Астероиды представляют собой небесные тела, которые были образованы за счет взаимного притяжения плотного газа и пыли, вращающихся по орбите вокруг нашего Солнца на раннем этапе его формирования. Некоторые из таких объектов, вроде астероида , достигли достаточной массы, чтобы сформировать расплавленное ядро. В момент достижения Юпитера своей массы, большая часть планетозималей (будущих протопланет) была расколота и выброшена с изначального пояса астероидов между Марсом и . В эту эпоху сформировалась часть астероидов за счет столкновения массивных тел в пределах воздействия гравитационного поля Юпитера.
Классификация по орбитам
Астероиды классифицируются по таким признакам как видимый отражения солнечного света и характеристики орбит.
Согласно характеристикам орбит астероиды объединяют в группы, среди которых могут выделять семейства. Группой астероидов считается некоторое число таких тел, характеристики орбит которых схожи, то бишь: полуось, эксцентриситет и орбитальный наклон. Семейством астероидов следует считать группу астероидов, которые не просто движутся по близким орбитам, но вероятно являются фрагментами одного большого тела, и образованы в результате его раскола.
Наиболее крупные из известных семей могут насчитывать несколько сотен астероидов, наиболее компактные же – в пределах десяти. Примерно 34% тел астероидов являются членами семей астероидов.
В результате образования большинства групп астероидов Солнечной системы, их родительское тело было уничтожено, однако встречаются и такие группы, родительское тело которых уцелело (например ).
Классификация по спектру
Спектральная классификация основывается на спектре электромагнитного излучения, который является результатом отражения астероидом солнечного света. Регистрация и обработка данного спектра дает возможность изучить состав небесного тела и определить астероид в один из следующих классов:
- Группа углеродных астероидов или C-группа. Представители данной группы состоят по большей части из углерода, а также из элементов, которые входили в состав протопланетного диска нашей Солнечной системы на первых этапах ее формирования. Водород и гелий, а также другие летучие элементы практически отсутствуют в углеродных астероидах, однако возможно наличие различных полезных ископаемых. Другой отличительной чертой подобных тел является низкое альбедо – отражающая способность, что требует использования более мощных инструментов наблюдения, нежели при исследовании астероидов других групп. Более 75% астероидов Солнечной системы являются представителями C-группы. Наиболее известными телами данной группы есть Гигея, Паллада, и некогда — Церера.
- Группа кремниевых астероидов или S-группа. Астероиды такого типа состоят в основном из железа, магния и некоторых других каменистых минералов. По этой причине кремниевые астероиды также называются каменными. Такие тела имеет достаточно высокий показатель альбедо, что позволяет наблюдать за некоторыми из них (например Ирида) просто при помощи бинокля. Число кремниевых астероидов в Солнечной системе составляет 17% от общего количества, и они наиболее распространены на расстоянии до 3-х астрономических единиц от Солнца. Крупнейшие представители S-группы: Юнона, Амфитрита и Геркулина.
Если судить по фильмам-катастрофам, астероиды можно считать главными врагами человечества наряду с вирусами, зомби и безответственными политиками. Десятки фильмов рассказывают о бедствиях, которые начинаются на Земле после столкновения даже относительно небольшим небесным телом. В неполный перечень входят цунами, землетрясения, изменения климата и другие не слишком полезные человеку явления.
Вероятность столкновения Земли с астероидом существует, но она, к счастью, крайне мала. Всё-таки Вселенную вообще и Солнечную систему в частности, правильнее представлять себе как пустое пространство, в котором крупные тела вроде планет, их спутников и астероидов попадаются очень редко. Показателен такой факт: несмотря на то, что в пространстве между Марсом и Юпитером открыты тысячи больших и малых небесных тел, космические аппараты пересекают эту зону не только без повреждений, но и без угрожающих сближений с астероидами.
Историю открытия астероидов в научно-популярной литературе обычно излагают, щадя учёных. Мол, Иоганн Тициус в 18-м веке рассчитал закономерность удаления планет от Солнца, а чуть позже его тёзка Боде вычислил, что между Марсом и Юпитером должна находиться планета. Астрономы начали её искать и в 1801 году таки обнаружили. С тех пор всё и началось…
В этой версии вся выглядит закономерно и красиво, но есть ряд нюансов. Формула Тициуса оказалась удачно подобранным эмпирическим сочетанием. Астрономы действительно искали первый астероид. Барон Ксавер даже создал для этих поисков небесную полицию. Двум дюжинам астрономов были выделены равные участки неба, в которых происходили происки.
Но открыл будущую Цереру вовсе не кто-либо из «небесных полисменов», а итальянец Джузеппе Пьяцца. Астроном не искал ничего нового – он составлял каталог звёзд, и в новогоднюю ночь 1801 года случайно наткнулся на быстро двигавшуюся точку. Мало того, Пьяцца сразу же потерял своё открытие, едва успев назвать новую, как он думал, планету, Церерой. Помог Карл Гаусс. С помощью математических вычислений он нашёл место, где нужно искать пополнение в Солнечной системе, и Цереру открыли заново. То есть открытие Пьяццы в какой-то мере похоже на открытие Колумбом Америки – оба искали не то, но значения этих открытий случайность никак не принижает.
Астероидов становится больше
С 1802 года в астрономическом сообществе шли два параллельных процесса. Астрономы открывали множество новых астероидов, параллельно дискутируя об их статусе и происхождении. Их предлагали считать малыми планетами, изобрели даже точный, но не звучащий термин «зенареиды» («находящиеся между Юпитером и Марсом»). Но победило ныне используемое название. Оно было нейтральным – «астероидом» можно назвать любое тело, независимо от его относительного размера, происхождения, состава и орбиты. А практические поиски привели к тому, что в Солнечной системе обнаружено уже порядка 300 тысяч астероидов.
Самые большие астероиды
Понятно, что в гигантском количестве открытых астероидов подавляющее большинство составляют небольшие объекты. Все почести, в том числе и собственные имена, достаются крупным астероидам. Если брать во внимание размеры, перечень самых крупных астероидов будет примерно таким:
10. Евфросина
Астероид Евфросина, несмотря на близость к Земле и большой размер, даже с самого короткого расстояния трудно рассмотреть с Земли – из-за большого количества углерода в составе он очень тёмный. Астероид диаметром 256 километров движется по орбите, близкой к вертикальной к плоскости эклиптики, и завершает оборот вокруг Солнца за 5,6 года.
Гектор был открыт в 1907 году, но из-за большого расстояния от Земли (он находится ближе к Юпитеру) и низкой отражающей способность толком рассмотреть его смогли только в 21-м веке. Оказалось, что астероид с максимальной длиной 370 километров по форме похож на фасоль или гантель, причём две его массивные части может соединять только гравитация.
Чтобы облететь Солнце, Гектору требуется почти 12 лет. При этом скорость собственного вращения близка к скорости других астероидов и составляет меньше 7 часов.
8. Сильвия
Строго говоря, Сильвия это не одиночный астероид, а система с двумя спутниками – Ромулом и Ремом. Да и главный астероид это, скорее всего, не монолит, а собранные вместе гравитацией мелкие камни – у Сильвии слишком мала средняя плотность.
Система Сильвии делает оборот вокруг Солнца за 6,5 лет, а вокруг своей оси чуть дольше, чем за 5 часов. В ходе движения по орбите размер Сильвии может изменяться на 10%.
7. Давида
Этот астероид пришлось слегка переименовать в угоду традициям. Открывший его американец Раймонд Дуган дал своему открытию имя Дэвид в честь профессора Дэвида Тодда. Но была традиция давать астероидам женские имена, и название было скорректировано.
С помощью крупнейших на тот момент телескопов, расположенных на Гавайях, не только определили размер Давиды (минимум 231 километр), но и разглядели на поверхности огромный кратер. Характерно, что в ходе расчётов массы Давиды результаты давали двукратный разброс. Год на этом астероиде длится 5,6 лет, а сутки чуть больше 5 часов.
6. Европа
Астероид Европа легче своих коллег по группе крупных астероидов. Это позволило астрономам предположить, что он состоит из пористых веществ. А из-за слабого блеска считается, что это соединения, содержащие углерод.
Астероид диаметром 302,5 километра вращается по вытянутой орбите. Разница в расстоянии до Солнца колеблется от 413 до 512 млн. километров. Сутки на Европе длятся 5,6 часа, а год – 5,5 земных.
Этот астероид до сих пор остаётся большой загадкой. Известно, что диаметр его составляет 326 километров, оборот вокруг Солнца Интерамния делает за 5,4 года, а сутки длятся почти 8 часов. Однако из-за удалённости и очень тёмной поверхности никаких сведений о составе астероида астрономы не имеют. Даже общие физические сведения были получены не прямыми наблюдениями, а во время покрытия Интерамнией яркой звезды.
Астероид, названный в честь богини здоровья, был открыт довольно поздно – в 1849 году. Гигея довольно сильно, по сравнению с другими крупными астероидами, удалена от Земли, а поверхность её отражает мало света.
Год на Гигее, имеющей диаметр 407 километров, длится 5,5 земных лет, а вот сутки на три часа длиннее земных.
Паллада занимает среди астероидов третье место по размеру, и второе по времени открытия – Генрих Ольберс обнаружил её в 1802 году. Долгое время ей принадлежало второе место в обеих категориях, но после уточнений Паллада стала третьей.
Диаметр Паллады составляет 512 км. Она вращается по наклонённой и сильно вытянутой в овал орбите, поэтому год на ней длится более 4,5 земных лет.
Занимающая второе место среди астероидов Веста обошла Палладу в размерах совсем незначительно – её диаметр в среднем составляет 525 километров, а максимальное его значение – 573 километра (Веста имеет довольно неправильную форму).
На поверхности астероида много глубоких кратеров, в том числе и кратер Реясильвия, диметр которого сопоставим с диаметром самой Весты. В центре кратера на 22 километра ввысь вздымается гора. Учёные до сих пор не знают, как астероид пережил удар столь чудовищной силы.
Вес Весты показывает, что её ядро состоит из металлов. Возможно, в будущем астероид, который сейчас вращается вокруг Солнца со скоростью один оборот за 42 земных месяца, станет источником сырья для земной металлургии.
Самый большой астероид официально имел такой статус до 2006 года. Открытая Джузеппе Пьяцца Церера, 200 лет просуществовав как астероид, стала малой планетой. Так решил Международный астрономический союз. Однако при всём уважении к голосованию астрономов, до планеты Церера никак не дотягивает – её диаметр 950 километров, внушительный в компании астероидов, почти впятеро меньше Меркурия, ставшего после дисквалификации Протона самой маленькой планетой.
В отличие от мелких астероидов, Церера имеет почти правильную форму шара. Примерно на треть астероид состоит изо льда, остальное — руды, содержащие железо, и карбонаты. Год на астероиде, вращающемся вокруг Солнца между орбитами Юпитера и Марса, длится более 4,5 земных лет, а сутки короче земных — оборот вокруг своей оси Церера делает за 9 часов.
Астероидом в астрономии называется небесное тело небольших размеров, которое вращается по самостоятельной эллиптической орбите вокруг Солнца. Химический состав астероидов разнообразен. Большая часть подобных небесных тел представляют собой углеродистые объекты. Однако в Солнечной системе также существуют немалое количество кремниевых и металлических астероидов.
Пояс астероидов
В Солнечной системе между орбитами планет Марса и Юпитера расположилось огромное количество астероидов различного размера и формы. Это скопление небесных тел зовется поясом астероидов. Именно здесь расположены крупнейшие астероиды нашей системы: Веста, Церера, Гигея и Паллада. Стоит заметить, что с открытия Цереры началась история наблюдения и изучения астероидов.
Самые крупные астероиды
Веста
Это самый тяжелый астероид и один из крупнейших (второе место по величине). Небесное тело было обнаружено в 1807 году Генрихом Ольберсом. Интересно то, что наблюдать Весту можно невооруженным глазом. Астероид был назван Карлом Гауссом в честь древнеримской богини, покровительницы семейного очага.
Церера
Церера, носящая имя древнеримской богини плодородия, была открыта в 1801 году Джузеппе Пьяцци. Первоначально ученые полагали, что открыли еще одну планету, однако позже установили, что Церера – это астероид. Диаметр данного небесного тела составляет 960 км, что делает астероид самым крупным в поясе.
Гигея
Заслуга в открытии Гигеи принадлежит Аннибале де Гаспарису. В 1849 году он обнаружил в астероидном поясе крупное небесное тело, которое позже получило имя древнегреческой богини здоровья и благополучия.
Паллада
Этот астероид был открыт через год после обнаружения Цереры, благодаря наблюдениям немецкого астронома Генриха Ольберса. Паллада была названа в честь сестры древнегреческой богини войны Афины.
Опасность столкновения с Землей
Отметим, что в прошлом наша планета принимала на себя удары 6-ти астероидов, диаметром не менее 10 км. Об этом свидетельствуют огромные кратеры на поверхности Земли в различных странах. Самому древнему кратеру 2 млрд. лет, самому молодому – 50 тыс. лет. Таким образом, потенциальная опасность столкновения астероида с Землей всегда существует.
Ученые опасаются, что нечто подобное может произойти в 2029 году, когда гигантский астероид Апофис, названный так в честь древнеегипетского бога разрушения, будет проходить недалеко от нашей планеты. Впрочем, время покажет, столкнется астероид с Землей или благополучно минует ее.
Астероиды, или малые планеты, сильно уступают по своим габаритам таким телам Солнечной системы, как Земля, Венера и даже Меркурий. Однако их нельзя не считать полноправными «жителями» нашего кусочка Галактики.
Главный пояс
Астероиды Солнечной системы сосредоточены в нескольких зонах. Самая внушительная их часть размещается между орбитами Марса и Юпитера. Это скопление малых тел было названо Главным поясом астероидов. Масса всех размещающихся здесь объектов по космическим меркам ничтожно мала: она составляет всего 4% лунной массы. Причем определяющий вклад в этот параметр делают самые большие астероиды. И их движение, и движение их менее крупных собратьев, а также такие параметры, как состав, форма и происхождение, привлекли внимание астрономов еще в начале XIX века: Церера, ранее считавшаяся самым крупным астероидом, а сейчас относимая к числу карликовых планет, была открыта первого января 1801 года.
За Нептуном
Пояс Койпера, облако Орта и рассеянный диск стали рассматриваться и изучаться как места скопления большого числа малых небесных тел несколько позже. Первый из названных расположен за орбитой Нептуна. Он был открыт только в 1992 году. По оценкам исследователей, пояс Койпера значительно протяженнее и массивнее аналогичного формирования между Марсом и Юпитером. Малые тела, размещающиеся здесь, отличаются от объектов Главного пояса составом: метан, аммиак и вода здесь превалируют над твердыми горными породами и металлами, характерными для «жителей» Пояса астероидов.
Существование облака Орта сегодня не доказано, однако эта гипотеза соответствует многим теориям, описывающим Солнечную систему. Предположительно облако Орта, представляющее собой сферическую область, размещается за орбитами планет, на расстоянии примерно светового года от Солнца. Здесь расположены космические объекты, состоящие из аммиачного, метанового и водяного льда.
Область рассеянного диска несколько пересекается с поясом Койпера. Ученым пока не известно его происхождение. Здесь также размещаются объекты, состоящие из разных типов льда.
Сравнение кометы с астероидом
Для точного понимания сути вопроса необходимо развести два астрономических понятия: «комета» и «астероид». До 2006 года не было определенности относительно различий этих объектов. На генеральной ассамблее МАС в названном году за кометой и астероидом закрепились конкретные признаки, позволяющие более или менее уверенно относить каждое космическое тело к определенной категории.
Комета – это объект, перемещающийся по очень вытянутой орбите. При приближении к Солнцу в результате сублимации льда, расположенного вблизи поверхности, комета образует кому – облако из пыли и газа, которое растет по мере сокращения расстояния между объектом и светилом и часто сопровождается формированием «хвоста».
Астероиды комы не образуют и, как правило, имеют менее вытянутые орбиты. Те из них, что движутся по траекториям, схожим с кометными, считаются ядрами так называемых вымерших комет (вымершей или выродившейся кометой называют объекты, потерявшие все летучие вещества и не образующие поэтому кому).
Самые большие астероиды и их движение
Действительно крупных по космическим меркам объектов в Главном поясе астероидов очень мало. Большая часть массы всех тел, расположенных между Юпитером и Марсом, приходится на четыре объекта – это Церера, Веста, Паллада и Гигея. Первая до 2006 года считалась самым крупным астероидом, затем ей присвоили статус карликовой планеты. Церера – практически круглое тело с диаметром около 1000 км. Ее масса составляет примерно 32% от суммарной массы всех известных объектов пояса.
Самым массивным объектом после Цереры является Веста. По размеру из астероидов ее опережает только Паллада (после признания Цереры карликовой планетой). Палладу от остальных отличает и необычайно сильный наклон оси.
Гигея – четвертый по размеру и массе объект Главного пояса. Несмотря на свои габариты, она была открыта много позже нескольких менее крупных астероидов. Связано это с тем, что Гигея – очень тусклый объект.
Все названные тела вращаются вокруг Солнца в том же направлении, что и планеты, и не пересекают траекторию движения Земли.
Особенности орбит
Самые большие астероиды и их движение подчиняются тем же законам, что и перемещения остальных аналогичных тел пояса. Их орбиты постоянно испытывают воздействие со стороны планет, особенно ощутимое влияние оказывает гигант Юпитер.
По слабо эксцентричным орбитам вращаются все астероиды. Движение астероидов, подвергающееся воздействию Юпитера, проходит по несколько смещающимся орбитам. Эти смещения можно описать как колебание вокруг некоторого среднего положения. На каждое такое колебание астероид затрачивает до нескольких сотен лет, поэтому данных наблюдений на сегодняшний день не хватает для уточнения и проверки теоретических построений. Однако в целом гипотеза изменения орбит является общепринятой.
Результат смещения орбит – возрастающая возможность столкновений. В 2011 году были получены данные, позволяющее предположить, что в будущем могут столкнуться Церера и Веста.
Самые большие астероиды и их движение постоянно находятся под пристальным вниманием ученых. Особенности изменения их орбит и другие характеристики проливают свет на некоторые космические закономерности, которые в процессе анализа данных нередко экстраполируются и на объекты более крупные, чем астероиды. Движение астероидов изучают при этом и при помощи космических аппаратов, которые временно становятся спутниками тех или иных объектов. Один из них 6 марта 2015 года вышел на орбиту Цереры.
Одним из намечаемых направлений исследований космоса в НАСА является изучение астероидов. Что планируют искать на этих голых космических глыбах, какие тайны в себе таят эти безмолвные куски камня?
В настоящее время учеными достаточно хорошо изучены самые большие астероиды и их движение. Кратко рассказать об этих телах Солнечной системы невозможно (в настоящее время их обнаружено более семисот тысяч). Откуда же взялись и что представляют из себя астероиды?
Планета номер «четыре с половиной»
Уже в восемнадцатом веке астрономам были относительно хорошо известны масштабы и размеры Солнечной системы. Исследователи Тициус и Бозе обратили внимание, что линейка расстояний планет от светила укладывается в правильную математическую последовательность. Вот только в одном месте теория давала сбой. Четыре первые планеты: Меркурий, Венера, Земля и Марс соответствовали математической модели полностью, а затем…
Юпитер, пятая планета, занимала место шестой. Между Марсом и Юпитером не хватало еще одного небесного тела.
Планеты в Солнечной системе, не считая нашей звезды, тела самые большие. Астероиды и их движение были открыты и систематизированы позже. А в тот момент этот сбой в последовательности стал настоящим вызовом для астрономов.
Охота за планетой «№ 4 ½» проходила не без драматизма и увенчалась успехом в 1801 году. Итальянский ученый Пьяцци поздравил землян с Новым, 1801 годом, открыв 1 января первую маленькую планету, названную впоследствии в честь древнегреческой богини плодородия Церерой.
Несостоявшаяся планета или катастрофа вселенского масштаба
Практически следом был открыт второй астероид Паллада. Затем еще два: Юнона и Веста. Потихоньку определялась область системы, в которой расположены самые большие астероиды. Их движение наводило на мысль, что все они - части чего-то большого.
Так возникла теория о существовании древней планеты Фаэтон, вращавшейся по орбите, расположенной между планетами Марс и Юпитер, и разрушенной в результате некоего космического катаклизма.
Не упустили шанс и уфологи, куда ж без них. По их мнению, жители именно Фаэтона посещали нашу планету, являясь аборигенам в виде богов. Они и научили наших доисторических предков письму, математике и прочим наукам, ну и, естественно, построили древнеегипетские пирамиды.
А затем Фаэтон пал жертвой самих фаэтонян, заигравшихся с каким-то своим супероружием.
Однако поздние исследования, проведенные в том числе автоматическими межпланетными зондами НАСА, показали, что красивая теория, увы, несостоятельна.
По современным представлениям между Марсом и Юпитером вращаются остатки вещества протопланетного диска, которого не хватило для формирования полноценной планеты. Да и мощнейшее гравитационное поле гиганта Юпитера не позволило бы образоваться более или менее крупному небесному телу.
Плюс две малые минус одна большая
Первый открытый астероид Церера всегда выделялся среди остальных. В нем, как выяснилось позднее, сосредоточена треть массы всего пояса астероидов. При диаметре около 1000 км он - единственный «обитатель» пояса - имеет массу, достаточную для гидростатического равновесия (образования шарообразной формы).
Также имеется и геология, обусловленная погружением более тяжелых компонентов, а этим из космических тел могут похвастать только самые большие.
Астероиды и их движение подверглись пристальному изучению с появлением гигантских зеркальных телескопов, их стали открывать по нескольку тысяч в год. И чем быстрее росла их база, тем очевиднее становилась уникальность в астероидном поясе Цереры.
В 2006 году произошло событие, повысившее статус этого планетоида. Годом ранее были открыты несколько транснептуновых объектов, сопоставимых размерами с Плутоном, который до тех пор считался девятой планетой Солнечной системы.
Так, было решено лишить Плутон «звания» планеты. Отныне все подобные тела стали именоваться «карликовая планета». Под данное определение подошла и Церера. Таким образом, в солнечной семье стало больше на две карликовые планеты за счет одной полноценной и одного астероида.
Орбиты астероидов
Самое «оживленное» движение астероидов сосредоточено, как уже указывалось, между Марсом и Юпитером. Однако форма орбит большинства из них заметно отличается от орбит планет, движущихся по почти идеальным окружностям. Так, если второй по величине астероид Солнечной системы Веста имеет эксцентриситет орбиты 0,089 и постоянно находится в поясе, то, Эрос, например, движется иначе.
В высшей точке орбиты он находится, как ему и положено, в поясе астероидов, а затем, пересекая орбиту Марса, Эрос устремляется к Земле, не доходя до ее орбиты «каких-то» 20 млн километров.
Астероидом же с самой вытянутой траекторией считается 2005НС4. В дальней точке он «улетает» далеко за орбиту Марса, в перигелии же подходит к Солнцу в 7(!) раз ближе Меркурия.
Опасность для Земли
Таких космических «камешков» разных размеров, пересекающих орбиту Земли, а следовательно, теоретически способных врезаться в нас, множество. Это одна из причин, заставляющая ученых всех стран подробно изучать движение астероидов.
Основные сведения об орбитах самых крупных из них были получены много десятилетий назад. К счастью, среди них нет кандидатов на столкновение с нашей планетой в ближайшие несколько миллионов лет.
Этого, увы, не скажешь о более мелких космических телах размером от сотни метров и менее. Несмотря на то что количество открытых астероидов приближается к миллиону, астрономы постоянно обнаруживают новые и новые. К тому же пояс астероидов - довольно «перенаселенный райончик» Солнечной системы. Столкновения их друг с другом запросто могут резко изменить орбиту относительно небольшой скалы, как из пращи, направив ее в одну из планет.
Планеты сокровищ
Однако, похоже, что краткие данные о движении астероидов могут со временем начать появляться в новостях экономики. В последнее время интерес к их изучению обусловлен планами (пока, правда, весьма далекими) на разработку их в будущем как месторождений полезных ископаемых.
Так приблизительно подсчитано, что в недрах Эроса содержится редкоземельных металлов в несколько раз больше, чем добыла и использовала за всю свою историю человеческая цивилизация.
Однако для гипотетической разработки залежей золота и платины на поверхности космического тела желательно, чтобы там имелась хоть небольшая сила тяжести. Этим качеством обладают лишь самые большие астероиды. И их движение и стабильная, почти круговая орбита делают, например, Цереру и Весту, первыми кандидатами на освоение. Не исключено, что через пару-тройку сотен лет на Эрос будут летать молодые пары в свадебное путешествие, недаром же такое название ему придумали…