Астероиды.
Астероиды (малые планеты). Эти космические тела отличаются от планет
прежде всего своими размерами. Так, самая большая из маленьких 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 наблюдению современными телескопами, определяется в 40 тыс., но общая их масса в 1 тыс. раз меньше массы Земли.
Движение малых планет вокруг Солнца происходит по эллиптическим орбитам,
но более вытянутым (средний эксцентриситет орбит у них 0,51), чем у больших
планет, а наклон орбитальных плоскостей к эклептике у них больше, чем у
больших планет (средний угол 9,54). Основная масса планет вращается вокруг
Солнца между орбитами Марса и Юпитера, образуя так называемый пояс
астероидов. Но имеются и малые планеты, орбиты которых располагаются ближе
к Солнцу, чем орбита Меркурия. Самые же далекие находятся за Юпитером и
даже за Сатурном.
Исследователи космоса высказывают различные соображения о причине большой концентрации астероидов в сравнительно узком пространстве межпланетной среды между орбитами Марса и Юпитера. Одной из наиболее распространенных гипотез происхождения тел пояса астероидов является представление о разрушении мифической планеты Фаэтон. Сама по себе идея о существовании планеты поддерживается многими учеными и даже как будто подкреплена математическими расчетами. Однако необъяснимой остается причина разрушения планеты. Высказываются различные предположения. Одни исследователи считают, что разрушение Фаэтона произошло вследствии его столкновения с каким-то крупным телом. По мнению других, причинами распада планеты были взрывные процессы в ее недрах. В настоящее время проблема происхождения тел астероидного пояса входит составным элементом в обширную программу исследований космоса на международном и национальных уровнях.
Среди малых планет выделяется своеобразная группа тел, орбиты которых
пересекаются с орбитой Земли, а следовательно, имеется потенциальная
возможность их столкновения с нею. Планеты этой группы стали называть
Apollo object, или просто Apollo (Wetherill, 1979). Впервые о существовании
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 земную орбиту.
В 1937 г. космическое тело с поперечником приблизительно в 1 км прошло в
800 тыс. км от Земли и в двукратном расстоянии от Луны. Впоследствии его
назвали Гермес. На сегодняшний день выявлено 31 такое тело, и каждое из них
получило собственное название. Размеры их поперечников колеблются от 1 до 8
км, а наклон орбитальных плоскостей к эклиптике находиться в 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 Землей
вполне вероятно, но через весьма длительные интервалы времени.
Можно полагать, что раз в столетие одно из таких космических тел может
пройти вблизи Земли на расстоянии меньше, чем от нас до Луны, а раз за 250
тыс. лет может произойти столкновение его с нашей планетой. Удар такого
тела выделяет энергию равную 10 тыс. Водородных бомб каждая мощностью 10
Мт. При этом должен образоваться кратер диаметром около 20 км. Но такие
случаи редки и за человеческую историю неизвестны. Гермес относится к
астероидам III класса, 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 средняя гелиоцентричекое расстояние оказалось соответствующим правилу Тициуса - Бодэ, то с 1789 г. начались поиски планеты, которая, согласно этому правилу, должна была находиться между орбитами Марса и Юпитера, на среднем расстоянии а=2,8 а.е. от солнца. Но разрозненные обзоры неба не приносили успеха, и поэтому 21 сентября 1800 г. несколько немецких астрономов во главе с К. Цахом решили организовать коллективные поиски. Они разделили весь поиск зодиакальных созвездий на 24 участка и распределили между собой для тщательных исследований. Но не успели они поступить к систематическим розыскам, как 1- го января 1871г. итальянский астроном Дж. Пиации (1746-1826) обнаружил в телескоп звездообразный объект седьмой звездной величины, медленно перемещавшийся по созвездию Тельца. Вычисленная К. Гаусом (1777-1855) орбита объекта оказалась планетой, соответствующей правилу Тициуса-Бодэ: большая полуось а=2,77 а.е. и эксцентриситет 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 небесные тела назвали
малыми планетами или, по предложению В. Гершеля , астероидами ( от греч.
«астр» - звездный и «еидос»- вид).
К 1891 г. визуальными методами было обнаружено около 320 астероидов. В
конце 1891 г. немецкий астроном М. Вольф (1863-1932) предложил
фотографический метод поисков: при 2-3- часовой экспозиции изображения
звезд на фотопластинке получались точечные , а след движущегося астероида -
в виде небольшой черточки. Фотографические методы привели к резкому
увеличению открытий астероидов. Особенно интенсивные исследования малых
планет проводятся сейчас в Институте теоретической астрономии ( в
Петербурге ) и в Крымской астрофизической обсерватории Академии наук
России.
Астероидам , орбиты которых надежно определены, присваивают имя и
порядковый номер. Таких астероидов сейчас известно свыше 3500, но в
Солнечной системе значительно больше.
Из указанного числа известных астероидов астрономы Крымской астрофизической обсерватории открыли около 550, увековечив в их названиях имена известных людей.
Подавляющее большинство ( до 98% ) известных астероидов движется между орбитами Марса и Юпитера, на средних расстояниях от Солнца от 2,06 до 4,30 а.е. ( периоды обращения от 2,96 до 8,92 года). Однако встречаются астероиды с уникальными орбитами, и им присваиваются мужские имена, как правило из греческой мифологии.
Первые три из этих малых планет движутся вне пояса астероидов, причем в перигелии Икар подходит к Солнцу вдвое ближе Меркурия, а Гермес и Адонис - ближе Венеры. Они могут сближаться с Землейна расстоянии от 6 млн. до 23 млн. км, а Гермес в 1937 г. прошел вблизи Земли даже на расстоянии 580 тыс. км, т.е. всего лишь в полтора раза дальше Луны. Гидальго же в афелии уходит за орбиту Сатурна. Но Гидальго не является исключением. За последние годы открыто около 10 астероидов, перигелии которых расположены вблизи орбит планет земной группы, а афелии - вблизи орбит Юпитера. Такие орбиты характерны для комет семейства Юпитера и указывают на возможное общее происхождение астероидов и комет.
В 1977 г. обнаружен уникальный астероид, который обращается вокруг
Солнца по орбите с большой полуосью а=13,70 а.е. и эксцентриситетом е=0,38,
так что в перигелии (q=8,49 а.е.) он заходит внутрь орбиты Сатурна, а в
афелии (Q=18,91 а.е.) приближается к орбите Урана. Он назван Хироном. По-
видимому, существуют и другие подобные далекие астероиды, поиски которых
продолжаются.
Блеск большинства известных астероидов во время противостояния от 7m до
16m, но есть и более слабые объекты. Самым ярким (до 6m) является Веста.
Поперечники астероидов вычисляются по их блеску и отражательной способности в визуальных и инфракрасных лучах. Оказалось, что крупных 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 меньше массы земли), обладает Церера. Суммарная масса
всех астероидов не превышает 0,001 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 астероидов позволило
объединить их в три основные группы: темные, светлые и металлические.
Поверхность темных астероидов отражает всего лишь до 5% падающего на нее
солнечного света и состоит из веществ, сходными с черными базальтовыми и
углистыми породами. Эти астероиды часто называют углистыми. Светлые
астероиды отражают от 10% до 25% солнечного света, что роднит их
поверхность с кремниевыми соединениями - это каменные астероиды.
Металлические астероиды (их абсолютное меньшинство) тоже светлые, но по
своим отражательным свойствам их поверхность похожа на железоникелевые
сплавы. Такое подразделение астероидов подтверждается и химическим составом
выпадающих на Землю метеоритов . Незначительное число изученных астероидов
не относится ни к одной из трех основных групп.
Показательно, что в спектрах углистых астероидов обнаружена полоса поглощения воды ((= 3мкм). В частности, поверхность астероида Цереры состоит из минералов, похожих на земные глины и содержащих около 10% воды.
При небольших размерах и массах астероидов давление в их недрах невелико: даже у самых крупных астероидов оно не превышает 7 105
8 10 5 Гпа (700 - 800 атм) и не может вызвать разогрева их твердых
холодных недр. Лишь поверхность астероидов очень слабо нагревается далеким
от них Солнцем, но и эта незначительная энергия излучается 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 проходят вблизи 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 возмущениям от
гравитационного воздействия больших планет, главным образом Юпитера.
Особенно сильные возмущения испытывают небольшие астероиды, что приводит к
столкновениям этих тел и их дроблению на соколки самых разнообразных
размеров -б от сотен метров в поперечнике до пылинок.
В настоящее время физическая природа астероидов изучается, потому что по ней можно проследить эволюцию (развитие) вещества, из которого 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