Астероїди - малі планети

Для довідки

АСТЕРОЇД - невелике планетоподобні тіло Сонячної системи (мала планета). Найбільший з них Церера, що має розміри 970х930 км. Астероїди за розмірами сильно розрізняються, найменші з них не відрізняються від часток пилу. Кілька тисяч астероїдів відомо під власними іменами. Вважають, що налічується до півмільйона астероїдів з діаметром понад півтора кілометрів. Однак загальна маса всіх астероїдів менше однієї тисячної маси Землі. Більшість орбіт астероїдів сконцентровано в поясі астероїдів між орбітами Марса і Юпітера на відстанях від 2,0 до 3,3 а.о. від Сонця. Є, однак, і астероїди, чиї орбіти лежать ближче до Сонця, типу групи Амура, групи Аполлона і групи Атена. Крім того, є й більш далекі від Сонця, типу Центавра. На орбіті Юпітера знаходяться троянці. Астероїди можуть бути класифіковані за спектром відбитого сонячного світла: 75% з них дуже темні вуглисті астероїди типу С, 15% - сіруваті крем'янисті астероїди типу S, а що залишилися 10% включають астероїди типу М (металеві) і ряд інших рідкісних типів. Класи астероїдів пов'язані з відомими типами метеоритів. Є багато доказів, що астероїди і метеорити мають подібний склад, так що астероїди можуть бути тими тілами, з яких утворюються метеорити. Найтемніші астероїди відображають 3 - 4% падаючого на них сонячного світла, а найяскравіші - до 40%. Багато астероїди регулярно змінюють яскравість при обертанні. Взагалі кажучи, астероїди мають неправильну форму. Найменші астероїди обертаються найбільш швидко і дуже сильно розрізняються за формою. Космічний апарат "Галілео" при польоті до Юпітера пройшов повз двох астероїдів, Гаспра (29 жовтня 1991 р.) і Іда (28 серпня 1993 р.). Отримані детальні зображення дозволили побачити їх тверду поверхню, поїдену численними кратерами, а також те, що Іда має невеликий супутник. Із Землі можна отримати інформацію про тривимірну структуру астероїдів за допомогою великого радіолокатора Аресібской обсерваторії. Астероїди, як вважають, є залишками речовини, з якого сформувалася Сонячна система. Це припущення підкріплене тим, що переважаючий тип астероїдів усередині пояса астероїдів змінюється зі збільшенням відстані від Сонця. Зіткнення астероїдів, що відбуваються на великих швидкостях, поступово призводять до того, що вони розбиваються на дрібні частини.

Астероїди рвуться до Землі!

14 червня 1873 Джеймс Уотсон на обсерваторії Енн Арбор (США) відкрив астероїд 132 Аерту. За цим об'єктом вдалося стежити лише три тижні, а потім його втратили. Однак результати визначення орбіти, говорили про те, що перигелій Аерту знаходиться всередині орбіти Марса. Але астероїди, які б наближалися до орбіти Землі, залишалися невідомі до кінця XIX ст. Перший астероїд поблизу Землі був відкритий Густавом Віттом тільки 13 серпня 1898 р. У цей день на обсерваторії Уранія в Берліні він виявив слабкий об'єкт, швидко переміщається серед зірок. Велика швидкість свідчила про його надзвичайній близькості до Землі, а слабкий блиск близької предмета - про виключно малих розмірах. Це був 433 Ерос, перший астероїд-малятко поперечником менше 25 км. У рік його відкриття він пройшов на відстані 22 млн. км від Землі. Його орбіта виявилася не схожа ні на одну досі відому. Перигелієм вона майже торкалася орбіти Землі. 3 жовтня 1911, Йоганн Палізо у Відні відкрив астероїд 719 Альберт, який міг підходити до Землі майже так само близько, як Ерос до 0,19 ae. 12 березня 1932 Ежен Дельпорт на обсерваторії в Уккле (Бельгія) відкрив зовсім крихітний астероїд на орбіті з перігелійним відстанню q = 1,08 ae Це був 1221 Амур поперечником менше 1 км, що пройшов у рік відкриття на відстані 16,5 млн. км від Землі

Новий "близький" астероїд був відкритий в 1911 році. Це був астероїд Альберт, підходив до орбіти Землі майже так само близько, як і Ерос, але при цьому його афелії знаходився на 180 мільйонів кілометрів далі, ніж кільце астероїдів. Дивовижне відкриття серед астероїдів відбулося в 1949 році. Був відкритий астероїд Ікар (1566). Його орбіта (див. рис.) Проникає всередину орбіти Меркурія! До Сонця Ікар наближається на відстань в 28,5 мільйонів кілометрів. Його поверхня на сонячній стороні розжарюється до такого ступеня, що, будь на ній цинкові або свинцеві гори, вони розтеклися б розплавленими струмками. Температура поверхні Ікара перевищує 600 С!

У період між 1949 і 1968 роками Ікар підійшов так близько до Меркурія, що той своїм гравітаційним полем змінив орбіту астероїда. Розрахунки австралійських астрономів показали, що при наступному зближенні Ікара з нашою планетою в 1968 році, він впаде в Індійський океан в районі африканського узбережжя. Його падіння на Землю еквівалентно за потужністю вибуху близько 1000 водневих бомб! Сподіваюся, читачі сучасної "жовтої преси" представляють, що творилося на африканському узбережжі, і не тільки, після таких газетних повідомлень.

"Сенсаційні результати" австралійських астрономів перевірили ще раз радянський астроном І. Л. Бєляєв і американець С. Херрік, після чого людство відразу заспокоїлося. Виявляється, Ікар справді тісно повинен зблизитися з Землею. Але ця тіснота суто астрономічна. У момент максимального зближення обидва небесних тіла будуть знаходитися на відстані приблизно 6,5 МІЛЬЙОНІВ кілометрів. 14 червня 1968, вітально "помахавши" землянам, Ікар, дійсно пройшов повз Землю, як було передбачено, і був доступний для спостережень аматорськими засобами спостережень неба.

Але, давайте подивимося, що ж говорять астрономи сучасності про астероїдної небезпеки для Землі. Це все таки ближче до інтригуючою ситуації, пов'язаної з падінням астероїда на Землю. До початку 90 років минулого століття, астрономи, провівши аналіз прольоту астероїдів біля Землі на "небезпечних" відстанях почали створювати цілі групи з виявлення потенційно небезпечних астероїдів. Незабаром їх спостереження вже можна було звести в одну таблицю.

Мінімальні зближення астероїдів із Землею зафіксовані на період з 1937 по 1994 роки. За даними Д. Гулютіна.

Як видно з таблиці, астероїди досить близько підходять до Землі за космічними мірками, що й насторожує астрономів. Здавалося б астероїди, немов змовившись, намагаються атакувати Землю, як би прістреліваясь.

Проте слід мати на увазі, що регулярні спостереження ведуться не більше десятка років, звідси і велика кількість "раптово" вторглися в околиці Землі астероїдів.

14 травня 1996

14 травня 1996 астрономи Т. Спар і К. Герген-Ротер (Арізонський університет, США), що працюють на 40-см ширококутному астрографі за програмою пошуку потенційно небезпечних для Землі астероїдів, виявили в 900 тис. км. від нашої планети один такий "екземпляр". За попередніми оцінками астероїд, що отримав позначення 1996 JA1, мав розміри від 300 до 500 метрів у діаметрі. 19 травня цей "небесний бродяга" промайнув на відстані 450 тис. км. від Землі, тобто трохи більше відстані від Землі до Місяця.

Виходячи з тривожних фактів, описаних вище, астрономічна громадськість 16 червня 1996 провела конференцію "Астероїдна небезпека-96", що збіглося з 250-річчям з дня народження італійського астронома Джузеппе Пиацци. Конференція тривала 4 дні і зібрала не тільки астрономів і математиків, але і розробників космічної техніки. Було заслухано безліч доповідей, які розкривають проблеми виявлення небезпечних астероїдів, стеження за ними та протидії їх можливого зіткнення.

1997 рік. Виявлено потенційно небезпечний астероїд 1997XF11. Це було останньою краплею для NASA, і американське космічне агентство заснувало нову службу NEOPO (Near-Earth Object Program Office - Управління програмою навколоземних об'єктів), яка буде координувати роботу з пошуку і спостереження за потенційно небезпечними космічними об'єктами. Служба NEOPO сподівається виявити до 90% з 2000 астероїдів і комет діаметром більше 1 км, які можуть підходити близько до Землі. Ці об'єкти досить великі, щоб викликати глобальну катастрофу, але помітити на небі їх дуже складно. Тому пошук небезпечних комет і астероїдів має об'єднати зусилля багатьох обсерваторій і космічних агенств. Так що ж? Будемо захищатися?

Астероїд 1999 AN10 був відкритий в 1999 році за допомогою автоматичного телескопа LINEAR. Коли Андреа Мілані (Пізанський університет, Італія) і його колеги визначили параметри його орбіти, виявилося, що протягом 600 років астероїд буде досить часто пролітати повз Землю, а в 2039 існує навіть небезпека зіткнення, правда, дуже маленька - приблизно ОДИН ШАНС З МІЛЬЯРДА!

Так що зіткнення в 2039 нам не загрожує, але на зміну йому прийшли дві нові чорні дати: одна в 2044, другий у 2046 році. Шанси на зіткнення у 2046 році є досить малі - один з п'яти мільйонів. Але от імовірність того, що мала планета виявиться на орбіті, що веде до зіткнення в 2044, за розрахунками в десять разів вище - 1:50000. Служителі преси підхопили з цього повідомлення те, ЩО ЇМ БУЛО ПОТРІБНО, тобто те, що АСТРЕОІД МОЖЕ ВПАСТИ наЗемле (!), забувши, природно, вказати ймовірність такої події і роздули сенсацію до вселенських масштабів. Кричущі заголовки на кшталт "Апокаліпсис гряде!" або "Кінець світу близько!" змусили міцно похвилюватися населення країн цивілізованого світу. Але не будемо забувати про історію з астероїдом Ікар, який "повинен був" впасти в Індійський океан.

А ось цікава схема, складена любителем астрономії В. С. Гребеннікова з м. Новосибірська. Він накреслив подібність мішені, в центрі якої - наша рідна планета, і 8 кіл навколо неї через кожні 100 тис. км. У потрібне місце поставив Місяць, а потім як би пальнув у цю мішень десятком картечин-астероїдів, що промайнули повз нас за даними в Звіздар (1996 р., № 9) і "Науці і життю" (1995 р., № 5). Сама ближня точка на схемі, це болід вагою близько тисячі тонн, який "просвистів" серед білого дня над США 10 серпня 1972 настільки полого до "горбу" земної кулі, що не впав, а на висоті всього 58 км "отпружінілся" від щільної земної атмосфери і понісся в космос. Пофантазувавши, можна подумати "хтось" пристрілюється і досить успішно метає сюди величезні смертоносні брили, і точність метання, "купчастість бою" у порівнянні з 1937 роком начебто зросла ... Однак, знову ж таки, слід зауважити, що активно стежити за такими астероїдами астрономи стали лише в останнє десятиліття. З відомих "розрахункових" астероїдів найбільшу небезпеку становить Ерос - глиба 40х14 км., Що може через ПІВТОРА МІЛЬЙОНА РОКІВ наробити побільше бід, ніж "дінозавровая зима".

Поглянувши на цю схему, у користувачів сайту, мабуть, тимчасово загубиться віра у "світле майбутнє" людства.

Так що ж? "Їж ананаси, рябчиків жуй, день твій останній ..." ну і так далі. Гнітюча картина, намальована автором, схеми, а також таблиця зближень, вражає, але не більше того!

Досить лякати недосвідченого користувача кінцем світу. Подивимося на астероїдну небезпека більш оптимістично.

Планети - крихти

Ми розповіли про планети сонячної системи. Але 9 планет і 86 супутників, про які ми говоримо, - це не все. У планетної системи є ще безліч дуже невеликих, але самостійних тел. Їх називають малими планетами або астероїдами. 1 січня 1801 італійський астроном Піацці знайшов на небі маленьку зірочку, яка, як він встановив, повільно пересувалася серед зірок. Ясно, що це була невідома до того планета. Коли визначили її шлях, то виявилося, що він лежить між шляхами Марса і Юпітера, тобто в зоні сонячної системи, здавалося б давно вивченої і добре знайомою. Дивне це було відкриття! Дивно було й те, що нова планета, яку назвали Церерою, була так мало помітна: адже вона була ближче Юпітера і трохи далі Марса! Доводилося зробити висновок, що це якесь невелике небесне тіло

Вченим знову довелося здивуватися, коли через рік, у 1802 р., знайшли ще одну планету - Палладу, шлях якої теж проходив між орбітами Марса і Юпітера. У 1804 р. там же виявили третю планету - Юнону, в 1807 р. четверту - Весту. Отже, виявилося, що між коліями Марса і Юпітера рухається кілька якихось маленьких небесних тіл

Пізніше, починаючи з кінця першої половини XIX ст., Такі планети стали відкривати все в більшому числі. Знахідки стали особливо частими, після того як для пошуків застосували фотографію. Дуже багато планет відкрили співробітники Сімеїзькій обсерваторії в Криму. Російські астрономи С. І. Білявський і Г. М. Неуймін відкрили близько сотні малих планет. Тепер таких планет відомо більше 1600

Чимало треба потрудитися, щоб вивчити таку силу-силенну небесних тіл. Адже для кожної планети потрібно визначити її шлях, відстань від Сонця, час обороту навколо Сонця. Потрібно на кожен рік обчислити положення малої планети на небі, щоб астрономи могли знову знайти її і сфотографувати. Цим важливою справою займаються в Інституті теоретичної астрономії Академії наук у Петербурзі. Головну частину роботи там виконують комп'ютери

У кожної малої планети, або астероїда, є свій номер і назву. Спочатку, поки астероїдів знали небагато, їх, як і великі планети, називали іменами богів чи богинь з давньоримських міфів. Потім таких імен не вистачило, і тепер астероїди називають звичайними жіночими іменами, а також іменами міст, країн і вчених. Так, серед планет є Ганна і Віра, Москва і Казань, Вірменія та Італія, Коперник і Ньютон. Є планета, названа Владіленой

Не всі малі планети рухаються весь час між Марсом і Юпітером. Деякі перетинають орбіту Марса і навіть орбіти більш близьких до Сонця планет. Мала планета № 1566 - Ікар - підходить іноді до Сонця навіть ближче, ніж Меркурій

Найбільша з малих планет - Церера має поперечник до 770 км, самі дрібні - неправильні брили діаметром близько 1 км

Наша планетна система - не єдина. У нескінченному Всесвіті є багато інших зірок, оточених планетами, які за допомогою сучасних телескопів ми ще не можемо безпосередньо спостерігати. Але недалеко той час, коли людство опанує такими потужними засобами спостереження, що його погляду відкриються багато інших планетні світи

Найбільший з астероїдів - Церера - має діаметр 933 км, діаметр Паллади 490 км, Вести - 380 км (знімок ліворуч), Юнони - 170 км. Праворуч один зі знімків астероїда 253 Матильда, отриманих кораблем NEAR 27 червня 1997. Це один з небагатьох астероїдів, досліджених на сьогоднішній день так близько

Деякі астероїди звертаються навколо Сонця по дуже витягнутих орбітах. Далі всіх перебуває Гідальго - на відстані 5.7 астрономічних одиниць. Ближче всіх до Сонця підходить Ікар - на відстань всього 28 млн. км

Астероїди класифікують за їхніми спектрами (і, отже, їх хімічним складом) і альбедо: до типу С, що включає в себе більш ніж 75% відомих астероїдів, відносять найбільш темні астероїди з альбедо <0.065, подібні за відбивним властивостями з вуглисті хондрити. До типу S (17% астероїдів) відносять астероїди з альбедо від 0.065 до 0.23, що мають властивості кам'янистої речовини з невеликою кількістю металів (Н-хондрити). Ті ж значення альбедо у астероїдів класу М, але вони виявляють поляризаційні властивості, характерні для металів

Більшість астероїдів звертається навколо Сонця по орбіті між Марсом і Юпітером. Орбіти деяких лежать за орбітою Юпітера, є також і такі астероїди, чиї орбіти розташовуються ближче до Сонця, ніж Земля (наприклад, Ікар)

Різниця між кометами та астероїдами кілька спірно. Основна відмінність, здається, полягає в тому, що комети мають більш витягнуті орбіти

Aстероіди іноді також називають малими планетами або планетоїдами

Загальні уявлення про формування планет, комет і астероїдів

Загальні уявлення про формування планет, комет і астероїдів

Сучасні спостережні дані про фізико-хімічному складі планет і кометно-астероїдному компоненті дозволяють запропонувати наступний найбільш ймовірний сценарій їх утворення в процесі формування Сонця і самої сонячної системи

Близько 10 млрд. років тому протозвездное хмара, з якого згодом народилося Сонце і планети, являло собою квазісферіческое утворення, що складається на 75% з водню і 25% - з гелію-4, а на частку всіх інших елементів припадала лише незначна частина маси хмари . Тим не менш, незважаючи на відносно малий внесок у щільність протозвездной матерії, роль цих важких елементів була визначальною в динаміці охолодження речовини. Фізикам і хімікам добре відомий той факт, що чим вище атомний номер хімічного елемента, тим легше збуджується його електронна оболонка. Це порушення супроводжується висвічування квантів електромагнітного випромінювання, що забирають енергію, витрачену на порушення атома. Власне, цей механізм визначає тепловий режим протосонячній хмари, приводячи до зменшення його температури

Поряд з охолодженням, протосонячній хмара стискається під дією власної гравітації речовини, що супроводжується наростанням щільності в центрі хмари. Зростання щільності призводить до розігрівання центральній частині хмари до надвисоких температур, коли можливо "включення" реакцій термоядерного синтезу елементів. При цьому між гравітацією і тиском речовини в центральній частині хмари встановлюється баланс, що характеризує першу фазу формування нашого Сонця

А що в цей період відбувається на періфіріі протосонячній хмари? Численні розрахунки і комп'ютерні експерименти дозволяють зробити висновок про те, що на фазі формування ядра зовнішні області хмари мають складну багатофазну структуру

Перш за все, в області ядра виникає зона акреції (натекания) навколишнього речовини на центральне утворення, що приводить до збільшення його маси. Виділяється в результаті стиснення ядра енергія формує область сильної іонізації, що розширюється до периферії хмари. Під дією випромінювання речовина "видувається" до периферії і збирається в щільну оболонку - пиловий кокон, що тягнеться аж до зовнішньої межі хмари. При цьому відносно слабке обертання протозвездой хмари на початку стиснення, у міру формування щільної центральної зони буде уси-лива і приводити до сплющиванию всієї системи в тороідальному освіта

Комп'ютерне моделювання дозволяє виділити декілька характерних етапів цього процесу. На першій (1) фазі баланс між гравітацією, тиском і обертанням речовини призводить до утворення спочатку товстого, а потім все більш уплощаются диска. Далі в диску відбувається фрагментація речовини на згустки пилу (2-3). Через приблизно мільйон років пилові згустки злипаються в компакті тіла астероїдних розмірів з близьким до пиловим фізико-хімічними состававом (4). Після цього приблизно ще 100 млн. років рій астероїдів відчуває інтенсивне перемішування, що супроводжується дробленням більш великих об'єктів і об'єднанням (слипанием) дрібних. На цій фазі (5), власне і формуються зародки планет земної групи - Меркурія, Венери, Марса і Землі. Після цього, приблизно ще за 200 млн. років (6) сформувалися планети групи Юпітера, аккреціровав на себе газ, що не ввійшов в менш масивні планети земної групи. І, нарешті, ще через 1 млрд. років утворюються самі віддалені від Сонця планети - Нептун і Плутон, завершальні процес формування сонячної системи як цілого

З цього сценарію стає ясно, що астероїди і комети - це залишки рою протопланетних тіл, причому астероїди - це кам'янисті освіти внутрішньої околосолнечной зони, породила планети земної групи, а комети - це кам'яно-крижані освіти, генетично пов'язані із зоною планет-гігантів. Але найбільш примітно, що в процесі формування планет групи Юпітера, планети-гіганти Юпітер і Сатурн виконали роль своєрідних "чистильників" сонячної системи, своїм гравітаційним полем викинувши малі Протопланетні згустки на далеку периферію сонячної системи. Таким чином, сонячна система опинилася оточена роєм кам'яно-крижаних тіл, що простирається на відстані від 20000 до 200000 радіусів орбіт Землі навколо Сонця (як не здивуватися "спеціальної" підготовці Землі для зародження на ній біологічного життя і як не здивуватися преклонінню древніх не тільки Сонця, але і Юпітеру!)

Цікаво, що ще в 1950 році видатний голландський астроном Ян Оорт, аналізуючи орбіти руху 19 довгоперіодичних комет, задовго до епохи комп'ютерного моделювання та безпілотної місії до комети Галлея, висловив припущення про необхідність існування коментного поясу на периферії Сонячної системи. За минулі майже 50 років список відомих комет збільшився практично на порядок, а їх траєкторії чудово узгоджуються з уявленнями про існування кометної пояса. Далі, слідуючи традиції, цей кометний пояс сонячної системи ми будемо називати "хмарою Оорта"

Наскільки ж масивно хмара Оорта? За сучасними даними його маса виявляється вельми невелика - приблизно 10% маси Землі припадає на сто мільярдів ядер комет. Звідси легко визначити масу "типового" кометного ядра - близько ста мільярдів тонн, хоча у світі комет існують як "карлики" (масою до мільярда тонн), так і "гіганти" (до ста тисяч мільярдів тонн!). Однак і "карлики" і "гіганти" рухаються в сонячній системі по еліптичних орбітах, у повній відповідності до законів механіки і теорії гравітації. Ці ж закони передбачають, що орбіти комет є стійкими, тобто подібно планет, ядра комет здійснюють свій кругообіг на периферії сонячної системи в хмарі Оорта. Але тоді чому ж ми зустрічаємо їх у внутрішніх областях сонячної системи? Для відповіді на це питання нам потрібно зробити наступний крок у розумінні пристрою сонячної системи та її місця в нашій Галактиці.