Астероїд

Наприкінці XVIII в. німецькі астрономи Йоганн Тиціус і Йоганн Боде встановили емпіричне правило, якому підпорядковуються відстані до планет Сонячної системи:

r = (0,4 + 0,3’2n) а. е.,

де n – числа від 0 до 5. Цьому правилу не підкорявся тільки Меркурій (для нього n необхідно приймати рівним – ∞). Для Венери n = 0, Землі – 1, Марса – 2, Юпітера – 4, Сатурна – 5. При n = 3 r = 2,8, але на такій відстані від Сонця жодної відомої планети не було. У 1796 р на конгресі в Готі була створена група з 24 астрономів, які повинні були займатися пошуками відсутньої планети. Однак відкриття було зроблено випадково директором сицилійської обсерваторії в Палермо Джузеппе Пиацци при складанні ним каталогу зірок. У перший вечір нового, XIX ст., 1 січня 1801, в сузір’ї Близнюків Пиацци виявив зірочку 7-ї величини, яка досить швидко переміщалася на тлі інших зірок. Розрахунки показали, що цей об’єкт рухається по еліптичній орбіті, велика піввісь котрої r = 2,77 а. е. Ця перша з малих планет або астероїдів (тобто «зіркоподібних» об’єктів) була названа Церерой по імені давньогрецької античної богині родючості. Через майже рік німецький астроном Генріх Ольберс відкрив другу малу планету – Палладу. У 1804 р була відкрита Юнона, а в 1807 р – Веста. До кінця XIX в. було відкрито понад 400 малих планет, наприкінці XX в. їх було відомо близько 5 000. Зараз же малих планет налічується близько 280 000! Таке лавиноподібне відкриття нових астероїдів пов’язано з використанням спеціальних програм їх пошуку і застосуванням нових технологій спостереження.

Спочатку астероїдам давали назви по іменах божеств, пізніше стали називати іменами знаменитих людей. До недавнього часу дотримувалося правило: називати астероїди жіночими іменами, роблячи виняток для астероїдів з незвичайними орбітами. Тепер від цього правила відмовилися.

В даний час астероїду відразу після відкриття присвоюється попереднє позначення, що містить рік відкриття (наприклад, 2004 MN4), а потім, якщо орбіта астероїда буде визначена надійно, – постійний номер і назва. Причому право давати назву астероїда належить астроному, який відкрив цей об’єкт.

Більшість астероїдів – це брили неправильної форми (кульовий, сигарообразной, що нагадує картоплину і т.д.), які, ймовірно, утворилися в результаті дроблення при зіткненні більш великих тел. Астероїди мають великі відмінності у складі поверхні, що підтверджується їх здатністю відбивати світло: у одних астероїдів коефіцієнт відбиття лише 3% (структура їх поверхні нагадує свіжозораному чорнозем), тоді як в інших він наближається до 50%, як якби поверхня була покрита крейдяними відкладеннями . Астероїди позбавлені атмосфери. Всі астероїди обертаються навколо осі, їх періоди обертання відрізняються в десятки разів: у деяких малих планет це годинник, в інших – доба.

Розміри астероїдів коливаються від сотень кілометрів (Церера – 960 км, Паллада – 550 км, Веста – 530 км та ін.) До декількох метрів (1991 BA – 9 м, 99942 Апофіз – 320 м і т.д.). Їх щільності варіюються в межах 2-8 г / см3.

В основному астероїди рухаються на відстанях 2,2-3,6 а. е. від Сонця між орбітами Марса і Юпітера в Головному поясі астероїдів (рис. 8.1). Такі тіла мають невеликі ексцентриситети – менше 0,3.

Характерною властивістю Головного поясу є наявність астероїдів, середній рух яких порівнянно із середнім рухом великих планет, тобто відношення середніх рухів астероїда і планети дорівнює відношенню цілих чисел. У цьому випадку говорять, що астероїд рухається в резонансі з планетою. (Оскільки середній рух n ° = 360 ° / T, де T – сидерический період, то резонанс – це також сумірність в періодах звернення тіл навколо Сонця.) Одні резонанси утворюють стійкі популяції астероїдів (наприклад, сімейства Гільди, Тулі, Гекуби), а інші ведуть до виметення малих тіл з певних областей простору, так званих люків Кирквуда (резонанси 2: 1, 3: 1, 5: 2 з Юпітером). Однак існують астероїди, що не знаходяться в головному поясі, а, наприклад, у своєму русі супроводжуючі інші планети. Яскравим прикладом таких астероїдів можуть служити групи «греків» і «троянців», рухомих практично по орбіті Юпітера: «греки» – на 60 ° попереду, «троянці» на 60 ° позаду планети в так званих точках лібрації («греки» – у точці L4, «троянці» – у точці L5) (рис. 8.2). Виходить, що відстані груп астероїдів від Сонця і від Юпітера рівні між собою, а періоди обертання навколо Сонця рівні періоду Юпітера. До початку 2004 року в сімействах «греків» і «троянців» налічується 1640 об’єктів.

До кінця XIX в. були відкриті кілька астероїдів, орбіти яких проникають всередину орбіти Марса (наприклад, Ерос – один з найбільших астероїдів цього класу, діаметр 33 км). Вони рухаються по сильно витягнутих орбітах і мають значні ексцентриситети до 0,8. До справжнього моменту відомо близько 3000 астероїдів, орбіти яких не тільки перетинають орбіту Марса, а й близько підходять до орбіти Землі. Такі астероїди називаються астероїдами, що зближуються із Землею (АСЗ). Серед АСЗ з їх типовим представникам виділяють три сімейства: група Амура – астероїди, орбіти яких в перигелії стосуються орбіти Землі; група Аполлона – орбіти в перигелії заходять за орбіту Землі; група Атона – орбіти перетинають земну орбіту. Астероїд 1221 Амур наближається до Землі на відстань 15 млн. Км, а Ікар – представник групи Аполлона – на відстань всього 6 млн. Км.

Існують АСЗ, які підходять до Землі ще ближче. Такі астероїди утворюють групу потенційно небезпечних для Землі об’єктів. Об’єкт буде вважатися потенційно небезпечним, якщо він наблизиться на відстань менше 0,05 а. е., тобто ближче 7,5 млн. км. Крім того, тіло повинно бути достатньо великим, інакше воно згорить в атмосфері, не заподіявши особливої ​​шкоди. Таким чином, якщо наближається до Землі об’єкт більше 200 м в діаметрі, то він вже є потенційно небезпечним для Землі. Падіння його на Землю здатне принести глобальну катастрофу: змінити рівень океану, викликати руйнівні цунамі, створити велику запиленість атмосфери.

Першим потенційно небезпечним об’єктом був Апполон, відкритий в 1932 р і наблизився до Землі на відстань 3 млн. Км. У 1937 р інший астероїд Гермес, діаметром 1,5 км, пролетів на відстані 800 000 км від Землі, тобто приблизно в два рази далі Місяця. У 1994 р на обсерваторії Кіт Пік був відкритий новий АСЗ 1994 XM1, який 9 грудня 1994 пролетів від Землі на відстані всього 100 000 км. 19 травня 1996 астероїд діаметром 500 м пролетів від Землі на відстані всього на 70 000 км далі Місяця. Великий астероїд Тутатіс (4179), розміром 4,6 км, 29 вересня 2004 наблизився до Землі на відстань 0,01 а. е., що становить майже 1,5 млн. км. Зараз у списку потенційно небезпечних для Землі об’єктів першим стоїть астероїд 99942 Апофіз (старе позначення 2004 MN4), який у 2029 підійде до Землі на мінімальну відстань 30 000 км. Вірогідність його падіння на Землю менш 1/7 000. Всього на даний момент в списку близько 100 потенційно небезпечних об’єктів, але вірогідність їх падіння на Землю навіть менше, ніж у 99942 Апофіз. У 1977 р був відкритий великий астероїд, що рухається між орбітами Сатурна і Урана. Його назвали Хірон (по імені міфічного кентавра). Період обертання цього астероїда близько 50 років, велика піввісь орбіти дорівнює 13,7 а. е., а ексцентриситет орбіти – 0,38. У 1996 р Хірон пройшов поблизу перигелію і огорнувся хмарою пилу і газів, тобто проявив кометну активність, після чого його зарахували до розряду періодичних комет. Пізніше було виявлено ще близько 150 подібних об’єктів, тепер їх називають «кентаврами». Всі вони в найближчій від Сонця точці (перигелії) знаходяться за орбітою Юпітера – їх перігелійнимі відстані більше 5 а. е. Самий далекий об’єкт цього сімейства віддаляється на відстань понад 1000 а. е.

Другий пояс малих тіл знаходиться в занептунной області Сонячної системи і носить назву пояса Койпера (рис. 8.3). Точний розподіл астероїдів в поясі Койпера поки невідомо. Об’єкти пояса Койпера діляться на дві групи: класичні об’єкти поясу Койпера і резонансні об’єкти. Класичні об’єкти мають середні відстані від Сонця від 42 до 47 а. е. і майже кругові орбіти. Резонансні об’єкти знаходяться на орбітах з середнім відстанню від Сонця 39 а. е., їх середній рух порівнянно із середнім рухом Нептуна у співвідношенні 3: 2. Найбільшим об’єктом, що знаходиться в такому резонансі з Нептуном, є Плутон. Досить великий ексцентриситет його орбіти призводить до того, що Плутон іноді знаходиться до Сонця ближче, ніж найдальша планета Нептун. Решта резонансні тіла рухаються на подібних орбітах, але так як вони значно меншого розміру, то їх назвали Плутіно.

За орбітою Плутона відкрито понад 30 об’єктів з діаметрами 400-2500 км. Три з них: Квавар (діаметр 1290 км, велика піввісь орбіти 43,58 а. Е.), Седна (діаметр 1600 км, велика піввісь орбіти 486 а. Е.) І Ксена (2003 UB313, діаметр 2500 км, велика піввісь орбіти 67,69 а. е.) претендували на звання Великих планет Сонячної системи. Однак рішенням XXVI Генеральної асамблеї МАС ці планети і сам Плутон переведені в розряд «карликових планет» або «Плутон».

У занептунной області далі 50 а. е. існує ще кілька груп астероїдів. Перша група має великі півосі від 50 до 100 а. е., II група характеризується великими півосями від 115 до 120 а. е., III група розташовується в області 215-230 а. е. і один астероїд 2000 OO67 має велику піввісь 527 а. е. Це самий далекий з відомих астероїдів, в перигелії наближається на 20 а. е., а в афелії віддаляється на 1034 а. е., ексцентриситет його орбіти дорівнює 0,96, нахил 20 градусів. У 1950 р голландський астроном Ян Оорт проаналізував розподіл орбіт відомих тоді комет. Він виявив, що великі півосі їх первинних орбіт групуються в області, віддаленій на відстань більше 200 000 а. е. Оорт припустив, що Сонячна система оточена гігантським хмарою кометних тіл (за його оцінкою що налічує до 1011 тіл), що знаходяться на відстанях від 20 000 до 200 000 а.о.

Яким чином утворилися тіла на таких відстанях від Сонця? Вважається, що на ранніх стадіях еволюції Сонячної системи в процесі росту планет-гігантів (в першу чергу Юпітера і Сатурна) при досягненні ними достатньо великої маси гравітаційні обурення ставали настільки сильними, що почався масовий викид планетезималей з найближчих до їх орбітах областей. Практично всі не увійшли до планети і знаходилися в цих зонах тіла відлетіли в зовнішні області Сонячної системи. Хмара, що склали мільйони таких крижаних тіл, надалі стали називати хмарою Орта (рис. 8.4). Це гігантський резервуар, в якому знаходяться кометні тіла, і з якого під дією зближуються із Сонцем зірок або гігантських газопилових хмар вони змінюють свої орбіти і потрапляють у внутрішню область нашої планетної системи.

Посилання на основну публікацію