Skip to main content
Global

13E: المذنبات والكويكبات - حطام النظام الشمسي (تمارين)

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    197778

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    لمزيد من الاستكشاف

    مقالات

    الكويكبات

    أسفانغ، E. «الكواكب الصغيرة». ساينتفيك أمريكان (مايو 2000): 46. على الكويكبات، بما في ذلك نتائج مهمة NEAR.

    بيتي، جيه. «رحلة الصقر البرية». السماء والتلسكوب (سبتمبر 2006): 34. في المهمة اليابانية إلى الكويكب إيتاكاوا.

    بيتي، جيه. «بالقرب من شلالات إيروس». السماء والتلسكوب (مايو 2001): 35. عند الهبوط الأول على كويكب.

    Betz، E. «مهمة الفجر تكشف عن الكوكب القزم سيريس». علم الفلك (يناير 2016): 44. الصور والاكتشافات الأولى.

    بينزل، ر. «قرن جديد للكويكبات». السماء والتلسكوب (يوليو 2001): 44. نظرة عامة لطيفة.

    Boslaw، M. «بحثًا عن الكويكبات التي تغرق في الموت». علم الفلك (يوليو 2015): 28. حول البرامج الحالية والمقترحة للبحث عن الكويكبات العابرة للأرض.

    كوك، ب. «الجذب القاتل». علم الفلك (مايو 2006): 46. على الكويكب القريب من الأرض أبوفيس، مداره، وما يمكن أن نتعلمه منه.

    دوردا، د. «الأزواج الغريبون». علم الفلك (ديسمبر 2005): 54. على الكويكبات الثنائية.

    دوردا، د. «الكل في الأسرة». علم الفلك (فبراير 1993): 36. يناقش عائلات الكويكبات.

    علم الفلك «سقوط النيزك الروسي التاريخي لعام 2013" (يونيو 2012): 18. في حدث تشيليابينسك.

    شيبارد، س. «الرقص مع الكواكب». السماء والتلسكوب (يونيو 2016): 16. على كويكبات طروادة التي «تتبع» الكواكب مثل المشتري.

    تالكوت، آر. «غاليليو فيوز غاسبرا». علم الفلك (فبراير 1992): 52.

    يومانز، د. «اليابان تزور كويكبًا». علم الفلك (مارس 2006): 32. حول استكشاف مسبار هايابوسا للكويكب إيتاكاوا.

    زيمرمان، R. «آيس كريم صانديز والبطاطس المهروسة.» علم الفلك (فبراير 1999): 54. في مهمة NEAR.

    المذنبات

    أغيري، E. «المذنب العظيم لعام 1997". السماء والتلسكوب (يوليو 1997): 50. على كوميت هيل بوب.

    باكيتش، م. «كيفية مراقبة المذنبات». علم الفلك (ديسمبر 2009): 50. دليل لعلماء الفلك الهواة.

    جور، آر. «كوميت هالي '86: أكثر بكثير مما تراه العين.» ناشيونال جيوغرافيك (ديسمبر 1986): 758. (أيضًا، تم تخصيص عدد مارس 1987 من Sky & Telescope لما تعلمناه من Halley's Comet في عام 1986.)

    هيل، أ. «هيل بوب بلس تن». علم الفلك (يوليو 2005): 76. يروي المكتشف المشارك لمذنب بالعين المجردة قصة الاكتشاف وما أعقب ذلك.

    جيويت، د. «المسافرون الغامضون: علم المذنبات». السماء والتلسكوب (ديسمبر 2013): 18. ملخص لطيف لما نعرفه عن المذنبات والأسئلة التي لدينا.

    راو، ج. «كم مرة تظهر المذنبات الساطعة؟» السماء والتلسكوب (نوفمبر 2013): 30. ملخص جميل للمذنبات الساطعة في القرن الماضي والعوامل التي تجعل المذنب مذهلاً في سمائنا.

    سميانينا، أ. «مذنبات الرعي الشمسي». علم الفلك (مارس 2006): 36.

    شيبارد، س. «ما وراء حزام كويبر». السماء والتلسكوب (مارس 2015): 26. على سيدنا وسحابة أورت.

    ستيرن، س. «التطور على الحافة». علم الفلك (سبتمبر 2005): 46. كيف تتطور نوى المذنب مع مرور الوقت.

    تالكوت، آر. «موعد مع المذنب المتطور [روزيتا في المذنب 67P/C-G].» علم الفلك (سبتمبر 2015): 44.

    تايتل، د. «رمي المطرقة في ديب إمباكت». السماء والتلسكوب (أكتوبر 2006): 34. في المهمة التي ألقت مسبارًا على نواة المذنب. انظر أيضا (يونيو 2005): 40.

    فايسمان، P. «حكاية المذنب». السماء والتلسكوب (فبراير 2006): 36. مراجعة لطيفة لما نعرفه وما لا نعرفه عن الطبيعة الفيزيائية للمذنبات.

    مواقع الويب

    الكويكبات

    مهمة الفجر: http://dawn.jpl.nasa.gov. اكتشف المزيد حول هذه المهمة إلى أكبر الكويكبات.

    مهمة صانع الأحذية القريبة: http://near.jhuapl.edu/. راجع المعلومات الأساسية وشاهد صورًا رائعة من المهمة التي قامت بها ماتيلد وإيروس.

    المذنبات

    مهمة التأثير العميق: http://www.nasa.gov/mission_pages/deepimpact/main/.

    حزام كويبر: http://www2.ess.ucla.edu/~jewitt/kb.html. يتتبع ديفيد جيويت من جامعة هاواي الأشياء التي تم اكتشافها.

    البعثات إلى المذنبات: http://solarsystem.nasa.gov/missions/target/comets. اقرأ عن مهام ناسا الحالية والسابقة للمذنبات.

    مهمة ستاردست: http://stardust.jpl.nasa.gov/home/index.html. تعرف على هذه المهمة لجمع عينة من المذنب وإعادتها إلى الأرض.

    مقاطع فيديو

    الكويكبات

    تعرق الأشياء الصغيرة: الخوف والمرح من الكويكبات القريبة من الأرض: https://www.youtube.com/watch?v=5gyAvc5OhII. محاضرة ليلية في مرصد هارفارد يلقيها خوسيه لويس غالاش (1:18:07).

    كشف الستار عن كوكب قزم سيريس: https://www.youtube.com/watch?v=_G9LudkLWOY. كما تتضمن محاضرة فونكارمان للدكتورة كارول ريموند، أكتوبر 2015، نتائج فيستا (1:18:38).

    المذنبات

    المذنبات الكبرى والمذنبات بشكل عام والمذنبات ISON: https://www.youtube.com/watch?v=DiBkYAnQ_C. تحدث بواسطة فرانك سامرز، معهد علوم التلسكوب الفضائي (1:01:10).

    مؤتمر صحفي حول تأثير المذنب شوميكر-ليفي 9 مع جوبيتر: https://www.youtube.com/watch?v=B-tUP8afEIo. اليوم الثاني بعد التأثير؛ 17 يوليو 1994؛ مع المكتشفين وهايدي هاميل (1:22:29).

    روزيتا: القصة حتى الآن: https://www.ras.org.uk/events-and-me...e-story-so-far. محاضرة الجمعية الفلكية الملكية للدكتور إيان رايت (1:00:29).

    أنشطة المجموعة التعاونية

    1. مجموعتك هي لجنة تابعة للكونغرس مكلفة بتقييم التمويل لجهود العثور على جميع الكويكبات القريبة من الأرض (NEAs) التي يزيد عرضها عن 0.5 كيلومتر. ضع قائمة بالأسباب التي تجعل من المفيد للبشرية العثور على مثل هذه الأشياء. ماذا يجب أن نفعل (هل يمكننا) أن نفعل إذا وجدنا واحدة ستصل إلى الأرض في غضون بضع سنوات؟
    2. اعتبرت العديد من الثقافات المذنبات نذيرًا سيئًا. تربط الأساطير المذنبات بوفاة الملوك أو الخسائر في الحرب أو نهايات السلالات. هل سمع أي من أعضاء مجموعتك عن مثل هذه الحكايات الشعبية؟ ناقش أسباب حصول المذنبات في الأوقات السابقة على هذه السمعة السيئة.
    3. نظرًا لأن الكويكبات تحتوي على مجموعة متنوعة من التركيبات والجاذبية المنخفضة التي تجعل إزالة المواد أمرًا سهلاً للغاية، فقد اقترح بعض الأشخاص أن تعدين الكويكبات قد يكون وسيلة للحصول على الموارد اللازمة في المستقبل. ضع قائمة بالمواد الموجودة في الكويكبات (والمذنبات التي تأتي إلى النظام الشمسي الداخلي) والتي قد تكون ذات قيمة للحضارة التي ترتاد الفضاء. ما هي إيجابيات وسلبيات القيام بعمليات التعدين في هذه العوالم الصغيرة؟
    4. كما تمت مناقشته في مربع الميزات الخاص بصيد المذنبات كهواية في القسم 13.4، يقضي صيادو المذنبات الهواة عادةً أكثر من 400 ساعة في مسح السماء باستخدام التلسكوبات الخاصة بهم للعثور على مذنب. يستغرق هذا وقتًا طويلاً (عادةً ما يكون وحيدًا، وعادة ما يكون بعيدًا عن أضواء المدينة، وعادة في البرد، ودائمًا في الظلام). ناقش مع أعضاء مجموعتك ما إذا كان بإمكانك أن ترى نفسك مخلصًا لهذا الغرض. لماذا يقوم الناس بمثل هذه المهام؟ هل تحسدهم على تفانيهم؟
    5. وتسمى أكبر أجسام حزام كويبر المعروفة أيضًا بالكواكب القزمية. تمت تسمية جميع الكواكب (الأرضية والجوفيانية والقزمة) في مجموعتنا الشمسية حتى الآن باسم الآلهة الأسطورية. (ابتعدت أسماء الكواكب القزمة عن الأساطير الرومانية لتشمل آلهة الثقافات الأخرى.) اطلب من مجموعتك مناقشة ما إذا كان ينبغي علينا الاستمرار في تقليد التسمية هذا مع الكواكب القزمة المكتشفة حديثًا. لماذا أو لماذا لا؟
    6. بلغت التكلفة الإجمالية لمهمة Rosetta لمطابقة الدورات مع المذنب حوالي 1.4 مليار يورو (حوالي 1.6 مليار دولار أمريكي). اطلب من مجموعتك مناقشة ما إذا كان هذا الاستثمار يستحق ذلك، مع إعطاء الأسباب لأي جانب تختاره. (على موقع وكالة الفضاء الأوروبية، وضعوا هذه التكلفة في سياقها بالقول: «الرقم بالكاد نصف سعر الغواصة الحديثة، أو ثلاث طائرات إيرباص 380 جامبو، ويغطي فترة تقارب 20 عامًا، من بداية المشروع في عام 1996 حتى نهاية المهمة في عام 2015".)
    7. إذا تم اكتشاف كويكب يقترب من الأرض في وقت مبكر بما فيه الكفاية، يمكن للبشرية اتخاذ تدابير لمنع الاصطدام. ناقش الطرق الممكنة لتحريف الكويكب أو المذنب أو حتى تدميره. تجاوز الطرق القليلة المذكورة في النص واستخدم إبداعك. أعط إيجابيات وسلبيات لكل طريقة.

    مراجعة الأسئلة

    1. لماذا تعتبر الكويكبات والمذنبات مهمة لفهمنا لتاريخ النظام الشمسي؟
    2. قدم وصفًا موجزًا لحزام الكويكبات.
    3. وصف الاختلافات الرئيسية بين الكويكبات من النوع C والنوع S.
    4. بالإضافة إلى تلك المذكورة في السابق، ما هي الفئة الثالثة النادرة من الكويكبات؟
    5. فيستا غير عادية لأنها تحتوي على أي معدن على سطحها؟ ما الذي يشير إليه وجود هذه المادة؟
    6. قارن الكويكبات في حزام الكويكبات مع الكويكبات المقتربة من الأرض. ما الفرق الرئيسي بين المجموعتين؟
    7. وصف موجز لمسح Spaceguard التابع لناسا. كم عدد العناصر التي تم العثور عليها في هذا الاستطلاع؟
    8. من قام أولاً بحساب مدارات المذنبات بناءً على السجلات التاريخية التي تعود إلى العصور القديمة؟
    9. وصف نواة المذنب النموذجي ومقارنتها بكويكب من نفس الحجم.
    10. وصف نوعي ذيول المذنب وكيفية تشكل كل منهما.
    11. ما التصنيف الذي يُعطى لأجسام مثل بلوتو وإيريس، وهي كبيرة بما يكفي لتكون مستديرة، والتي تقع مداراتها خارج مدارات نبتون؟
    12. وصف أصل ومصير المذنبات التي نراها من الأرض.
    13. ما الدليل الذي لدينا على وجود حزام كويبر؟ ما نوع الأشياء الموجودة هناك؟
    14. قدم وصفًا موجزًا لكل من حزام كويبر وسحابة أورت.

    أسئلة الفكر

    1. أعط سببين على الأقل لاهتمام علماء الفلك اليوم باكتشاف كويكبات إضافية تقترب من الأرض.
    2. لنفترض أنك كنت تصمم مركبة فضائية تتطابق مع مسارها مع كويكب وتتبعها على طول مدارها. ما أنواع الأدوات التي ستضعها على متن الطائرة لجمع البيانات، وما الذي ترغب في تعلمه؟
    3. لنفترض أنك كنت تصمم مركبة فضائية تتطابق مع مسارها مع المذنب وتتحرك معها لفترة من الوقت. ما أنواع الأدوات التي ستضعها على متن الطائرة لجمع البيانات، وما الذي ترغب في تعلمه؟
    4. لنفترض أنه تم اكتشاف مذنب يقترب من الشمس، وهو مذنب قد يتسبب مداره في اصطدامه بالأرض بعد 20 شهرًا، بعد مرور الحضيض. (هذا هو الوضع الموصوف تقريبًا في رواية الخيال العلمي Lucifer's Hammer من تأليف لاري نيفن وجيري بورنيل.) ماذا يمكننا أن نفعل؟ هل ستكون هناك أي طريقة لحماية أنفسنا من الكارثة؟
    5. نعتقد أن سلاسل شظايا المذنبات مثل المذنب شوميكر-ليفي 9 قد اصطدمت ليس فقط بالكواكب الجوفيانية، ولكن أحيانًا مع أقمارها. ما نوع الميزات التي ستبحث عنها على أقمار الكوكب الخارجي للعثور على أدلة على مثل هذه الاصطدامات؟ (كمكافأة إضافية، هل يمكنك العثور على أي صور لهذه الميزات على القمر مثل Callisto؟ يمكنك استخدام موقع على الإنترنت لصور الكواكب، مثل مجلة Planetary Photojournal، على photojournal.jpl.nasa.gov.)
    6. لماذا وجدنا الكثير من الأشياء في حزام كويبر في العقدين الماضيين وليس قبل ذلك؟
    7. لماذا يصعب إعطاء أقطار دقيقة حتى للأجسام الأكبر حجمًا في حزام كويبر؟

    اكتشاف نفسك

    1. راجع المثال\(13.4.1\) في القسم 13.4. كيف سيتغير الحساب إذا كان المذنب النموذجي في سحابة أورت يبلغ قطره كيلومترًا واحدًا فقط؟
    2. راجع المثال\(13.4.1\) في القسم 13.4. كيف سيتغير الحساب إذا كان المذنب النموذجي في سحابة أورت أكبر - على سبيل المثال، قطره 50 كم؟
    3. يشير الحساب في المثال\(13.4.1\) في القسم 13.4 إلى سحابة Oort المعروفة، وهي مصدر معظم المذنبات التي نراها. إذا كان هناك، كما يعتقد بعض علماء الفلك، عشرة أضعاف هذا العدد من الأجسام المذنبة في المجموعة الشمسية، فكيف يمكن مقارنة الكتلة الكلية للمادة المذنبة بكتلة المشتري؟
    4. إذا كانت سحابة أورت تحتوي على 1012 مذنبات، وتم اكتشاف عشرة مذنبات جديدة تقترب من الشمس كل عام، فما النسبة المئوية للمذنبات التي «استُهلكت» منذ بداية النظام الشمسي؟
    5. توجد كتلة الكويكبات في الغالب في الكويكبات الأكبر حجمًا، لذا لتقدير الكتلة الكلية، نحتاج إلى النظر في الأجسام الأكبر فقط. لنفترض أن الكويكبات الثلاثة الأكبر - سيريس (قطرها 1000 كم)، وبالاس (قطرها 500 كم)، وفيستا (قطرها 500 كم) - تمثل نصف الكتلة الكلية. افترض أن كثافة كل من هذه الكويكبات الثلاثة 3 × 10 3 جم/سم 3 واحسب كتلتها الكلية. اضرب النتيجة في 2 للحصول على تقدير لكتلة حزام الكويكبات الكلي. كيف يمكن مقارنة ذلك بكتلة سحابة Oort؟
    6. قم بعمل تقدير مماثل لكتلة حزام كويبر. أكبر ثلاثة أجسام هي بلوتو وإيريس وماكيماك (كل منها حوالي 2000 كم). بالإضافة إلى ذلك، افترض أن هناك ثمانية أشياء (بما في ذلك Haumea و Orcus و Quaoar و Ixion و Varuna و Charon، وأشياء لم يتم تسميتها بعد) بأقطار تبلغ حوالي 1000 كم. افترض أن كثافة بلوتو في كل الأجسام تبلغ 2 × 10 3 جم/سم 3. احسب ضعف كتلة أكبر 13 جسمًا وقارنها بكتلة حزام الكويكبات الرئيسي.
    7. ما هي فترة ثورة الشمس بالنسبة لكويكب ذي محور شبه رئيسي قدره 3 AU في منتصف حزام الكويكبات؟
    8. ما هي فترة ثورة المذنب ذي الأوج عند 5 AU والحضيض عند مدار الأرض؟