Meteoriidid, asteroidid, komeedid (0)

Tartu Veeriku Kool
METEORIIDID , ASTEROIDID , KOMEEDID
Referaat füüsikast
Autor: Liina Ots
Klass: 9a
Tartu 2010
Sisukord
Sissejuhatus
Universum on suur ja laialdane, kus võib veel praegugi leida põnevaid ja avastamata taevakehi. Varasematel aegadel on nende „mahalangemine“ tekitanud palju hirmu. Tänapäeva teadmiste juures aga kasutavad teadlased sellealast informatsiooni kui olulist infoallikat teiste taevakehade koostise ja ka maailmaruumi kohta. Antud referaadis antakse ülevaade meteoriitidest, nende koostisest ja kraatritest Eestis. Samuti käsitletakse komeete ja asteroide.
Meteoriidid
1. Üldiseloomustus
Meteoriidid on asteroidide ja komeetide tuumast väiksemad kehad. See on ka Maa pinnale langenud meteoor või asteroid , mis on peale kokkupõrget alles jäänud ning mis on pärit planeetide vahelisest ruumist. Meteoriit saab alles siis öelda, kui ta on langenud juba maa pinnale. Kuni viimase ajani olid meteoriidid ainsad vahendid kosmiliste tahkete kehade keemiliseks uurimiseks.
Üldjuhul on meteoriidid ümara kujuga. See on sellepärast, et teravad nurgad ja üksikpaladel olevad servad on atmosfääri läbimisel osalise sulamise tõttu ümardunud. Tahkudel võib esineda hästimärgatavaid sulamislohukesi ehk regmaglüpte. Kooriku värvus on tavaliselt pruunikas või must, harvem aga sinakas , valkjas või klaasjas. Tumepruuniks muutub meteoriit siis kui ta on õhu käes oksüdeerunud. Sageli arvatakse, et need langevad Maale hõõguvatena ja ka tulistena. Tegelikkuses see nii ei ole. Õnneks ei saa nad ka sel juhul tulekahju tekitada, sattudes ka kergsüttivale pinnale. Kui meteoriidid Maa poole kihutavad on nad soojad ja tulised. Kuid mida lähemale nad jõuava, seda rohkem nad ka jahtuvad jahedama sisemuse mõjul. Meteoor keha langeb maapinna poole umbes 3km/s. Keskmiselt langeb Maale kolm meteoriiti ööpäevas, mille mass ületab kilogrammi. Kuna ookeanid moodustavad maakeral üle 70%, langeb suur osa nendest sinna. Neid langeb ka kõrbetesse, polaaraladele ning ka teistesse väheasutatud piirkondadesse. See on halb, aga geoloogidele, kuna aastas registreeritakse ja võetakse kollektsioonidesse vaid alla kümme meteoriidi.
Kõigi meteoriitide vanus on 4,5…4,8 miljardit aastat. Selline on ka umbes Maa geoloogiline vanus. See kõik kinnitab päikesesüsteemide planeetide, nende kaaslaste ja meteoriitide lähtekehade-asteroidide-materiaalset ja tekkeloolist ühtsust. Määratletakse ka meteoriitide kosmilise kiirguse käes veedetud aja. See vanus sõltub meteoriidi kosmilise kiirituse doosist ja ta on aine vanusest väiksem. Kivimimeteoriitidel 3…500 miljonit aastat, raudmeteoriitidel aga100…1500 miljonit aastat. Meteoriitide kolmandat vanust, nn maalilist iga hakatakse lugema nende jõudmisest maale. Selle määramiseks on välja mõeldud palju erinevaid võimalus. Näiteks üks meetod on kraatrite vanuse määramine soo- ja järvesetetes meteoriitsete ainese alusel, mis sinna kuhjunud on. Maaline iga võib neil kujuneda kuni mõnekümne tuhande aastani, mõnedel Antarktikast leitud meteoriitidel isegi 750 000 aastani. Värskemad meteoriidid pakuvad rohkem uurimishuvi kuna neis võib leida lagunenud kosmogeenseid isotoope.
2. Meteoriitide koostis
Meteoriidid koosnevad keemiliselt maal tuntud elementidest. Tähtsamad komponendid on hapnik, raud, räni ja magneesium . Need moodustavad umbes 90% meteoriitide massist. Peamised komponendid on sulfiidne, silikaatne ja metalliline. Vastavalt toriliitne, kivine või raudnikliline. Troiliit on pronksivärvi rauamineraal, mis meteoriitides esineb. Kaltsiumi, alumiiniumi, niklit ja väävlit sisaldavad nad ainult vähesel määral. Ülejäänuid elemente on vaid protsendi murdosa . Nendes esineb nii maal tuntuid kui ka tundmatuid mineraale ning nende suurus võib ulatuda mikrokristallilisest kuni jämeda kristalliliseni. Leidub ka peaaegu puhtast või väikese niklisisaldusega rauast koosnevaid meteoriite ja seda erinevate planeetide pinnakivimeist. Üldiselt ongi nende rauasisaldus küllaltki suurem kui maakoore või kuu kivimitega võrreldes. See näib kinnitavat planeetide suure rauasisaldusega tuumade teooriat. Meteoriidid jagatakse üldiselt kolme rühma keemilise koostise põhjal: kivi-, raud- ja kivi-raud meteoriidid.
Kivimeteoriidid – kondriidid ja akondriidid. Kondriit on harilik kivimimeteoriit, mille põhimassis esineb rohkesti väikesi ja hõbedaselt läikivaid kivikesi. Akondriit on samuti kivimimeteoriit, millel aga mineraalne koosis ja struktuurilised iseärasused näitavad magmalist teket, kuid sellel puuduvad kondriitidele iseloomulikud kerakesed. Nad on sarnased maakoores leiduvate kivimitega. Enamasti on nad kaetud koorikpinnaga, mis võib olla hallikas- kuni punakasmust koorikpind. Värske murdepind võib olla aga heledam. Kivimeteoriitidel moodustavad põhimassi peeneteralised millimeetrist väiksema läbimõõduga kerakesi. Neid on palju ja enamasti on nad tumedad ja läigivad hõbedaselt. Neis võib esineda omavahelisi lõikuvaid soonekesi, mis on tumedat värvi. Arvatakse, et nad on tekkinud kui meteoriitsed aine tilgakesed on kiiresti hangunud ja näitavad selle eksisteerimist kunagi osaliselt sulanud olekus. Kivimeteoriitides esineb kõige rohkem pürokseeni ja oliviini. (Pürokseenid on kivimeteoriitides esineva silikaatsete mineraalide rühma üldnimetus). Põhimassi hulka kuuluvad metalliliste teradena veel nikkelraua sulamit, magnentiiti ja põhiliselt ka troiliiti. Seda on kerge eristada tema pronksivärvuse tõttu. Magnetiit on tähtsaim mineraal süsiniku kondriitides ning ta on ka mustja klaasja sulamiskooriku peamine komponent . Kvarts esineb maakoores tihti aga meteoriitides mitte. Akondriitideks neid jämedateralisi kivimimeteoriite, millel kondiitrid puuduvad. Need on tardunud silikaatsest sulamis, mis tähendab, et nad on magmalise tekkega.
Pilt 1. Meteoriit.
Raudmeteoriitide keemiline koostis sisaldab peamiselt rauda(79-94%). ja niklit(5-9%). Nendes leitakse kahte tähtsat nikkelraua sulamit. Vastavalt kamasiiti, mis on raudmeteoriitidele iseloomulik nikkel -raua sulam , milles on kuni 7,5% niklit. Veel esineb kivimites süsiniku, vaske, fosforit , väävlit ja koobaltit. Galliumi, germaaniumi, osmiuimi ja iriidiumi alusel eristatakse raudmeteoriitide hulgas mitut keemilist gruppi, mida märgitakse rooma numbritega I, II, III, IV. Struktuuri järgi jaotatakse nad aga kolme suuremasse rühma: heksaeedrid, milles on vähem kui 6% niklit, oktaeedrid, milles nikli sisaldus on7-13% ja ataksiidid. Raudmeteoriidid koosnevad kas ainult tamasiidist, taeniidist või mõlema segust . Taeniidil on kuni 20% Ni. Nendele on vägagi iseloomulik omapärane kristalliline struktuur, mis ilmneb hästi nende lihvitud pinna söövitamisel lahjendatud lämmastikhappega. Heksaedriidid koosnevad suurtest kamasiidid kristallidest. Nende peal ilmnevad kitsad ristuvad jooned ning nikli sisaldus nendes on väike. Oktaeedrid moodustavadtuntud raudmeteoriitidest 80%. See sisaldab niklit 7-13%. Ataksiidid sisaldavad aga 12% niklit ning nende pinna söövitamisel ei teki struktuuri, mis oleks kristalliline. Neid esineb raudmeteoriitide hulgast kõige vähema ja seda vaid 8%.
Kivi-raudmeteoriidid ehk segameteoriidid ligikaudu võrdsetes osades nikkelrauda ja silikaatsete mineraalide pürokseeni,(kuulub silikaatsete mineraalide rühma), palgioklassi(kuulub päevakivide rühma) või oliviini(rohekas silikaatne mineraal, kivi- ja kiviraudmeteoriitide oluline koostismineraal) suletisi. Need on suhtelised haruldased meteoriidid ja nad jagatakse kahte rühma, milleks on pallasiidid ja mesosideritid. Pallasiit on kivi-raudmeteoriit ning selles esineb ligikaudu võrdselt niklit ja rauda. Mesosideriit Esimesel moodustab metalliline raudnikli osa suhteliselt omapärase karkassi , mille pooridesasetsevad silikaatide kristallid. Mesosideriitides on pilt vastupidine : metalliga on täidetud silikaatse karkassi poorid.
3. Meteoriidid ja meteoriidikaatrid Eestis
Eest Teaduste Akadeemia Meteoriitika on koordineeritud meteoriitikaga tegelenud geoloogid . Kui Kaiaverre langes 1821 . aastal meteoriit, algas ka Eestis taevakivide uurimine . Eestis on andmeid viie meteoriidi kohta, mistõttu oleme maailmas ka ,meteoriitide lemmikkohal. Tolleaegses kirjasõnas on avaldatud ka langemise asjaolusid, tänu millele on võimalik ka tänapäeval teha olulisi järeldusi langemiste kohta. Selle tõttu on ka rahva haridus tase oluliselt tõusnud ja asustatud piirkondades jäid päevasel ajal need loodus nähtused harva nähtamatuks. Valdavas osas on maailmaruumis kivimimeteoriite ja see valdab ka eesti meteoriitide andmestiku.
Kõige rohkem on pakkunud huvi Pilistvere ja Ligaste meteoriit. Huvi pakkuva ka Eesti meteoriidi kraatrid – Kaali ja Ilumetsa , millel on neli üksik vormi. Kokku on registreeritud 17 meteoriidikraatriks peetavat struktuuri, kuid suuruselt on nad valdavalt väikevormid. Mitmel meteoriidikomisjoni töörühmal on tulnud teha mitmeid väljasõite lohkvormide identifitseerimiseks. Paljud neist pole kahjuks meteoriitide poolt tekitatud augud aga on leitud ka palju põnevaid leide. Tsõõrikmäe ja Simuna kraatrid ongi just nii leitud.
Eesti meteoriidikraatrid saavad anda palju ka teadusele. Kaali meteoriidikraater on palju huvi pakkunud ka välismaale, kuna tal on lihtne geoloogiline ehitus väikekraatrite seas. Põnevust on pakkunud ka hästi säilinud vanaaegkonna šelfimere aegne meteoriidikraater Kärdlas ning 1997. aastal Osmussaare lähedal merepõhjast avastatud Neugrundi kraater.
Pilt 2. Meteoriidiplahvatuse jäljed Eestis: varjatud struktuurid maapõues (Kärdla) ja mere all ( Neugrund ), maastikus nähtavad kraatrigrupid (Kaali ja Ilumetsa) ning maastikus nähtavad üksikkraatrid (Tsöörikmäe ja Simuna).
Asteroidid
Asteroidid ehk väikeplaneedid tiirlevad Marsi ja Jupiteri orbiitide vahel ning nende läbimõõt ulatub mõnest millimeetrist kuni mitme saja kilomeetrini. Seda rõngakujulist piirkonda nimetatakse asteroidide vööks. Nad on piiri vööndiks hiidplaneetide ja Maa-tüüpi planeetide vahel. Siiski on olemas ka suhteliselt palju suuri asteroide, mille tee lõikab Maa orbiiti. Võimalikud on orbiitide muutused, kui asteroide on palju ja nad võivad üksteisele liigselt läheneda. Sellest sõltudes on geoloogid Maalt avastanud kosmiliste katastroofide jälgi ning see tähendab ka reaalset ohtu. Nii jälgitakse pidevalt väikeplaneetide liikumist, milleks kasutatakse teleskoopide kõrval ka radarsüsteeme. Asteroidi langemine tiheda asustusega aladel tähendaks miljonite inimeste surma. Väikeplaneedid on vägagi korrapärase kujuga ning nende pinnalt võib leida meteoriidikraatreid. Asteroidide orbiit , erinevalt planeetide omast fikseeritud ei ole see, mis tähendab, et kui asteroid sattub mõnele planeedile lähedale, võib see külgetõmbe mõjul selle enda külge tõmmata ning asteroid võib muuta ka oma esijalgset orbiiti.
Pilt 3. Asteroid.
On arvatud, et nad tekkisid kunagi seal tiirelnud planeetide purunemisel. Suuruselt on nad väiksemad kui planeetide kaaslastele. Kujult on nad aga enamasti ebakorrapärased, nende orbiidid on tavaliselt ringikujulised ja ekliptika on tasandis . Kuid esineb ka piklikke ja tasandist väljuvaid orbiite . Vaid „ Ceres “(931) küündib sinnamaani. Vaid 250 asteroidil on läbimõõt rohkem kui sada kilomeetrit. Asteroidide kogumassiks hinnatakse 0,0015 Maa massi. 3…9 aastaga teevad nad tiiru ümber päikese. Asteroididel on ka peegeldusvõime. Tavaliselt eristatakse tumedaid ja heledaid, mille parameeter on vastavalt 3 ja 15%. Suure süsiniksisaldusega meteoriitidele sarnanevad tumedad asteroidid (C-asteroidid), heledad aga kivimimeteoriitidele (S-asteroidid). Mõned asteroidid peegeldavad ja polariseeruvad valgust nagu metallid (M-asteroidid). Suurem on asteroide on C-tüüpi, mida on 85%,
S-tüüpi asteroide on 13% ja M-tüüpi ainult 2%. Erinevat tüüpi asteroidid ruumiliselt ühtlaselt ei paikne. S-asteroidid on kogunenud asteroidivöö Päiksepoolsesse ossa ja S-tüüp jällegi selle vöö kaugemasse ossa.
Laialipillatud asteroidid on olnud lähtekehadeks Maale langenud meteoriitidele. Asteroidil on võimalik määrata umbkaudse suuruse selle tuuma jahtumise kiiruse järgi. Väikeplaneete on avastatud umbes paarkümmend tuhat . Enam kui viietuhande asteroidi vaatlusandmete tõttu, on olnud võimalik arvutada nende orbiidi. Kui see avastatakse, pannakse sellele tavaliselt leidja nimi. Soomes Turu ülikooli tähetornis on avastatud mitmeid asteroide, sealhulgas ka väikeplaneet Estonia. Viimasel ajal on avastatud isegi Neptuunist ja Pluutost kaugemal väikeplaneete, mis asuvad Päikesesüsteemi ääremail. Ameerika astronoom Gerard Kuiperi arvates asub Pluuto kandis ka teine asteroidide leviala , mida tema nime järgi kutsutakse „Kuiperi“ Kettaks. 1904.aastal avastati 588 Achilles, mis oli esimene asteroid vööst kaugemal ning selle orbiit langeb kokku Jupiteri omaga. Selliseid väikeplaneete nimetatakse troojalasteks ning neid on praeguseks avastatud keskeltläbi 20. hiljem on leitud ka Kentauride rühma kuuluvaid asteroide, mis sarnanevad rohkem komeetidega, näiteks 1977. aastal avastatud asteroid 2060 Chiron, mis liigub Jupiterist veelgi kaugemal. Kõige põhjalikumalt on uuritud väikeplaneet 4 Vestat, mis avastati Saksa astronoomi Heinrich Olbersi poolt. See on 526 kilomeetrilise läbimõõduga, ta on nähtav ka aeg-ajalt palja silmaga ning ta on kokku põrkunud ka teiste kosmiliste kehadega . Meteoriitide uurimise alusel saame määratleda planeetide tekke ja sulamisaja. Asteroidid ja planeedid ning ka Maa tekkisid Päikesesüsteemi kujunemise algetapil ja seda kõike umbes 4550 miljonit aastat tagasi.
Komeedid
Komeedid ehk sabatähed on päikese süsteemi väikekehadest kõige tuntumad. Arvatakse, et komeedid on moodustunud samas tolmu- ja gaasipilvest, millest Päike ja planeedidki. Neil on olemas pea, saba ja tuum. Viimast võrreldakse ka „määrdunud lumepalliga“, mis koosneb jääst, tolmust ja lumest . Päiksele lähenedes hakkab tuum soojenema. Kui gaasid ja tolm hakkavad eralduma moodustub sellest komeedi pea, mille läbimõõt on 200 000 km. Kergemast gaasist aine, mis paisatakse päikesetuule mõjul eemale, moodustub saba, mis on alati suunatud päikesest eemale. ning selle pikkus on ligikaudu 100 miljonit kilomeetrit. Maa massist moodustab see vaid ühe miljondiku. Komeedi tihedus on väike, veelgi hõredam on selle saba, mille kohta öeldakse, et see on „nähtav eimiski“. Komeedist paistavad läbi isegi tähed. 1910 . aasta maikuus läbis Maa komeedi saba aga õnneks ei toonud see kaasa mingeid erilisi nähtusi Maa atmosfääris Selle läbimõõt on vaid paarkümmend kilomeetrit ning võrreldes teiste kosmiliste kehadega on see väike.
Arvatakse, et komeedid tulevad pilvest, mis koosnevad miljonitest sabatähtedest.
Seda kutsutakse astronoom Jan Oorti järgi „Oorti Pilveks“. Selle olemasolu järeldatakse pikkaperioodiliste komeetide järgi ning seda pole varem nähtud. See pilv on kettakujuline ja see algab juba Pluuto kauguselt ning seal arvatakse olevat mitu miljardit objekti. Sabatähtede päritolu kohta on vaieldud juba pikki aastaid. Arvatakse, et nad tekkisid tolmu gaasi ja jää kondenseerumisel ühtseks kehaks ja et nad koosnevad kõige algelisemast ja vähem muundunud Päikesesüsteemi ainesest. See võis tekkida ka nii nagu Päike ja planeedid – algplaneedi või tähtedevahelise pilve sees. Pärast seda heideti komeedid tugevalt elliptilistele orbiitidele ja sellepärast veedavad nad enamiku ajast Oorti pilves.
On olemas komeete, mis tiirlevad ümber päikese asteroididega sarnastel orbiitidel. Need lühiperioodilised komeedid erinevad väikeplaneetidest hägusa väljanägemise poolest. Teised „perioodilised“ komeedid tiirlevad rohkem ellipsitaolistel orbiididel, mis ulatuvad ka kaugemate planeetideni. Üheks selliseks sabatäheks on „ Halley “ (pilt 4). Enamik komeete näib tulevat isegi Pluuto ja Neptuuni orbiitidest kaugemalt , see tähendab, et ka kusagilt Päikesesüsteemi äärealadelt. Neil kulub ümber Päikese tiiru tegemiseks miljoneid aastaid kuna nad on pikkaperioodilised komeedid.
Kui taevasse ilmub komeet , on seda algselt näha vaid teleskoobiga kuid hiljem ka palja silmaga nähtav udune laik . nii hakkab ta järjest heledamaks muutuma ja moodustab viimaks Päikesest eemale suunatud lehvikutaolise saba. See võib jääda taevase pikaks ajaks – mõnest päevast kuni poole aastani.
Pilt 4. Komeet „Halley“
Oluline on ka komeetidelt proovide saamine. Helendavate sabade jälgimine radarsüsteemiga on näidanud, et neist enamikul on komeediorbiidid. See tähendab, et suur osa meie atmosfääri sattuvast tolmust on komeedilise päritoluga. Usutakse, et ka maal on komeedilist materjali. Vettsisaldavad mikrometeoriidid võivad pärineda meteoriidelt. Kahjuks ei ole meil tükki sabatähe tuumast, mis annaks meile vajaliku infot äärealade planeetide koostisest. Et seda teha tuleb saata kosmoseaparaat komeedile. Koostöös NASA -ga on kosmoseagentuuril plaanis saata Rosetta automaatjaam ühele lühiperioodilisele komeedile ja sealt selle puursüdamik Maale tuua. Komeetide olemusest selguse saamine ei too aga olulisi tulemusi nende tekkest. Vähemalt meie eluajal ei ole meteoriidid Maale jõudnud.
Kokkuvõtte
Meteoriidid, komeedid ning asteroidid väga huvitavad taevakehad ning astronoomidele on need palju huvi pakkunud. Nad võivad aimu anda ka Maa geoloogilisest vanusest. Meteoriidid võivad olla ka Maa pinnale langenud meteoor või asteroid. nad on ka komeetide ja asteroidide tuumast väiksemad kehad. Eesti tuntuim meteoriidikraater on Kaali kraater Saaremaal. Asteroidid ehk väikekehad tiirlevad ümber Marsi ja Jupiteri orbiitide. Komeedid on kõige tuntumad Päikesesüsteemi väikekehadest. Neid kutsutakse sabatähtedeks. Üheks selliseks on komeediks on „Halley“.
Kasutatud kirjandus
Oja, H. Põhjanael.  – Tln, Valgus, 1999, lk. 94-96.
Pärtel, E., Lõhmus, J. Soojusõpetus Aatom ja Universum. Füüsika 9. klassile. – Tln, Koolibri, 2000, lk. 128-129.
Tiirmaa, R. Meteoriidid ja meteoriidikraatrid. – Tln, K&O Ofset , 2002. – 108 lk.
Astronoomia . Kordamine, URL – www.kool.ee/argo/ fyys /astronoomia.doc (10.04.10).
Päikesesüsteem, 2 osa. Päikesesüsteemi väikekehad, peatükk 11, URL – http://opik.obs.ee/osa2/ptk11/tekst.html (10.04.10).
Teised päikesesüsteemi taevakehad, asteroidid, URL – http://lepo.it.da.ut.ee/~arps/maateadus/MT_paikesesysteem.htm#Asteroidid (17.04.10).
Pilt 1. Meteoriit. URL - http://www.physics.smu.edu/jcotton/ph1311/SikhoteAlinMeteorite.jpg (18.04.10).
Pilt 2. Meteoriidiplahvatuse jäljed Eestis. URL – http://geoeducation.info/meteoriidikraatrid/Eesti_kraatrid.jpg (18.04.10).
Pilt 3. Asteroid. URL – http://i-simplicity.de/tutorial/tutorial_asteroid_14.jpg (18.04.10).
Pilt 4. Komeet „Halley“. URL – http://proto4.thinkquest.nl/~lld049/images/Astronomie/Rondzwervend%20puin/Halley-komeet.JPG (18.04.10).
14