Как движутся астероиды. Самые большие астероиды и их движение

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…

Астероиды были известны астрономам давно, но всерьез мировая общественность заговорила о них лишь после 2004 года, когда в СМИ появилась информация о – это могло стать катастрофой, погубив около 25% жизни на планете. Затем траектория движения астероида была пересчитана, все успокоились, но интерес к астероидам и другим остался. Итак, ?
1

Диаметр – около 950 км. Чем только ни было это небесное тело с момента открытия (которое произошло, на минуточку, в 1801 г.!): полноценной планетой, астероидом, а с 2006 года считается карликовой планетой – за то, что является самой крупной в поясе астероидов. Форма Цереры сферическая, что совсем нехарактерно для астероидов, ядро состоит из камня, а кора – из минералов и водяного льда. Ближайшая точка ее орбиты находится на расстоянии 263 млн км от Земли, так что вряд ли стоит ждать столкновения – по крайней мере, в ближайшие несколько тысяч лет.

2

Ее размер в диаметре – 532 км. Она также составляет часть пояса астероидов и очень богата кремнием – в будущем, возможно, она станет для землян источником полезных ископаемых.

3

530 км в диаметре. Несмотря на то, что Веста уступает в размерах предыдущим астероидам, она является самым тяжелым астероидом. Ее ядро состоит из тяжелого металла, кора – из скальных пород. Из-за особенностей этой породы Веста отражает в 4 раза больше солнечного света, чем лидер нашего топа – Церера, поэтому иногда, раз в 3-4 года, перемещения Весты можно наблюдать с Земли и невооруженным взглядом.

4

Ее диаметр немал – 407 км, но этот астероид настолько тускл, что был открыт позже остальных. Гигея является типичным представителем самого распространенного типа астероидов — с углеродистым содержимым. В момент ее максимального приближения к Земле это небесное тело можно наблюдать не в телескоп, а в бинокль.

5

Диаметр – 326 км. При том, что Интерамния – это весьма крупный астероид, она по-прежнему остается очень малоизученным небесным телом. В первую очередь – потому, что относится к астероидам редкого спектрального класса F – ни их точный состав, ни внутреннее строение современной науке неизвестны. Что касается Интерамнии, то неизвестна даже ее точная форма! Сплошные загадки…

6

Диаметр этого астероида составляет 302,5 км, и открыт он был уже давно — в 1858 г. У него очень вытянутая орбита, поэтому расстояние от Европы до Солнца может меняться очень существенно (если бы здесь была жизнь, то это были бы какие-то сверхадаптивные мутанты!). Его показатель плотности лишь ненамного больше, чем у воды, а значит, поверхность этого небесного тела пористая. Такая себе гигантская пемза, вращающаяся в Большом кольце астероидов.

7

Его диаметр по разным оценкам составляет от 270 до 326 км. Откуда такое странноватое название? Первооткрыватель этого астероида, Раймонд Дуган, назвал открытое им небесное тело в честь профессора астрономии Дэвида Тодда, но название было переделано в «женскую» версию – «Давида», так как в то время астероидам давали только женские имена (и, как вы уже могли заметить, большинство – из греческой мифологии).

8

Диаметр – 232 км. Этот астероид так же, как и Европа, имеет большую пористость – по сути, это груда щебня, которая держится благодаря гравитации. Сильвия – первый известный нам тройной астероид, ведь у нее есть как минимум 2 спутника!

9

Очень странный космический объект с размерами 370 × 195 × 205 и формой, смахивающей то ли на арахис, то ли на гантель, а в придачу ко всему у него есть еще и собственная (пока безымянная) луна. Интересно его происхождение: дело в том, что Гектор состоит из смеси скальных пород и льда. Такой состав имеют а объекты пояса Койпера – Плутон и его спутник Тритон. Это значит, что Гектор прибыл из пояса Койпер (область космоса за Плутоном), скорее всего – на заре формирования Солнечной системы, когда планеты активно мигрировали.

10

Размер – по разным данным от 248 до 270 км – крупный и быстровращающийся астероид. Имеет очень высокий показатель плотности, но это объясняется его большими размерами.
А совсем недавно – 19 июля – очень близко к Земле (2,4 млн км, для космоса – ничто) прошел астероид UW-158 с ядром, содержащим около 100 млн тонн платины! Такое богатство – и мимо… Так что астероиды продолжают нас удивлять!

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.

В самом начале XIX в. итальянский астроном Пиацци (1746-1826) случайно открыл первую малую планету (астероид). Она была названа Церерой. В дальнейшем было открыто много других малых планет, образующих пояс астероидов между орбитами Марса и Юпитера.

Движение астероидов

На фотографиях звездного неба, снятых с большими экспозициями, получаются в виде светлых черточек. Зарегистрировано более 5500 малых планет. Общее число астероидов должно быть в десятки раз больше. Астероиды, орбиты которых установлены, получают обозначения (порядковые номера) и названия. Некоторые новые астероиды названы в честь великих людей (1379 Ломоносова), государств (1541 Эстония, 1554 Югославия), обсерваторий (1373 Цинциннати – американская обсерватория, являющаяся Международным центром наблюдений астероидов) и т.д.

Астероиды движутся вокруг Солнца в ту же сторону, что и большие планеты. Их обороты имеют большие эксцентриситеты (в среднем 0,15), чем орбиты больших планет. Поэтому некоторые малые планеты далеко выходят за пределы пояса астероидов. Одни из них в афелии удаляются за орбиту Сатурна, другие в перигелии приближаются к Марсу и Земле. Например, Гермес в октябре 1937 г. прошел от Земли на расстоянии 580 000 км (всего лишь в полтора раза дальше Луны), а астероид Икар, открытый в 1949 г., при движении попадает даже внутрь орбиты Меркурия и каждые 19 лет сближается с Землей. В последний раз это произошло в июне 1987 г. Тогда Икар приблизился к Земле на расстояние в несколько миллионов километров, его наблюдали на многих обсерваториях. Разумеется, это не единственный случай. Не исключено, например, что столкновение астероида с Землей привело 65 млн. лет назад к гибели динозавров. А в марте 1989 г. астероид размером около 300 м прошел от Земли на расстоянии менее 650 тыс. км. Поэтому не случайно ученые приступили к разработке эффективных методов своевременного обнаружения, а если понадобиться, уничтожения опасных астероидов.

Физические характеристики астероидов

Астероиды недоступны для наблюдения невооруженным глазом. Самый большой астероид – Церера (диаметр 1000 км). Вообще же астероиды имеют диаметры от нескольких километров до нескольких десятков километров, причем большинство астероидов – бесформенные глыбы. Массы астероидов хоть и различны, но слишком малы, чтобы эти небесные тела могли удержать атмосферу. Общая масса всех астероидов, собранных вместе, примерно в 20 раз меньше массы Луны. Из всех астероидов получилась бы одна планета диаметром меньше 1500 км.

В последние годы удалось открыть спутники (!) у некоторых астероидов. Впервые сфотографировали астероид с расстояния все лишь 16 тыс. км 29 октября 1991 г. с борта американского космического корабля “Галилео”, запущенного 18 октября 1982 г. для исследования Юпитера. Пересекая пояс астероидов, “Галилео” сфотографировал малую планету 951 – астероид Гаспра. Это типичный астероид. Большая полуось его орбиты 2,21 а.е. Он оказался неправильной формы и, возможно, образовался в результате столкновения более крупных тел в поясе астероидов. На фотографиях видны кратеры (их диаметр 1-2 км, освященная часть астероида – 16x12км). На снимках удается различить детали поверхности астероида Гаспра размером 60-100 м.

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.