ГлавнаяАстрономияПояс астероидов

Астрономия - это интересно

Вселенная
Солнечная система
Земля
Луна
Солнце
Планеты Солнечной системы
АСТЕРОИДЫ
· Пояс астероидов
· Наблюдение астероидов
· Как дают названия астероидам
· Происхождение астероидов
· Земля и астероиды
· Пояс Койпера
Кометы

Онлайн тесты по ЕГЭ

Пояс астероидов


"Природа не терпит пустоты" - это изречение во все времена воспринималось как истина, не требующая доказательств. Легко представить себе удивление астрономов, когда после появления коперникианской системы мира между орбитами Марса и Юпитера был обнаружен... неестественный разрыв.

В самом деле, среднее расстояние между орбитами Меркурия и Венеры составляет 50 млн км, между орбитами Венеры и Земли - 41 млн км, между орбитами Земли и Марса - 78 млн км, а дальше до орбиты Юпитера простирается "пустая зона", в семь раз более широкая - 550 млн км! На нее еще в 1596 году обратил внимание великий "законодатель неба" Иоганн Кеплер. В своей книге "Тайны космографии" он высказал догадку, что в этом промежутке должна находиться неизвестная планета. Обширная область мирового пространства, считал он, не может быть пустой.

Астероиды (греч. asteroeideis — звездоподобные), малые планеты, обращающиеся вокруг Солнца между орбитами Марса и Юпитера. Термин «астероид» предложил в 1802 У. Гершель, поскольку в телескопы того времени астероиды выглядели как звезды, в отличие от планет, которые были видны в форме дисков.

Иногда астероидами называют все малые планеты, в таком случае пояс астероидов именуют «главным» поясом астероидов. Это обозначение было популярным до обнаружения пояса Койпера и Кентавров, однако сейчас оно некорректно с технической точки зрения, поскольку в поясе Койпера находятся тела, значительно превосходящие по размерам крупнейший астероид, а число объектов, его составляющих, по предварительным оценкам, на несколько порядков превосходит число «главных» астероидов.

По цвету, отражающей способности, спектральному классу и другим параметрам астероиды делятся на три класса — C-типа (углеродистые), S-типа (кремнистые) и M-типа (металлические). Астероиды C-типа содержат много углерода, поэтому они имеют сравнительно темную поверхность; около 75% всех астероидов принадлежат этому типу. Астероиды S-типа состоят из смеси железоникелевой руды и силикатов, и, наоборот, очень яркие. Таких астероидов около 17%, остальные же астероиды представляют собой M-тип и состоят в основном из железа и никеля.

Первый из открытых и самый крупный астероид — Церера, единственный астероид сферической формы, его экваториальный диаметр равен 975 км. Крупнейшие астероиды — Веста, Паллада, Гигея, Сильвия, Давида, Камилла, Интерамния, Европа и другие. Известно несколько десятков астероидов, по размерам превосходящим 100 км. Всего же астероидов зарегистрировано около ста тысяч (сентябрь 2005).

Со времен Кеплера ученые не раз возвращались к поискам закономерностей в планетных расстояниях. Наконец в 1766 году малоизвестный профессор физики из Виттенберга Иоганн Тициус (1729-1796) нашел, что относительные расстояния планет от Солнца можно определить по формуле:

R = 0,4 + 0,3 - 2n

где n - число, принимающее значения: - 0, 1, 2, 3, 4, 5 и так далее. В порядке шествия планет для Земли n=1.

Мерк-й	- 	0,39	0,4
Венера	0	0,72	0,7
Земля	1	1,00	1,0
Марс	2	1,52	1,6
-	3	-	2,8
Юпитер	4	5,20	5,2
Сатурн	5	9,55	10,0
Уран	6	19,22	19,6
Нептун	7	30,11	38,8
Плутон	8	39,54	77,2

Как видим, после Марса идет расстояние 2,8 а. е., на котором планеты нет. И немецкий астроном Иоганн Воде предсказал на этом расстоянии существование неизвестной планеты, совершаю щей полный оборот вокруг центрального светила за 4,5 года.

13 марта 1781 года Уильям Гершель неожиданно открывает далекий Уран. Его расстояние от Солнца оказалось очень близким к тому, которое получилось по формуле, предложенной Тициусом. Теперь уже можно было не сомневаться в том, что правило Тициуса-Боде отражает некоторые закономерности в строении нашей планетной системы. А это означало, что между орбитами Марса и Юпитера действительно должна существовать неизвестная планета с радиусом орбиты, близким к 2,8 а. е. Следовало заняться ее поисками. Для этого была образована группа из 24 астрономов, получившая шутливое название "отряд небесной полиции".

1 января 1801 года, когда на Земле встречали первый Новый год XIX столетия, итальянский астроном Джузеппе Пиацци (1746-1826) был не в кругу друзей за праздничным столом, а у телескопа. Он уже давно занимался составлением нового звездного каталога и в ту памятную ночь наблюдал звезды в зодиакальном созвездии Тельца.

На следующую ночь астроном заметил, что одна из звезд, отмеченных им накануне, заметно переместилась к западу. Следовательно, это была не звезда, а какое-то небесное тело, принадлежащее нашей Солнечной системе.

Шесть недель следил Пиацци за странным объектом. У него не было ни заметного диска, которым должна обладать планета, ни туманного вида, характерного для комет... Но тут наблюдения были прерваны болезнью, а когда Пиацци выздоровел, он уже не смог отыскать свой объект среди множества звезд и, казалось, потерял его навсегда.

На помощь пришел Карл Гаусс (1777-1855), ставший впоследствии знаменитым математиком. Он разработал новый точный способ определения орбит небесных тел (планет, комет) все го по трем наблюдениям и вычислил орбиту затерявшегося объекта. Судя по круговому характеру орбиты, это была какая-то планета. Но самое интересное заключалось в том, что двигалась она между орбитами Марса и Юпитера, то есть как раз там, где ее недоставало. Ее среднее расстояние от Солнца составляло 2,8 а. е., что находилось в полном согласии с правилом Тициуса-Боде. Теперь никто не сомневался, что это была именно искомая планета. Гаусс предвычислил дальнейший видимый путь новой планеты среди звезд. Согласно вычислениям получалось, что долгое время она будет скрываться в солнечных лучах и лишь осенью 1801 года снова станет видна.

Вторично она была обнаружена 7 декабря 1801 года.

По предложению Пиацци новая планета получила имя Цереры - древнеримской богини плодородия и земледелия, считавшейся покровительницей Сицилии. Но Церера слишком мала, о чем свидетельствует слабость ее блеска. Даже в периоды сближений с Землей ее нельзя было увидеть без телескопа, а ее диск не удается рассмотреть в самые лучшие телескопы. Словом, Церера обманула надежды астрономов. Они искали большую планету, а открыли малую.

Немецкий врач и астроном Генрих Вильгельм Ольберс (1758-1840) внимательно следил за движением Цереры и 28 марта 1802 года недалеко от нее заметил еще одну слабую незнакомую звездочку. Так была открыта еще одна малая планета - Паллада, которая двигалась по орбите, сходной с орбитой Цереры. "А не являются ли они обломками более крупной планеты?" - предположил астроном. И он решил проверить свою гипотезу.

Если между Марсом и Юпитером действительно существовала планета, распавшаяся на куски, то по законам небесной механики ее обломки время от времени должны проходить через точку, где некогда произошла катастрофа. Произведя расчеты, Ольберс принял решение искать их не по всему небу, а в окрестностях двух диаметрально противоположных точек небесной сферы: в созвездии Девы и в созвездии Кита.

Третья малая планета действительно была открыта в созвездии Кита. Ее нашел 1 сентября 1804 года Карл Людвиг Гардинг (1765-1834), наблюдавший в обсерватории Иоганна Шрётера в Лилиентале, близ Бремена. Планету посвятили римской богине Юноне. Сам же Ольберс три года вел поиски в созвездии Девы. 29 марта 1807 года они увенчались успехом: была открыта четвертая малая планета - Веста. Это единственная из всех малых планет, которую в периоды сближения с Землей можно наблюдать невооруженным глазом, как слабую звезду шестой звездной величины.

Во второй половине XIX века астероиды стали открывать ежегодно, а к 1890-му в каталоге их насчитывалось уже более 300!

В 1891 году 28-летний немецкий астроном, профессор Гейдельбергского университета Макс Вольф (1863-1932) для поисков карликовых планеток впервые применил фотографию. Фотографирование довольно широкой полосы звездного неба, тянущейся вдоль эклиптики, производилось с помощью телескопа-рефрактора, который гидировался по звездам. В результате звезды получались на пластинке точками. Астероид же за время длительной экспозиции (выдержки) успевал заметно сместиться и получался в виде короткого штриха (с развитием фотографического метода наблюдений стали изготовлять специальные телескопы-астрографы, о них уже рассказывалось выше, в главе "Как астрономы изучают Вселенную"). По длине и направлению штриха можно было приблизительно определить, куда и с какой скоростью движется астероид, где его следует искать в ближайшие ночи. В том же 1891 году Вольф открыл фотографическим методом первый астероид - Бруцию. В каталоге он числится под номером 323. До этого с помощью визуальных телескопических наблюдений было открыто 322 астероида. Всего же визуально удалось открыть 343 новых астероида.

С применением фотографии открытия астероидов посыпались буквально как из рога изобилия. Большинство из них (около 98%) движутся между орбитами Марса и Юпитера. Здесь они образуют своеобразный пояс астероидов. Вследствие притяжения больших планет, особенно Юпитера, орбиты астероидов подвержены хотя и медленным, но постоянным изменениям. Поэтому их траектории представляют собой, вообще говоря, незамкнутые витки, лежащие друг около друга. Но при тесных сближениях с планетами орбиты астероидов могут меняться почти непредсказуемо.

Все известные нам астероиды движутся вокруг Солнца в ту же сторону, что и большие планеты, то есть против часовой стрелки (при наблюдении со стороны северного полюса эклиптики). И хотя их орбиты более вытянуты, нежели орбиты больших планет, большинство астероидов обращается по орбитам, мало отличающимся от круговых. Большие планеты, как известно, движутся почти в одной плоскости. Лишь у Меркурия и Плутона наклоны орбит равны 7 и 17 градусам соответственно.

У астероидов среднее значение наклонов их орбит к плоскости эклиптики около 10 градусов. В отдельных же случаях, как, например, у Бетулии (№ 1580), наклон орбиты достигает 52 градусов. Даже у такой крупной малой планеты, как Паллада (№ 2), наклон орбиты составляет около 35 градусов. Отсюда можно сделать вывод, что пояс астероидов представляет собой вовсе не кольцо, а огромный тор (баранку), заполненный астероидами разных размеров. И хотя они движутся в одну и ту же сторону (со скоростями порядка 20 км/с), но по слегка различным направлениям, что неизбежно приводит к столкновениям астероидов и их дроблению на более мелкие фрагменты, а иногда даже к самым настоящим катастрофам. Не случайно астрономы называют пояс астероидов каменоломней Солнечной системы.

В феврале 1906 года Макс Вольф открыл необычный астероид № 588 Ахилл. Его необычность состоит в том, что он обращается вокруг Солнца почти по орбите Юпитера. Этот астероид "пристроился" вблизи одной из так называемых либрационных точек Юпитера, расположенных на одинаковом расстоянии от Солнца и от Юпитера. Позже вблизи этих точек - гравитационных ловушек полей тяготения Солнца и Юпитера - были открыты и другие малые планеты. Все они получили названия в честь героев Троянской войны ("греки" и "троянцы"), и поэтому в астрономической литературе их называют "троянцами". Астероиды-"греки" опережают Юпитер на 60 градусов, а астероиды-"троянцы" следуют на таком же угловом расстоянии позади планеты-гиганта. Другими словами, расположение этих астероидов в пространстве таково, что вместе с Солнцем и Юпитером они постоянно образуют два равносторонних треугольника.

В астрономической литературе либрационные точки называются еще точками Лагранжа. Дело в том, что еще задолго до открытия первых астероидов, во второй половине XVIII века, знаменитый французский математик, механик и астроном Жозеф Луи де Лагранж (1736-1813) математически доказал, что в системе трех гравитирующих тел (Солнце-планета-астероид) существует пять точек, в которых силы, действующие на малое небесное тело, уравновешиваются. В двух из этих точек, расположенных на орбите планеты и образующих с Солнцем и планетой два равносторонних треугольника, положение астероида является устойчивым. Сам Лагранж не верил, что нечто подобное существует в природе, но природа оказалась более многообразной, чем думал ученый.

Малые планеты Цецера, Паллада и Веста, открытые первыми, оказались и самыми крупными. Их диаметры - 1025, 608 и 538 км соответственно. Только 30 планеток имеют средние поперечники более 200 км, а размеры преобладающего большинства не более одного километра. По оценкам специалистов, астероидов с поперечником до 100 метров - около 300 тыс.

Итак, "охотясь" за астероидами, астрономы обнаружили их в окрестностях орбиты Юпитера. А орбита астероида № 944 Гидальго, открытого в октябре 1920 года, оказалась чуть ли не самой большой и очень вытянутой. Так, афелий орбиты Гидальго расположен на таком же расстоянии от Солнца, как Сатурн.

В последние годы были открыты еще более далекие объекты. Орбиты же других астероидов, напротив, заходят внутрь орбиты Марса - они могут приближаться к Земле и к Солнцу. Таким образом, пояс астероидов вовсе не ограничивается орбитами Марса и Юпитера, а простирается в Солнечной системе значительно шире.

Коротцев О.Н.

В начало страницы