 |
Астронет: Е. М. Патрушев/УрГУ Астероид Эрос. Миссия космического аппарата NEAR-Shoemaker http://variable-stars.ru/db/msg/1176983/node3.html |
<< Введение | Оглавление | 2. Основной пояс астероидов >>
1. Основной пояс астероидов
1.1. Немного истории
Имена девяти больших планет солнечной системы запомнить легко Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон . Но кто в состоянии удержать в памяти около 10 тыс. имен малых планет астероидов? Да и зачем? Ведь большинство из них - просто летящие в пустоте скалы, все на одно лицо. Однако есть несколько астероидов, чьи имена хорошо известны любителям науки. Например, четыре крупнейших астероида открытых первыми в начале XIX в. - Церера, Паллада, Юнона и Веста. Или астероиды, названные в честь хорошо известных нам людей, скажем, Владилена (в честь Владимира Ильича) или Владвысоцкий (в честь Владимира Семеновича). В середине 1960-х годов у всех на устах был астероид Икар, весьма близко пролетевший от земли. А в 2000 году самым знаменитым астероидом, конечно, стал Эрос первая из малых планет, у которой появился свой искусственный спутник, космический зонд NEAR, созданный в США.
Теперь познакомимся с историей открытия астероида Эрос. В Берлине в конце XIX века основалось акционерное научное общество Урания , единственное в своем роде учреждение для распространения научных знаний. Уже в то время общество Урания имело прекрасную физическую и физиологическую лаборатории, геологическую и минералогическую коллекции и, наконец, астрономическую обсерваторию с отличным 12-дюймовым рефрактором. Директором общества акционеры выбрали известного астронома и блестящего популяризатора науки Вильгельма Мейера, автора переведенной на русский язык и изданной в 1902 г. книги Мироздание . В аудиториях Урании ежедневно происходили научные чтения, в ее лабораториях перед многочисленными посетителями демонстрировались физические опыты, а обсерватория была доступна всем желающим.
Так вот, именно в этой народной обсерватории Урания 13 августа 1898г. астроном К.Г.Витт открыл малую планету Эрос (Eros). Она оказалась 433-м астероидом, обнаруженным астрономами, но при этом совсем не рядовым: в перигелии своей орбиты он почти касается орбиты Земли. Все открытые ранее астероиды движутся значительно дальше от нашей планеты. По традиции того времени астероиду было дано мужское имя: Eros (имя греческого бога любви, сына Ртути и Венеры). Интересна и судьба самого Карла Густава Витта (1866-1946).Этот немецкий астроном не получил специального образования. Работая стенографистом в рейхстаге, он заочно окончил университет. С 1893г. начал работать в обсерватории Урании , в 1913 г. - стал ее директором, а в 1916 г. - профессором Берлинского университета. Кстати, Витт непросто открыл астероид Эрос , а с большим искусством использовал его наблюдения за его движением для уточнения расстояния от Солнца до Земли. Так что Эрос уже послужил астрономам в начале XX в., а теперь послужит и в его конце [10].
1.2. Пояс астероидов.
В 1772 году было опубликовано правило (не закон!) Тициуса-Боде, согласно которому средние расстояния больших планет от Солнца, выраженные в астрономических единицах, определяются эмпирической формулой
ak = 0.4 + 0.3 . 2k,
где k = 
, 0, 1, 2, ...
В то время было известно 6 больших планет (седьмая, Уран, была открыта Гершелем в 1781 году), но между орбитами Марса и Юпитера оказалось слишком большое свободное пространство, в котором по правилу Тициуса-Боде на среднем расстоянии 2,8 а.е. (при k = 3) должна была существовать еще одна планета (табл.1) .
|
Таблица 1. Сопоставление средних расстояний больших планет от Солнца с правилом Тициуса-Боде | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Большой планеты на этом расстоянии не оказалось. А в первую ночь XIX столетия, в ночь на 1 января 1801 года Джузеппе Пиацци в Палермо открыл первую малую планету, положившую начало поясу астероидов. В дальнейшем этот пояс стали называть главным. Среднее арифметическое больших полуосей нумерованных астероидов совпадает с числом в табл. 1 при k = 3.
Открытия малых планет сначала были единичными и редкими, но по мере уточнения звездных карт и каталогов, совершенствования наблюдательной и вычислительной техники становилось больше.
В настоящее время (на декабрь 2000 года) известно 19910 нумерованных малых планет и 87940 ненумерованных, для которых определены орбиты.
Орбиты большинства пронумерованных малых планет (98%) расположены между орбитами Марса и Юпитера. Их среднее расстояние от Солнца составляют от 2,2 до 3,6 а.е. Они образуют так называемый главный пояс астероидов. Все малые планеты, как и большие, движутся в прямом направлении. Периоды их обращения вокруг Солнца составляют в зависимости от расстояния от 3 до 9 лет. Нетрудно сосчитать, что линейная скорость приблизительно равна 20 км/сек.
Орбиты многих малых планет заметно вытянуты. Эксцентриситеты редко превышают 0,4, но, например, у астероида 2212 Гефест он равен 0,8. Большинство орбит располагаются близко к плоскости эклиптики, т.е. к плоскости орбиты Земли. Наклоны обычно составляют несколько градусов, однако бывают и исключения. Так, орбита Цереры имеет наклон 35 градусов, известны и большие наклонения. Если на макете Солнечной системы орбиты астероидов изобразить проволочными кольцами, то получится рыхлый ажурный тор хаотически переплетенных в пространстве эллипсов. В этом хаосе, однако, была подмечена интересная закономерность: отсутствуют астероиды с большими полуосями орбит, равными 3,3; 2,1 а.е. и некоторыми другими. На диаграмме, где показано количество астероидов в зависимости от радиуса орбиты, видны отчетливые пробелы. Их назвали люками Кирквуда по имени обнаружившего этот эффект американского ученого. Оказывается, что в этих местах периоды обращения астероидов становятся соизмеримыми с периодом обращения самой большой и массивной планеты Юпитера. За счет гравитационных сил возникает резонанс. Орбита астероида раскачивается слабым, но многократным гравитационным воздействием Юпитера. В результате Астероид покидает эту область пространства.
1.3. Астероиды вблизи Земли
Возможно, нам, жителям Земли, наиболее важно знать астероиды, орбиты которых близко подходят к орбите нашей планеты. Обычно выделяют 3 семейства сближающихся с Землей астероидов. Они названы по именам типичных представителей малых планет: 1221 Амур, 1862 Аполлон, 2962 Атон. К семейству Амур относятся астероиды, орбиты которых перигелии почти касаются орбиты Земли. Аполлонцы пересекают земную орбиту с внешней стороны, их перигельное расстояние меньше 1 а.е. Атонцы имеют орбиты с большой полуосью меньше земной и пересекают земную орбиту изнутри. Представители всех указанных семейств могу встретиться с Землей. Что же касается близких прохождений, то они случаются редко.
Например, астероид Амур в момент открытия находился в 16.5 млн. км от Земли, 2101 Адонис приблизился на 1,5 млн. км, 2340 Хатхор 1,2 млн. км. Астрономы многих обсерваторий наблюдали прохождение мимо Земли Астероида 4179 Таутатис. 8 декабря 1992 года он был от нас на расстоянии 3,6 млн. км.
1.4. Образование астероидов
Общая масса всех астероидов, заполняющих зону на расстоянии 2-4 а.е. от Солнца, не превышает массы Луны. Если вещество в допланетном диске распределялось достаточно равномерно, то первоначально в зоне астероидов могло содержаться в 100- 1000 раз больше вещества, чем в настоящее время. Пояс астероидов - это несостоявшаяся планета. Такое определение впервые дал О.Ю.Шмидт, предположивший, что процессу аккумуляции планеты помешало соседство массивного Юпитера. Сегодня ясно, что дело обстояло сложнее. Высокие хаотические скорости астероидов (5 км/сек) не могли быть порождены современными возмущениями Юпитера даже за весьма длительные промежутки времени. Сами астероиды совершенно не способны совершить подобную раскачку (гравитационные возмущения для этого слишком малы).
Следовательно, искать причину больших хаотических скоростей, а за одно и опустошения астероидного пояса нужно в прошлом, в процессе аккумуляции планет. В нем скрыт ответ на вопрос, почему именно рост Юпитера мог обогнать образование планеты, более близкой к Солнцу.
При одинаковой плотности конденсированного вещества в зоне питания планета формируется тем быстрее, чем короче ее период обращения вокруг Солнца. У астероидов период обращения составляет 3-6 лет, а у Юпитера около 12 лет. Во всех моделях допланетного диска плотность с увеличением расстояния от Солнца убывает. Как же объяснить преимущество Юпитера?
Ученые доказали, что в пределах зоны астероидов летучие вещества присутствовали в газообразном состоянии, тогда как на расстоянии Юпитера проходила граница конденсации паров воды. Это привело к тому, что рост допланетных тел в зоне Юпитера ускорился: гравитационная неустойчивость проявилась раньше; сгущения (в основном ледяные) были больше, чем в зоне астероидов; твердые тела, в которые они превращались , росли намного стремительнее.
Гравитационные возмущения Юпитера особенно сильно действуют на астероиды, периоды обращения которых вокруг Солнца соизмеримы с периодом Юпитера. Их орбиты становятся вытянутыми, они могут пересекать орбиту Марса и даже Земли. Их осколками являются метеориты, выпадающие на Землю. Вещественный состав метеоритов свидетельствует о том, что астероиды сформировались как отдельные тела 4.6 млрд. лет назад, т.е. в ту же эпоху, что и планеты [4]
<< Введение | Оглавление | 2. Основной пояс астероидов >>