додати матеріал


Фобос і Деймос супутники Марса

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

Міністерство освіти України
СШ № 13 м. Нікополя
                                       Реферат з астрономії   
на тему:
 

"Фобос і Деймос - супутники Марса"


Виконав:
Василенко А. (11-В)


2002
"... Крім того, вони відкрили дві маленькі зірки, або два супутники, які звертаються близько Марса, з яких внутрішній віддалений від центру планети на 3 її діаметра, а зовнішній - на 5, перший звертається в просторі за 10 годин, а другий - за 21 , 5 таким чином, що відношення квадратів цих періодів дуже близько до відношення кубів їх відстаней від центру Марса; це було переконливим для них доказом прояву того ж закону гравітації, який управляє рухом і біля інших масивних тіл ".
З Марсом пов'язано безліч загадок, і одна з них криється у цій фразі з роману Джонатана Свіфта про пригоди Гуллівера. За півтораста років до відкриття супутників Марса англійському письменникові вдалося передбачити їх існування!
Найдивовижнішою подробицею цього передбачення є короткий 10-годинний період обертання внутрішнього супутника. Він значно коротше, ніж 42-годинної для Іо - найшвидшого з 10 супутників, відомих за часів Свіфта, і в той же час приблизно відповідає істинному 8-годинним періоду обертання Фобоса. Свіфт не був таким провидцем, як це здається на перший погляд. Вибір значень віддаленості, рівних трьом і п'яти планетним діаметрам, дуже близько збігається з відстанню від Юпітера до його супутників Іо і Європи. Однак важче пояснити, чому Свіфт передбачив для першого супутника 10-годинний період. Навіть якщо взяти в якості моделі просторового розташування супутників Марса систему супутників Юпітера, то періоди шляхом простої аналогії не виводяться. Якби Марс мав таку ж щільність, як Земля, то перший супутник на відстані трьох планетних діаметрів повинен звертатися приблизно за добу, якщо ж щільність була б такою ж, як у планет групи Юпітера, то період обертання повинен бути близький до двох діб. В уривку з «Почав» Ньютона стверджується, що «більш дрібні планети, за інших рівних умов, мають значно більшу щільність». Діаметр Юпітера приблизно в 22 рази більше ніж діаметр Марса. Якщо ми приймемо щільність Марса в 22 рази більшою, ніж у Юпітера (зараз це здається абсурдно високими значенням), тоді внутрішній супутник повинен мати 10-годинний період. Свіфт правильно застосував третій закон Кеплера, але створюється враження, що йому допоміг професіонал.
Між іншим, Свіфт не був єдиним великим письменником XVIII століття, хто
«Відкрив» супутники Марса. Франсуа Марі Вольтер - володар дум блискучого століття
Просвітництва, пишучи в 1752г. фантастичну повість «Мікромегас», теж згадав
«Два місяця Марса». Але мигцем, без тих подробиць, які перерахував Свіфт,
єдиним «доказом» служить таке міркування: однією місяця було б
недостатньо, щоб висвітлювати ночами настільки далеке від Сонця планету! (Він розповідає: «... мандрівники побачили б у цієї планети Марса дві її місяця, які не були виявлені нашими астрономами. Я впевнений, що батько Кастель буде виступати проти існування цих двох місяців і навіть досить дотепно, але я згоден з тими, хто розмірковує за методом аналогії. Найкращі філософи знають, як важко було б Марсу мати менше ніж двома місяцями, оскільки він від Сонця - наступний »).
Ще раніше Фонтенель у своїх «Бесідах про множинність світів» згадав, що у Марса можуть бути супутники. Там учень у суперечці наводить такі аргументи: «Природа дала так багато місяців Сатурну і Юпітера, - це і їсть свого роду доказ того, що Марс не може відчувати нестачу в місяцях».
Інтуїтивні міркування про те, що у Марса два супутники, можна знайти в працях Йоганна Кеплера, який неодноразово наводив докази, виходячи з принципів, заснованих на гармонії чи аналогії. У листі до Галілея Кеплер писав: «Я настільки далекий від сумнівів з приводу відкриття чотирьох навколишніх Юпітер планет, що пристрасно бажаю мати телескоп, щоб по можливості випередити вас у відкритті двох обертаються навколо Марса (кількість відповідає вимогам пропорційності), шести або восьми біля Сатурна і, ймовірно, по одному біля
Меркурія і Венери ». Проте до справжнього, а не «науково-фантастичного» відкриття супутників Марса людству довелося чекати до 1877г., Який став воістину «марсіанську». Джованні Скіапареллі в цей час буквально поставив на ноги весь астрономічний світ, повідомивши про існування на Червоній планеті «каналів» і «морів». Ця «марсіанська гарячка» мала під собою і об'єктивну основу: 1877-й рік був роком великого протистояння, при якому Марс і Земля дуже близько підходять один до одного. Такими сприятливими умовами не міг знехтувати досвідчений астроном Асаф Холл (1829-1907), вже заслужив собі чималий авторитет як один з кращих спостерігачів та обчислювачів у Гарвардській обсерваторії і професор математики в Морський обсерваторії (Вашингтон). 12 серпня 1877г. ввечері Хол спостерігав у 26-дюймовий телескоп М.обсерваторіі і побачив об'єкт, який він назвав «Марсіанської зіркою». Через тиждень Холл отримав можливість переконатися, що ця «зірка» була насправді супутником Марса, і, крім того, він відкрив другий марсіанський супутник (17 серпня) Із Землі Фобос і Деймос видно тільки у великий телескоп як дуже слабкі крапки, що світяться поблизу яскравого марсіанського диска. (Сфотографувати їх за допомогою наземного телескопа вдається, лише закривши зображення яскравого Марса спеціальною маскою.)
Дізнавшись про відкриття з газет, одна англійська школярка запропонувала Холу назви для нових небесних тіл: богу війни в античних міфах вічно супроводжують його дітища - Страх і Жах, так нехай внутрішній із супутників іменується Фобосом, а зовнішній Деймос, бо так ці слова звучать у давньогрецькому мовою. Назви виявилися вдалими і закріпилися назавжди.
Фобос обертається навколо Марса на відстані 9400 км від центру планети, причому швидкість його звернення настільки велика, що один оберт вона робить за третину марсіанських діб, обганяючи добове обертання планети. Через це Фобос сходить на заході і опускається за обрій на сході. Деймос веде себе більш звично для нас. Його видалення від центру планети складає більше 23 тис. кілометрів, і на один оборот у нього йде майже на добу більше, ніж у Фобоса.
Останні визначення орбіт Фобоса і Деймоса були опубліковані в роботах Сінклера (1972), Шора (1975) та Борна і Даксбері (1975). Перші дві роботи засновані на наземних спостереженнях, третя на фототелевізіонной зйомці з борту «Марінера-9». Всі три визначення мають порівнянну точність, і засновані на них ефемериди дозволяють передбачати положення супутників з помилкою від 50 до 100 км.
Ще не були отримані більш точні дані про супутники Марса, вчені намагалися визначити масу Фобоса, помилково предологая, що причиною уповільнення є його гальмування в марсіанській атмосфері. Однак перші результати збентежили астрономів: виходило, що, незважаючи на великі розміри, супутник дуже легкий. Відомий астрофізик Йосип Самуїлович Шкловський (1962) зазначив, що атмосферний гальмування було б достатнім при дуже низькій щільності Фобоса, і в зв'язку з цим висунув сміливу і несподівану гіпотезу, згідно з якою супутники Марса ... порожні всередині і, отже, мають штучне происхождение.Подтверждение Шкловського не підтвердилося, але воно стимулювало ісследовапія інших можливих причин вікового прискорення Фобоса. Однією з них можуть бути припливи, викликаються в марсіанській корі тяжінням супутника. Тиск сонячної радіації теж може викликати помітний ефект (Виноградова та Радзієвський, 1965).
З цією точкою зору довелося розлучитися після того, як космічні зонди передали на землю зображення марсіанських місяців. У 1969р., Тому самому, коли люди висадилися на Місяці, американська автоматична міжпланетна станція «Марінер-7» передала на Землю фотографію, на якій випадково опинився Фобос, причому він був чітко помітний на тлі диска Марса. Більш того, на фотографії була помітна тінь
Фобоса на поверхні Марса, і ця тінь була не округлої, а витягнутої!



Через два з гаком роки Фобос і Деймос були спеціально сфотографовані станцією "Марінер-9». Були отримані не тільки телеснімкі з хорошим дозволом, але ще і перші результати спостережень за допомогою інфрачервоного радіометра і ультрафіолетового спектрометра. «Марінер-9» підійшов до супутників на відстань 5000 км, тому на знімках розрізнялися об'єкти з поперечником у кілька сотень метрів.
Дійсно, виявилося, що форма Фобоса і Деймоса надзвичайно далеко від правильної сфери. Обидва супутника схожі на продовгуваті картоплини. Фобос має розміри 28 * 20 * 18 км. Деймос менше, його розміри 16 * 12 * 10 км. Телеметрична космотехніка дозволила уточнити розміри цих небесних тіл, які тепер вже суттєвих змін не піддадуться. За найновішими даними велика піввісь Фобоса становить 13,5 км, а Деймоса - 7,5 км, мала ж - відповідно 9,4 і 5,5 км. Складаються вони з однієї і тієї ж темній породи, схожої на речовину деяких метеоритів і астероїдів. Поверхня супутників Марса виявилася вкрай пересіченій: вони практично всі поцятковані гребенями і метеоритними кратерами, що мають, очевидно, ударне походження. Ймовірно, падіння метеоритів на незахищену атмосферою поверхня, що тривало надзвичайно довгий час, могло призвести до такої її поборозненими.

Номенклатура найменувань кратерів на Фобос і Деймос

 
Фобос
Деймос

Тодд (Todd)
Шарплесс (Sharpless)
Д'аррест (D'arrest)
Уенделл (Wendell)
Хол (Holl)
Стікні (Stickney)
Рош (Roche)


Свіфт (Swift)
Вольтер (Voltaire)

Найбільший кратер на Фобос називається Стікні (на честь дружини астронома Холла Анджеліни Стікні-Холл). Його розміри можна порівняти з розмірами самого супутника. Удар, який призвів до появи такого кратера, повинен був буквально потрясти Фобос. Це ж подія, ймовірно викликало утворення системи загадкових паралельних борозен біля кратера Стікні. Вони простежуються на відстанях до 30 км в довжину і мають ширину 100-200 м при глибині 10-20 м.
Представляє інтерес ще одна риса топографії Фобоса. Мова йде про якихось загадкових борознах, як би завданих орачем, невідомим, але дуже акуратним. При цьому, хоча вони і покривають собою більше половини поверхні супутника, всі такі «гряди» зосереджені тільки в одному районі Фобоса в північній його частині.
Борозни тягнуться на десятки кілометрів, ширина їх на різних ділянках коливається від 100 до 200 м, глибина теж неоднакова в різних місцях. Як ці борозни утворилися? Одні вчені в усьому звинувачували тяжіння Марса, яке могло спотворити обличчя супутника такими зморшками. Але відомо, що в початкову епоху свого існування Фобос перебував далі від свого центрального тіла, ніж нині. Лише приблизно один мільярд років тому, поступово зближуючись з Марсом, він став реально відчувати його приливну силу. Отже, борозни могли виникнути не раніше, а це суперечить даним, згідно яких вік борозен набагато більше і, може бути, становить 3 мільярди років. Крім того, гравітаційний вплив Марса на Фобос продовжується і сьогодні, значить, на його поверхні повинні б існувати зовсім свіжі борозни, проте їх там немає.
Інші вчені вважали, що борозни нанесені на поверхню супутника уламками породи, викинутими з якогось ще невідомого великого кратера. Але далеко не всі вчені з цим погодилися. Частина фахівців вважає більш правдоподібною іншу гіпотезу, згідно з якою спочатку була єдина велика протолуна Марса.
Потім цей «батько» обох «братів» - Фобоса і Деймоса - розколовся на два нинішніх супутника, і борозни сліди такого катаклізму.
Аналіз фотографій, надісланих на Землю орбітальним відсіком «Вікінга-2», на яких поверхні супутників Марса пофарбовані в темні кольори, показав, що така забарвлення найчастіше властива породам, що містить багато вуглецевих речовин. Але в тих відносно близьких областях Сонячної системи, де пролягає орбіта Марса з його
супутниками, вуглецеві речовини в рясних кількостях не утворюються. Значить Фобос і Деймос швидше за все «прибульці», а не «тубільці». Якщо вони дійсно сформувалися десь в порівняно далекому куточку Сонячної системи, то до моменту, коли їх захопило полі тяжіння Червоної планети, вони, по всій видимості, представляли собою єдине тіло, яке потім розкололося на кілька уламків. Частина цих уламків впала на поверхню Марса, частина пішла в космос, а два уламки стали супутниками планети.
Однак варто прислухатися і до опонентів, отвергающим виникнення супутників Марса шляхом захоплення раніше самостійного тіла і розлому його.
Найбільший космогоніст академік О. Ю. Шмідт розробив свого часу гіпотезу утворення Сонячної системи, згідно з якою планети виникли шляхом акреції (злипання) твердих і газоподібних частинок, спочатку складових протопланетной хмара. Радянські послідовники О. Ю. Шмідта вважають, що і супутники планет утворювалися аналогічним шляхом. Вагомим підтвердженням їхньої правоти служить детальна математична модель, що показує, як саме можуть відбуватися такі процеси. Захоплення ж планетами особливо великих небесних тіл ці дослідники вважають дуже малоймовірним подією.
Кратери на Фобос і Деймос за розмірами мало не рівні самим супутникам. Значить, зіткнення були для них катастрофічними подіями. Форма супутників дуже неправильна: інакше як уламкової, її не назвеш. Отже, Фобос і Деймос в принципі, можуть бути фрагментами колись існував більш великого тіла. Вдалося навіть прикинути приблизні розміри цього тіла. Якщо б його радіус досягав приблизно 400 км, то «бомбардування» метеоритів не призвела б до його руйнування, і навколо Марса сьогодні зверталися б тіла розміром не в десять-п'ятнадцять, а в сотні кілометрів.
Є і ще одна гіпотеза, пов'язана з поясом астероїдів. Не виключено, що в далекі часи якийсь астероїд залетів в атмосферу Марса, загальмувався нею і перетворився на його супутник. Проте дуже вже щільна повинна була б бути для цього марсіанська атмосфера.
Прихильники суперечать одна одній, виникнення супутників Марса володіють вагомими аргументами, і справа часу вирішувати, хто ж з них правий.
Одним з найважливіших відкриттів космічної ери є підтвердження існування сонячного вітру. Це могутні потоки заряджених частинок, які викидають Сонцем. З надзвуковою швидкістю мчать вони в космічному просторі, обрушився на все, що зустрінеться на їхньому шляху. І лише ті небесні тіла, які подібно до нашої Землі, мають досить сильним магнітним полем, службовцям міцним щитом від такого магнітного потоку, не піддаються повною мірою впливу сонячного вітру.
Радянські міжпланетні станції «Марс-2» і «Марс-3» запущені в 1971-1972гг. проводили спостереження за тим, як сонячний вітер взаємодіє з «Червоною планетою». Станції надіслали на Землю відомості, згідно з якими сонячний вітер не доходить до поверхні Марса, а натикається на перепону і починає обтікати планету з усіх сторін. Це обтікання починалося то ближче до Марса, то далі від нього (залежно від сили «нападників» частинок і опору «обороняється» магнітного поля планети), але в середньому відстань від центру планети складало близько
4800 км. Подальші дослідження показали, що в певній галузі навколомарсіанську космічного простору скупчення іонів в десять з гаком разів менше, ніж в інших. Та й енергетичний спектр цих заряджених частинок зовсім іншою.
Дивна область не залишалася на одному місці. Коли її переміщення були досліджені, виявилося, що вона рухається разом з Деймос, весь час ховаючись за його спиною на відстані близько 20 000 км. Радянський астрофізик А. В. Богданов висловив припущення, що очевидно, з поверхні Марса йде сильно виділення газів, які взаємодіють з навколишнім його простором. Коли Деймос проходить безпосередньо між Марсом і Сонцем, область зіткнення сонячного вітру з магнітосферою Марса віддаляється від планети, як ніби «обороняється» сторона, отримавши підкріплення, може відігнати «наступаючих», і розмір марсіанської магнітосфери стає значно більше. Адже до цих пір вважалося, що малі тіла нашої Сонячної системи, такі як, наприклад, астероїди або невеликі супутники планет, подібні Деймос, на потужний потік сонячного вітру впливати безсилі.
Ще одна дивина, на яку звернули увагу дослідники супутників Марса: великі кратери, діаметр яких перевищує 500 м, на Деймосе зустрічаються приблизно так само часто, як і на Фобос. А ось дрібних кратерів, якими Фобос просто усипаний, на Деймосе дуже мало. Справа в тому, що поверхня Деймоса всіяна мелкораздробленном камінням і пилом, і дрібні кратери засипані до країв, тому поверхня Деймоса виглядає більш гладкою. Виникає питання: чому ж ніхто, фігурально висловлюючись, не засинає котловани на Фобос? Існує гіпотеза, що Фобос і Деймос піддаються потужній метеоритного бомбардування - адже атмосфери, яка послужила б надійним щитом, у них немає. При ударі метеоритного тіла об поверхню Фобоса утворюється пил і дрібні камені в більшій частині відлітають з його поверхні: сильно тяжіння порівняно близького Марса "забирає" їх у супутника.
А Деймос перебуває від планети куди далі, тому викинуті при падінні на його поверхню метеоритні камені і пил в значній мірі зависають на орбіті Деймоса. Повертаючись в колишню точку орбіти, «Жах» поступово знову збирає осколки і пил, вони осідають на його поверхні і хоронять над собою багато свіжі кратери і в першу чергу ті, що подрібніше.
Верхній, пухкий шар Місяця, Марса, його супутників, та частина їх поверхні, якої на Землі грунт відповідає, іменується реголітом. Тепер можна вважати встановленим, що реголіт марсіанських лун схожий з тим, що спостерігається на нашій «земний» Місяці. Взагалі-то присутність реголіту на Фобос і Деймос вчених спочатку здивувало. Адже друга космічна швидкість, після досягнення якої будь-який предмет йде в міжпланетний простір, на таких дрібних небесних тілах становить всього якихось 10 м / c. Тому при ударі метеорита будь кругляк стає тут «космічним снарядом».
Детальні знімки Деймоса дозволили виявити поки ще незрозумілий факт: виявляється, деякі кратерного вали і приблизно десятиметрові кам'яні брили, розсіяні по поверхні Деймоса, прикрашені довгим шлейфом. Ці шлейфи виглядають як досить довга смуга, утворена як би викинутим з глибини дрібнозернистим матеріалом. Щось подібне є і на Марсі, але, здається, там ці смуги виглядають дещо інакше. У всякому разі, фахівцям знову є над чим поламати голову ....
У 1945 році астроном Б. П. Шарплесс прийшов до переконання, що у Фобоса в його русі навколо Марса існує вікове прискорення. А це означало, що супутник рухається все швидше за дуже-дуже пологої спіралі, поступово гальмувати і все ближче
підходячи до поверхні планети. Підрахунки Шарплесс показали, що якщо нічого не зміниться, то за які-небудь 15 мільйонів років Фобос впаде на Марс і загине.
Але ось настав космічний століття, і людству стали ближче проблеми астрономії. Про процеси гальмування штучних супутників в атмосфері Землі дізналися широкі маси. Ну, а так як атмосфера є і у Марса, правда дуже розріджена, то чи не може вона своїм тертям викликати вікове прискорення Фобоса? У 1959 році І. С. Шкловський
виконав відповідні обчислення і зробив висновок, що викликав бродіння як в умах учених, так і в умах широкої публіки. Те вікове прискорення, яке ми спостерігаємо в умовах розрідженої верхньої атмосфери Марса, може бути пояснено тільки, якщо припустити у Фобоса дуже малу щільність, таку малу, яка не дозволила б супутнику розвалитися на шматки, якщо він порожній. Як і належить вченому, І. С. Шкловський не робив ніяких безапеляційних тверджень, він і сам вважав поставлене ним питання «дуже радикальним і не зовсім звичайним» припущенням.
У 1973 році ленінградський учений В. А. Шор і його колеги в Інституті теоретичної астрономії АН СРСР завершили обробку понад п'ять тисяч вичерпних за повнотою даних, зібраних майже за ціле століття з дня відкриття Фобоса і Деймоса. З'ясувалося, що Фобос все-таки прискорюється. Правда, значно слабкіше, ніж вважав Шарплесс.
А раз прискорення є, ми можемо передбачити долю Фобоса: не більше ніж через 100 мільйонів років він так зблизиться з Марсом, перетне згубний межа Роша і пошматований приливними силами. Частина уламків супутника впаде на Марс, а частина, ймовірно, буде надана нашим нащадкам у вигляді гарного кільця, подібно до того, яким нині славиться Сатурн.
Що стосується Деймоса, то тут ні в кого немає сумнівів: віковим прискоренням він не володіє.
Обидва супутника відчувають сильний приливне вплив з боку Марса, тому вони завжди повернуті до нього одним боком. Фобос і Деймос рухаються майже по кругових орбітах, які лежать в площині екватора планети.
А чи немає у Марса ще яких-небудь супутників, досі невідомих? Це питання поставив перед собою Дж.П.Койпер, директор Місячно-планетної обсерваторії при Університету штату Арізона. Для того щоб відповісти на це питання, він розробив спеціальну фотографічну техніку, що дозволяє фіксувати навіть дуже слабко світні об'єкти. Всі його дослідження не привели до відкриття нового супутника Марса.
Потім пошуки невідомого супутника Марса проводив співробітник Еймсовского дослідного центру НАСА у Каліфорнії Дж.Б.Полак. Його дослідження також не увінчалися успіхом. Так що як і раніше можна вважати, що лише Страх і Жах супроводжують небесному втілення бога війни.
Деякі дослідники вважають, що супутники Марса потрапили до нього "не по своїй волі", а були захоплені з поясу астероїдів. Як видно, бог війни не небезпечний для Землі, але суворий зі своїми наближеними.
У Росcіі готується космічна місія «Фобос-Грунт" - повторна після «Фобоса-2» спроба посадки космічного апарата на поверхню марсіанського супутника, дослідження його порід і - про що раніше не можна було й мріяти - доставки на Землю здобутих зразків. Орієнтовний час проведення всієї операції - 2005-2008 рр..

Використаний матеріал:
1. Енциклопедія "Астрономія. Розуміння Всесвіту, загадки зірок і галактик,

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Астрономія | Реферат | 45кб. | скачати

Схожі роботи:
Фобос і Деймос - супутники Марса
Проект Фобос
Проект Фобос 2
Супутники Сатурна
Супутники Землі
Галілеєві супутники Юпітера
Бунін і. а. - Любов і краса вічні супутники людини
Нові дані про супутники великих планет
Любов і краса вічні супутники людини за творчістю І А Буніна
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru