементах орбиты
|
|
|
|
Секция астрономии
КОМЕТА C /2007 N 3 (Lulin)
Работу выполнил:
Потапов Евгений, дч
учащийся Гимназии №11 им. К.А. Тренева
Научные руководители:
Лавут Елена Сергеевна,
Максименко Алевтина Павловна
Симферополь
2009г.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Общие сведения о кометах
краткая история изучения комет
строение, состав комет
природа комет
общая теория об элементах орбиты
Комета C/2007 N3 (Lulin)
общие сведения о комете
расчет орбиты кометы
Заключение
Список использованной литературы
ВВЕДЕНИЕ
За все время, проведенное в Малой Академии Наук, мне удалось пронаблюдать, сфотографировать и изучить несколько комет. По двум из них, самым ярким и знаменитым я написал работы. Это были комета 73Р Швассмана-Вахмана 3, которая в 2006 году распалась на множество фрагментов, подобно комете Шумейкеров-Леви 9, и выдающаяся комета 2007 года 17Р Holmes, внезапно вспыхнувшая и, тем самым, повысившая свою яркость более, чем в 400 000 раз. Все эти работы были основаны на живых фотографиях этих комет. Однако, в прошедший год меня постигла неудача и единственная, хоть как-то проявившая себя комета, на которую я возлагал большие надежды в написании будущей работы, пролетела в самый дождливый период, дав возможность в редких проявлениях между тучами запечатлеть комету С/2007 N3 Lulin на пленку всего 5 раз за 2 ночи наблюдений. Но, я не стал искать новую тему для будущего творческого взноса, потому, что меня очень заинтересовало очень быстрое движение этой кометы по звездному небу. Я решил узнать, откуда такая скорость передвижения и как она связана с орбитой кометы? Для этого я попытался сам рассчитать элементы ее орбиты, начертить саму орбиту, а также, по возможности, сделать другие вычисления, исходя из 5 фотографий кометы Лулина.
|
|
|
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Краткая история изучения комет:
Ещё в древности человек мог наблюдать прекрасные хвостатые светящиеся образования на небе, которые, завораживая своим видом, внезапно появлялись и исчезали куда-то. Эти объекты назвали кометами, что означает «длинноволосые», «косматые».
Первое письменное упоминание о появлении кометы датируется 2296г. до н. э. Движение кометы по созвездиям тщательно наблюдалось китайскими астрономами. Научно обосновать явление комет первым попытался Аристотель. На принадлежность комет к Солнечной системе впервые указал Э. Галлей. Джованни Вирджинио Скиапарелли впервые показал, что рой кометных тел, сопровождает Солнце в его движении среди звёзд. Этот рой был назван облаком Оорта. Эрнст Юлиус Эпик установил, что ежегодно нашу Солнечную систему покидают несколько наблюдавшихся комет. Известный советский астроном Борис Александрович Воронцов-Вельяминов продолжил идеи Эпика и высказал предположение о существовании межгалактического кометного фона.
За прошедшие двести лет астрономия совершила гигантский прорыв в понимании законов строения и эволюции комет. В наши дни для изучения комет используются не только наземные средства наблюдений, но и возможности космических аппаратов.
Строение. Состав комет:
У комет, приблизившихся к Солнцу, различают «голову» и «хвост». Центральная часть головы кометы называется ядром. Ядро -это небольшое компактное тело, являющееся конгломератом каменной и ледяной пород. Диаметры ядра колеблются в пределах от 0,5 до 20 км, масса составляет 10 в 10 степени кг. Оно, в основном, состоит из смеси льдов различной природы.
Ядро кометы окутывает оболочка кома, которая является вторичным образованием, т. к. состоит из вещества, выброшенного из кометного ядра.
|
|
|
Под действием светового давления и корпускулярных потоков образуется хвост. Хвост кометы - длинные струйные образования из головы кометы в противоположную от Солнца сторону. Хвост кометы состоит из улетучивающихся из ядра под действием солнечных лучей молекул газов и частиц пыли. Хвосты различают: пылевой, газовый и аномальный.
Природа комет:
Вдали от Солнца температура кометного ядра близка к абсолютному нулю. На расстоянии примерно 5а.е. от Солнца температура на поверхности кометного ядра становится -140 градусов Цельсия. Начинается процесс испарения льдов. При испарении летучих веществ на поверхности ядра образуется корка, препятствующая дальнейшему испарению газов. Толщина корки увеличивается с течением времени. Это явление называется «кометная старость». Кометам свойственно "омолаживаться". Это происходит при столкновениях комет между собой или с астероидами. Сохранению молодости комет способствует их выброс в облако Оорта. Механизм столкновения комет может приводить не только к их омоложению, но и к дроблению кометных ядер на более мелкие. Известны "микрокометы" и "миникометы".
Кометы делят на два основных класса в зависимости от периода их обращения вокруг Солнца:
Короткопериодическими называют кометы с периодами обращения менее 200 лет, а долгопериодическими - с периодами более 200 лет. Все короткопериодические кометы являются членами разных кометно-планетных семейств больших планет.
Общая теория об элементах орбиты
Рис. 1
Элементы орбиты - величины, характеризующие орбиту небесного тела, а также положения тела на орбите.
Орбита небесного тела, движущегося в поле тяготения др. тела, представляет собой кривую второго порядка (конич. сечение), в одном из фокусов которой находится центр масс двух тел (притягивающий центр). Данное определение относится к случаю, когда взаимодействующие тела сферически-симметричны или же находятся на столь большом расстоянии, что отклонение их формы от сферической не сказывается существенно на силе взаимодействия.
Точка орбиты тела, ближайшая к притягивающему центру, наз. перицентром, а наиболее удаленная - апоцентром. В данном случае это перигелий и афелий.
|
|
|
На рис. 1 Sxy - основная координатная плоскость. Здесь это плоскость земного экватора.
Ось Sx направлена в основную точку, за которую для орбит тел в Солнечной системе чаще всего принимают точку весеннего равноденствия 
(одну из точек пересечения экватора с эклиптикой). Плоскость NПN' - плоскость орбиты небесного тела, П - перигелий орбиты, 
- полюс орбиты (он находится на прямой, проходящей через перигелий и перпендикулярной к плоскости орбиты), T - положение небесного тела на орбите.
Прямая NSN', по которой плоскость орбиты NПN' пересекается с основной координатной плоскостью Sxy, называется линией узлов. Полупрямая SN, которую небесное тело пересекает, показывает положительное направление линии узлов. Если движение небесного тела происходит против часовой стрелки для наблюдателя, находящегося в полюсе орбиты , то точка N называется восходящим узлом орбиты, а N' - нисходящим узлом. Угол 
между осью Sx и полупрямой SN наз. долготой восходящего узла. Этот угол отсчитывается от оси Sx в сторону оси Sy от 0 до 360o. Угол i между плоскостью орбиты и плоскостью Sxy называется наклоном орбиты. Наклон может иметь все значения от 0 до 180o. Если 
, то движение наз. прямым, если же 
, то обратным. Угловое расстояние 
линии SП от линии узлов SN наз. расстоянием перигелия от узла или аргументом перигелия. Угол 
отсчитывается в направлении движения тела от 0 до 360o.
Рис. 2
Величины 
составляют первую группу элементов орбиты, первые два из них характеризуют положение плоскости орбиты, а третий - ориентацию орбиты в этой плоскости.
Размер орбиты и ее форму характеризуют элементы p и e - параметр и эксцетреситет (рис. 2). Эксцетреситетом орбиты e наз. отношение расстояния между фокусами F1F2=2c этой орбиты к расстоянию между ее вершинами A и A'. Расстояние между ее вершинами обозначают 2a, а величину a наз. большой полуосью орбиты, так что e=c/a. Для нашей параболической орбиты c=a, поэтому e =1. Половина фокальной хорды DD' орбиты, перпендикулярной к ее оси, носит название фокального параметра и обозначается буквой p. Вместо двух элементов p и e для параболы используют один элемент q=p/2 - перигелийное расстояние (на рис. 2 отрезок AF 1). Движение по круговой орбите является частным случаем движения по эллипсу (e =0).
|
|
|
Положение небесного тела на орбите в некоторый начальный момент времени t 0 определяется его угловым расстоянием от линии апсид. Этот угол обозначается через M 0 и наз. средней аномалией в эпоху. Часто в качестве элемента выбирают момент времени 
прохождения небесного тела через перигелий орбиты.
Элементы 
наз. кеплеровскими элементами. Они определяют орбиту независимо от того, является ли она эллиптической, гиперболической или параболической.
КОМЕТА C /2007 N 3 (Lulin)
Общие сведения о комете
Любители астрономии хорошо помнят неожиданную вспышку кометы Холмса, всего за сутки превратившую эту комету из телескопического объекта в объект, видимый невооруженным глазом. Но прошло чуть более года, как Природа уготовила нам новый сюрприз. Конечно, не такой яркий, но не менее загадочный.
КометаC/2007 N3 (Lulin), проще говоря – комета Лулина, была открыта сравнительно недавно - в июле 2007 года двумя астрономами Цюань Чжи Е (Quanzhi Ye) и Чи Шэн Линь (Chi Sheng Lin). Свое интересное название она получила в честь тайваньской обсерватории Лулин, где работал один из первооткрывателей.
Комета Lulin представляет собой очень интересный и необычный объект, который движется по своей орбите в противоположную всем планетам сторону. При этом угол наклона орбиты кометы к плоскости эклиптики очень мал – всего 1,6° (или 178, 380). Комета движется по параболической траектории и, вероятно, это ее первый визит к Солнцу. Орбита кометы пересекает пути всех планет-гигантов Солнечной системы (перигелий кометы - между орбитами Земли и Марса), но ни одна из них на нее не оказала заметного влияния.
Еще в начале июля 2008 года блеск кометы Lulin был около 11m, но уже к октябрю увеличился до 9,5m. В конце декабря ее блеск оценивался в 7,6m. Максимального сближения с Землей комета достигла 24 февраля 2009 года, когда геоцентрическое расстояние составило 61 миллион километров. Ее блеск составил 5m, при этом скорость перемещения кометы по небесной сфере составила примерно 5° в сутки. Это объясняют ее «обратным» движением.
В период наилучшей видимости в феврале 2009 года комета двигалась по созвездиям Весов, Девы, Льва и Рака. Комета прошла близ ярких звезд Спики и Регула. При наблюдении на неё через бинокль или телескоп, наблюдали видимое движение кометы на фоне звёзд. 14 января комета находилась на ближайшем расстоянии от Солнца. А в ночь с 23 на 24 февраля комета Lulin прошла всего в 2° южнее Сатурна. Именно в эту ночь были относительно неплохие погодные условия, и нам удалось запечатлеть на пленку это прохождение.
|
|
|
Ко всему прочему, комета Lulin, подобно комете 17P Holmes, имела необычный зеленоватый оттенок (>>). Характерный цвет комете Лулин придали входящие в состав ее ядра молекулы углерода и ядовитого газа дициан, которые под воздействием солнечных лучей и в условиях безвоздушного пространства создают зеленоватое свечение.
И, пожалуй, главной особенностью этой замечательной кометы был "сброс" кометой Лулин своего нормального хвоста (>>). Аномальный хвост кометы, или "антихвост", при этом не изменился.
Природа феномена, как и очень многое в природе комет вообще, далека от понимания. Эффект сброса хвоста наблюдался при столкновении в 2007 году кометы Энке с облаком солнечного вещества, выброшенного протуберанцем. Однако можно ли в данном случае говорить о выбросе солнечного ветра, неясно.
На представленных астрономами снимках сгусток, отделившийся, от ядра, отстоит от него примерно на полградуса - диаметр полной Луны. К тому же Солнце находится не просто в абсолютном минимуме своей активности, но и в минимуме, по необъяснимым причинам необыкновенно затянувшемся.
|
|
|
