Астрономический сайт

Загадки земли и вселенной

В конце XVIII в. астрономы насчитывали в Солнечной системе семь планет. Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн были известны с глубокой древности; в 1781 г. английский учёный Уильям Гершель заметил в большой телескоп седьмую планету, названную Ураном. К тому времени периоды обращения планет и размеры их орбит уже были определены с достаточной точностью методами небесной механики.

Если начертить план орбит планет, то окажется, что расстояния планет от Солнца возрастают приблизительно в геометрической прогрессии. Данная закономерность получила название правила Тициуса-Боде по именам обнаруживших её немецких ученых. Её можно проиллюстрировать следующей таблицей:


0,4 + 0 = 0,4 Меркурий
0,4 + 0,3 = 0,7 Венера
0,4 + 0,3x2 =1 Земля
0,4 + 0,3x4 =1,6 Марс
0,4 + 0,3х8 = 2,8 ....
0,4 + 0,3х16 = 5,2 Юпитер
0,4 + 0,3х32 = 10,0 Сатурн
0,4 + 0,3х64 = 19,6 Уран

Эта таблица, в общем, довольно правильно даёт значения средних расстояний планет от Солнца в астрономических единицах.

Обращает на себя внимание тот факт, что между Марсом и Юпитером имеется промежуток: планеты, соответствующей пятому члену ряда, нет. Астрономы более трёх десятков лет с досадой и надеждой взирали на эту неувязку. Реальность здесь нарушала математическую гармонию.

Астероиды
Астероиды
И вот первый день нового, XIX столетия принёс долгожданное открытие. В ночь на 1 января 1801 г. на обсерватории в Палермо (остров Сицилия) астроном Джузеппе Пиацци, занимаясь составлением каталога звёзд в созвездии Близнецов, обнаружил слабую звёздочку примерно 7-й звёздной величины, которая отсутствовала на звёздных картах. Через несколько дней учёный к удивлению своему заметил, что звёздочка движется, причём так, как должна перемещаться по небу планета, расположенная дальше Марса. К сожалению, сначала болезнь, потом неблагоприятные условия наблюдений прервали работу Пиацци. В результате слабый небесный объект затерялся среди звёзд.

Об открытии узнал молодой немецкий математик Карл Фридрих Гаусс. Он разработал новый метод, позволявший по немногим наблюдениям рассчитать точную эллиптическую орбиту небесного тела и затем вычислить его положение на будущее время. Это стало большим достижением в области небесной механики. Через год утерянную планету нашли в предсказанном месте и больше уже не теряли. Пиацци предложил назвать её Церерой — по имени древнеримской богини плодородия, покровительницы Сицилии. Вдохновлённые успехом, европейские астрономы следили за движением Цереры и неожиданно в марте 1802 г. вблизи неё обнаружили ещё одну похожую маленькую планету. Ей дали имя Паллада в честь древнегреческой богини Афины Паллады. Удивительным оказалось то, что среднее расстояние от Солнца обеих планет практически совпадает и составляет 2,8 а. е. Именно на этом расстоянии должна была бы обращаться пятая планета в соответствии с правилом Тициуса - Боде.

В 1804 г. была открыта третья представительница этой семьи, получившая имя Юнона, а в 1807 г. — четвёртая, Веста. Все они были настолько малы, что даже при тысячекратных увеличениях выглядели слабыми звёздочками, не имеющими заметного диска. Поэтому Уильям Гершель предложил называть новые планеты астероидами, т. е. «звездоподобными».


Asteroid Priscilla

Записанный 21 Декабря 2001, этот короткий сюжет показывает интересную последовательность как Астероид Priscilla (2137) находится на курсе столкновения с галактикой M104!

Длительность записи - 10 минут.


В последующие годы усовершенствование телескопов и изобретение фотографии вызвали всё увеличивающийся поток открытий астероидов. К 1880 г. их было известно около 200, в 1923 г. замечен тысячный, на 1980 г. в списки занесено почти 2500. По данным на 1991 г., постоянные номера в каталогах и названия получили 4646 астероидов, сейчас их известно значительно больше.

Астероид Гаспра
Астероид Гаспра

Кстати, о названиях. Сначала малым планетам давали имена древнегреческих и древнеримских богов и героев. Когда этот «репертуар» исчерпался, в ход пошли женские имена практически всех народов мира. Наверное, не найдётся ни одной читательницы, которая не имела бы на небе своей планеты! Сейчас, правда, от этого правила стали отступать – имён не хватает. Планеты нарекают достаточно произвольно, больше полагаясь на номер, присвоенный в банке данных, за которым следит специальная комиссия Международного астрономического союза. Для примера приведём несколько названий астероидов (перед именем стоит номер): 2 Паллада, 224 Океана, 265 Анна, 433 Эрос, 558 Кармен, 951 Гаспра, 1180 Рита, 2202 Пеле, 4179 Таутатис...

Пока открыты лишь самые крупные астероиды. Более мелких — ещё многие миллионы.

Пояс астероидов

Орбиты большинства пронумерованных малых планет (98%) расположены между орбитами Марса и Юпитера. Их средние расстояния 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 трёх до девяти лет. Нетрудно сосчитать, что линейная скорость приблизительно равна 20 км/с.

Орбиты многих малых планет заметно вытянуты. Эксцентриситеты редко превышают 0,4, но, например, у астероида 2212 Гефест он равен 0,8. Большинство орбит располагается 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°, известны и большие наклонения.

Если на макете Солнечной системы орбиты астероидов изобразить проволочными кольцами, то получится рыхлый ажурный тор хаотически переплетённых 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 учёного. Оказывается, что в этих местах периоды обращения астероидов становятся соизмеримыми с периодом обращения самой большой и массивной планеты — Юпитера. За счёт гравитационных сил возникает резонанс. Орбита астероида раскачивается слабым, но многократным гравитационным воздействием Юпитера. В результате астероид покидает эту область пространства.

Астероиды вблизи Земли

Астероид Таутатис
Возможно, нам, жителям Земли, наиболее важно знать астероиды, орбиты которых близко подходят к орбите нашей планеты. Обычно выделяют три семейства сближающихся с Землёй астероидов. Они названы по именам типичных представителей — малых планет: 1221 Амур, 1862 Аполлон, 2962 Атон. К семейству Амура относятся астероиды, орбиты которых в перигелии почти касаются орбиты Земли. «Аполлонцы» пересекают земную орбиту с внешней стороны, их перигелийное расстояние меньше 1 а. е., «Атонцы» имеют орбиты с большой полуосью меньше земной и пересекают земную орбиту изнутри. Представители всех указанных семейств могут встретиться с Землёй. Что же касается близких прохождений, то они случаются нередко.

Например, астероид Амур в момент открытия находился в 16,5 млн. километрах от Земли, 2101 Адонис приблизился на 1,5 млн. километров, 2340 Хатхор — на 1,2 млн. километров. Астрономы многих обсерваторий наблюдали прохождение мимо Земли астероида 4179 Таутатис. 8 декабря 1992 г. он был от нас на расстоянии 3,6 млн. километров.

Размеры и вещественный состав малых планет

Астероид Эрос
Астероид Эрос
Чтобы узнать размер какого-либо астрономического объекта (если расстояние до него известно), необходимо измерить угол, под которым он виден с Земли. Однако не случайно астероиды называются малыми планетами. Даже в крупные телескопы при отличных атмосферных условиях, применяя очень сложные, трудоёмкие методики, удаётся получить довольно нечёткие очертания дисков лишь нескольких самых крупных астероидов. Гораздо эффективнее оказался фотометрический метод.

Существуют весьма точные приборы, измеряющие блеск, т. е. звёздную величину небесного светила. Кроме того, хорошо известна освещённость, создаваемая Солнцем на астероиде. При прочих равных условиях блеск астероида определяется площадью его диска. Необходимо, правда, знать, какую долю света отражает данная поверхность. Эта отражательная способность называется альбедо. Разработаны методы его определения по поляризации света астероидов, а также по различию яркости в видимой области спектра и в инфракрасном диапазоне. В результате измерений и расчётов получены следующие размеры самых крупных астероидов


Название астероида Диаметр, км
1 Церера 1003
2 Паллада 608
4 Веста 538
10 Гигия 450
31 Ефросина 370
704 Интерамния 350
511 Давида 323
65 Кибела 309
52 Европа 289
451 Пациенция 276
15 Эвномия 272
16 Психея 250
48 Дорис 250
92 Ундина 250

Считается, что астероидов с диаметрами более 200 км три десятка. Почти все они наверняка известны. Малых планет с поперечниками от 80 до 200 км, вероятно, около 800. С уменьшением размеров число астероидов быстро возрастает. Фотометрические исследования показали, что астероиды сильно различаются по степени черноты вещества, слагающего их поверхность. 52 Европа, в частности, имеет альбедо 0,03. Это соответствует тёмному веществу, по цвету похожему на сажу. Подобные тёмные астероиды условно называют углистыми (класс С). Астероиды другого класса условно именуются каменными (S), так как они, по-видимому, напоминают глубинные горные породы Земли. Альбедо S-астероидов значительно выше. К примеру, у 44 Низы оно достигает 0,38. Это самый светлый астероид. Изучение спектров отражения и поляриметрия позволили выделить ещё один класс — металлические, или М-астероиды. Вероятно, на их поверхности присутствуют выходы металла, например никелистого железа, как у некоторых метеоритов.

С помощью весьма чувствительных фотометров были исследованы периодические изменения яркости астероидов. По форме кривой блеска можно судить о периоде вращения астероида и о положении оси вращения. Периоды встречаются самые разные — от нескольких часов до сотен часов. Изучение кривой блеска позволяет также сделать определённые выводы о форме астероидов. Большинство из них имеет неправильную, обломочную форму. Лишь самые крупные приближаются к шару.



Страниц : 1