Астероиды

Астероиды (малые планеты). Эти космические телаотличаются от планет прежде всего своими размерами. Так, самая большая измаленьких планет Церера имеет в поперечнике 995 км; следующая за ней (по размеру): Палада-560 км, Хигея — 380 км, Психея — 240 км и т. д. Для сравнения можно указать, что наименьшая из больших планет Меркурий имеет диаметр 4878 км, т. е. в 5 раз превосходит — поперечник Цереры, а массы их различаются во многие сотни раз.

Общее число малых планет, доступных наблюдениюсовременными телескопами, определяется в 40 тыс., но общая их масса в 1 тыс. раз меньше массы Земли.

Движение малых планет вокруг Солнца происходит поэллиптическим орбитам, но более вытянутым (средний эксцентриситет орбит у них0,51), чем у больших планет, а наклон орбитальных плоскостей к эклептике у нихбольше, чем у больших планет (средний угол 9,54). Основная масса планетвращается вокруг Солнца между орбитами Марса и Юпитера, образуя так называемыйпояс астероидов. Но имеются и малые планеты, орбиты которых располагаются ближек Солнцу, чем орбита Меркурия. Самые же далекие находятся за Юпитером и даже заСатурном.

Исследователи космоса высказывают различныесоображения о причине большой концентрации астероидов в сравнительно узкомпространстве межпланетной среды между орбитами Марса и Юпитера. Одной изнаиболее распространенных гипотез происхождения тел пояса астероидов являетсяпредставление о разрушении мифической планеты Фаэтон. Сама по себе идея о существованиипланеты поддерживается многими учеными и даже как будто подкрепленаматематическими расчетами. Однако необъяснимой остается причина разрушенияпланеты. Высказываются различные предположения. Одни исследователи считают, чторазрушение Фаэтона произошло вследствии его столкновения с каким-то крупнымтелом. По мнению других, причинами распада планеты были взрывные процессы в еенедрах. В настоящее время проблема происхождения тел астероидного пояса входитсоставным элементом в обширную программу исследований космоса на международноми национальных уровнях.

Среди малых планет выделяется своеобразная группа тел, орбиты которых пересекаются с орбитой Земли, а следовательно, имеетсяпотенциальная возможность их столкновения с нею. Планеты этой группы сталиназывать Apollo object, или просто Apollo (Wetherill, 1979). Впервые осуществовании Apollo стало известно с 30-х годов текущего столетия. В 1932 г. был обнаружен астероид. Его назвали

Apollo 1932 HA. Но он не возбудил особого интереса, хотя его название стало нарицательным для всех астероидов, пересекающих земнуюорбиту.

В 1937 г. космическое тело с поперечникомприблизительно в 1 км прошло в 800 тыс. км от Земли и в двукратном расстоянииот Луны. Впоследствии его назвали Гермес. На сегодняшний день выявлено 31 такоетело, и каждое из них получило собственное название. Размеры их поперечниковколеблются от 1 до 8 км, а наклон орбитальных плоскостей к эклиптике находитьсяв пределах от 1 до 68. Пять из них вращаются на орбитах между Землей и Марсом, а остальные 26 — между Марсом и Юпитером (Wetherill, 1979).Полагают, что из 40 тыс. Малых планет астероидного пояса с поперечником более 1 км может оказаться несколько сот Apollo. Поэтому столкновение таких небесных тел с Землейвполне вероятно, но через весьма длительные интервалы времени.

Можно полагать, что раз в столетие одно из такихкосмических тел может пройти вблизи Земли на расстоянии меньше, чем от нас доЛуны, а раз за 250 тыс. лет может произойти столкновение его с нашей планетой. Удар такого тела выделяет энергию равную 10 тыс. Водородных бомб каждаямощностью 10 Мт. При этом должен образоваться кратер диаметром около 20 км. Но такие случаи редки и за человеческую историю неизвестны. Гермес относится к астероидам IIIкласса, а ведь много таких тел и более крупного размера — II и I классов. Удар при столкновении их с Землей, естественно, будет еще более значительным.

Когда в 1781 г. был открыт Уран его средняягелиоцентричекое расстояние оказалось соответствующим правилу Тициуса — Бодэ, то с 1789 г. начались поиски планеты, которая, согласно этому правилу, должнабыла находиться между орбитами Марса и Юпитера, на среднем расстоянии а=2,8а.е. от солнца. Но разрозненные обзоры неба не приносили успеха, и поэтому 21сентября 1800 г. несколько немецких астрономов во главе с К. Цахом решилиорганизовать коллективные поиски. Они разделили весь поиск зодиакальныхсозвездий на 24 участка и распределили между собой для тщательныхисследований. Но не успели они поступить к систематическим розыскам, как 1-гоянваря 1871 г. итальянский астроном Дж. Пиации (1746−1826) обнаружил в телескопзвездообразный объект седьмой звездной величины, медленно перемещавшийся посозвездию Тельца. Вычисленная К. Гаусом (1777−1855) орбита объекта оказалась планетой, соответствующей правилу Тициуса-Бодэ: большая полуось а=2,77 а.е. иэксцентриситет е=0,080. Вновь открытую планету Пиации назвал Церерой.

28 марта 1802 г. немецкий врач и астроном В. Ольберс (1758−1840) обнаружил вблизи Цереры еще одну планету (8m), названную Палладой (а=2,77 а.е., е=0,235). 2-го сентября 1804 г. была открыта третья планета, Юнона (а=2,67 а.е.), а 29 марта 1807 г.- 4, Веста (а=2,36 а.е.). Все вновь открытые планеты имели звездообразный вид, без дисков, свидетельствующий об их небольших геометрических размерах. Поэтому эти небесныетела назвали малыми планетами или, по предложению В. Гершеля, астероидами (отгреч. «астр» — звездный и «еидос" — вид).

К 1891 г. визуальными методами было обнаружено около320 астероидов. В конце 1891 г. немецкий астроном М. Вольф (1863−1932)предложил фотографический метод поисков: при 2−3- часовой экспозицииизображения звезд на фотопластинке получались точечные, а след движущегосяастероида — в виде небольшой черточки. Фотографические методы привели к резкомуувеличению открытий астероидов. Особенно интенсивные исследования малых планетпроводятся сейчас в Институте теоретической астрономии (в Петербурге) и вКрымской астрофизической обсерватории Академии наук России.

Астероидам, орбиты которых надежно определены, присваивают имя и порядковый номер. Таких астероидов сейчас известно свыше3500, но в Солнечной системе значительно больше.

Из указанного числа известных астероидов астрономыКрымской астрофизической обсерватории открыли около 550, увековечив в ихназваниях имена известных людей.

Подавляющее большинство (до 98%) известныхастероидов движется между орбитами Марса и Юпитера, на средних расстояниях отСолнца от 2,06 до 4,30 а.е. (периоды обращения от 2,96 до 8,92 года). Однаковстречаются астероиды с уникальными орбитами, и им присваиваются мужскиеимена, как правило из греческой мифологии.

Первые три из этих малых планет движутся вне поясаастероидов, причем в перигелии Икар подходит к Солнцу вдвое ближе Меркурия, аГермес и Адонис — ближе Венеры. Они могут сближаться с Землейна расстоянии от 6млн. до 23 млн. км, а Гермес в 1937 г. прошел вблизи Земли даже на расстоянии580 тыс. км, т. е. всего лишь в полтора раза дальше Луны. Гидальго же в афелииуходит за орбиту Сатурна. Но Гидальго не является исключением. За последниегоды открыто около 10 астероидов, перигелии которых расположены вблизи орбитпланет земной группы, а афелии — вблизи орбит Юпитера. Такие орбиты характерныдля комет семейства Юпитера и указывают на возможное общее происхождениеастероидов и комет.

В 1977 г. обнаружен уникальный астероид, которыйобращается вокруг Солнца по орбите с большой полуосью а=13,70 а.е. иэксцентриситетом е=0,38, так что в перигелии (q=8,49 а.е.) он заходит внутрьорбиты Сатурна, а в афелии (Q=18,91 а.е.) приближается к орбите Урана. Он названХироном. По-видимому, существуют и другие подобные далекие астероиды, поиски которыхпродолжаются.

Блеск большинства известных астероидов во времяпротивостояния от 7m до 16m, но есть и более слабыеобъекты. Самым ярким (до 6m) является Веста.

Поперечники астероидов вычисляются по их блеску иотражательной способности в визуальных и инфракрасных лучах. Оказалось, чтокрупных астероидов не так уж много. Наиболее крупные — это Церера (поперечник 1000 км), Паллада (610 км), Веста (540 км) и Гигия (450 км). Только у 14 астероидов поперечники более 250 км, а у остальных меньше, вплоть до 0,7 км. У тел таких малых размеров не может быть сфероидальной формы, и все астероиды (кроме, может быть, наиболее крупных) представляют собой бесформенные глыбы.

Массы астероидов крайне различные: наибольшей, близкой к 1,5.1021 кг (т.е. в 4 тыс. раз меньшемассы земли), обладает Церера. Суммарная масса всех астероидов не превышает0,001 массы Земли. Конечно, все эти небесные тела лишены атмосферы. У многих астероидов по регулярному изменению их блеска обнаружено осевое вращение.

В частности, период вращения Цереры равен 9,1 ч , а Паллады — 7,9ч .

Быстрее всех вращается Икар, за 2ч 16м.

Изучение отражательной способности многих астероидовпозволило объединить их в три основные группы: темные, светлые и металлические. Поверхность темных астероидов отражает всего лишь до 5% падающего на нее солнечногосвета и состоит из веществ, сходными с черными базальтовыми и углистымипородами. Эти астероиды часто называют углистыми. Светлые астероиды отражают от10% до 25% солнечного света, что роднит их поверхность с кремниевымисоединениями — это каменные астероиды. Металлические астероиды (их абсолютноеменьшинство) тоже светлые, но по своим отражательным свойствам их поверхностьпохожа на железоникелевые сплавы. Такое подразделение астероидов подтверждаетсяи химическим составом выпадающих на Землю метеоритов. Незначительное числоизученных астероидов не относится ни к одной из трех основных групп.

Показательно, что в спектрах углистых астероидовобнаружена полоса поглощения воды (l= 3мкм). Вчастности, поверхность астероида Цереры состоит из минералов, похожих на земныеглины и содержащих около 10% воды.

При небольших размерах и массах астероидов давление вих недрах невелико: даже у самых крупных астероидов оно не превышает 7 105

8 10 5 Гпа (700 — 800 атм) и неможет вызвать разогрева их твердых холодных недр. Лишь поверхность астероидовочень слабо нагревается далеким от них Солнцем, но и эта незначительная энергияизлучается в межпланетное пространство. Вычисленная по законам физики температура поверхности подавляющего большинства астероидов оказалась близкой к 150 — 170 К (-120…-100°С).

И только у немногих астероидов, которые проходятвблизи Солнца, поверхность в такие периоды сильно нагревается. Так, температура поверхности Икара повышается почти до 1000 К (+730°С), а при удалении от Солнца снова резко понижается.

Орбиты остальных астероидов подвержены значительным возмущениямот гравитационного воздействия больших планет, главным образом Юпитера. Особенно сильные возмущения испытывают небольшие астероиды, что приводит кстолкновениям этих тел и их дроблению на соколки самых разнообразных размеров-б от сотен метров в поперечнике до пылинок.

В настоящее время физическая природа астероидовизучается, потому что по ней можно проследить эволюцию (развитие) вещества, изкоторого сформировалась Солнечная система.

Список использованной литературы:

1. М.М. Дагаев, В.М. Чаругин

«Астрофизика»

Москва «ПРОСВЕЩЕНИЕ» 1988

2. А.Е. Криволуцкий

«Голубая планета»

Москва «Мысль» 1985

3. Большая Советская Энциклопедия