Астероиды

Астероиды ли малые планеты - это небесные тела, движущие вокруг Солнца по эллиптическим орбитам и отличающиеся от девяти больших планет своими небольшими размерами. Астероиды представляют собой каменистые глыбы и состоят из нелетучих веществ, в которых нередко присутствует связанная вода. А иногда они перемешаны с крошками и даже крупными обломками почти чистого никелистого железа. Самые крупные малые планеты имеют в диаметре: Церера - 770 км, Паллада - 490 км и Веста - 350 км. Они образовались около 4, 5 млрд. лет назад, когда рождалась солнечная система. Все крупные малые планеты уже известны, и в (( веке открывались только малые планеты диаметром менее 40 км. Самый маленький астероид - диаметром в 200 м - был открыт вблизи Земли. О ещё более мелких телах мы узнаем лишь тогда, когда они, влетев в земную атмосферу, проносятся огненными болидами или вспыхивают метеорами. Астероиды, для которых вычислены точные орбиты, получают название и постоянный номер: так, астероид, открытый на Симеизской обсерватории в 1916 году, получил в 1924 году название Владилена в память В. И. Ленина, ему присвоен номер 852. Общее число астероидов, которые могут наблюдаться в современные телескопы, составляет 40000, а общая их масса приблизительно 1/1000 массы Земли.

Ушло в прошлое то время, когда казалось, что все астероиды имеют один состав, одно и то же альбедо (отражательную способность) и выглядят вблизи одинаково. Такое предположение позволяло определять размеры астероидов, зная только их блеск.

Новые методы астрофизики в 90-х годах опрокинули эти представления. Оказалось, что в кольце астероидов движутся непохожие друг на друга тела, состоящие из разных веществ. Их разделили на несколько классов, из которых самыми многочисленными являются класс тёмных, иногда почти чёрных (-астероидов и класс значительно более светлых (-астероидов. Обнаружено, что астероиды разных классов двигаются на разных гелиоцентрических расстояниях.

Движение малых планет вокруг Солнца происходит в том же направлении, что и движение больших планет, но наклоны и эксцентриситеты их орбит в среднем значительно больше. Анализ возмущений в движении малых планет позволяет определять массы больших планет. Чтобы поближе познакомиться с движением астероидов, представим схематично его эллиптическую орбиту с некоторыми её элементами:
Эксцентриситетом е является Солнце. Ближайшая к Солнцу точка называется перигелием (?), а её расстояние от Солнца - перигелийным расстоянием ((); наиболее удалённая от Солнца точка орбиты называется афелием, а её расстояние от Солнца - афелийным расстоянием (((). Линия соединяющая перигелий с афелием, - это линия апсид. Важна также линия узлов, по которой плоскость орбиты пересекается с плоскостью эклиптика, причём точки пересечения с последней самой орбиты называют восходящим () и нисходящим () узлами орбиты в зависимости от того, поднимается ли тело, проходя через узел, над плоскостью эклиптики или опускается под неё. Величина а и е определяют размеры и форму орбиты. Но важно знать и её ориентацию в пространстве. Этой цели служит наклонение ( - угол между плоскостью орбиты и плоскостью эклиптики, причём, если тело и Земля обращаются вокруг Солнца в одну и ту же сторону, то принимают ( ( 90( - это прямое движение; в противном случае берут не сам угол, а его дополнение до 180(, так что получается ( ( 90( - это обратное движение. Угловое расстояние от восходящего узла до перигелия орбиты - так называемый аргумент перигелия (?) - определяет взаимную ориентацию линии узлов и линии апсид. Наконец, ориентация орбиты окажется полностью определена если к ( и ? добавить долготу восходящего узла (), то получим угловое расстояние восходящего узла от точки весеннего равноденствия  Эта точка находится в созвездии Рыб, на пересечении небесного экватора и эклиптики и служит началом отсчёта координат: от неё вдоль эклиптики отсчитывается эклиптикальная долгота, а вдоль небесного экватора - прямое восхождение а; в направлении, перпендикулярном к ним, - эклиптикальная широта ? и склонение ? соответственно.

Первый астероид - Церера был открыт 1 января 1801 года итальянским астрономом Дж. Пиацци в Палермо (Сицилия). Пиацци пытался вычислить орбиту открытого им тела по трём наблюдениям (этим методом пользуются и ныне). По эфемериде Гаусса планета была вновь найдена немецким астрономом Г. Ольберсом ровно через год после её открытия. Элементы орбиты полученные Гауссом, показали, что Церера движется между орбитами Марса и Юпитера, а её большая полуось а = 2, 8 астр. ед., что находилось в точном соответствии с законом Боде. В 1802 году Ольберс открыл ещё одну малую планету - Палладу, у которой также а = 2, 8. Затем в сентябре 1804 года немецкий астроном К. Гардинг открыл третий астероид - Юнону (а = 2, 7), а в марте 1807 года Ольберс открыл Весту (а = 2, 4). Близость числовых значений больших полуосей всех четырёх малых планет позволила Ольберсу сформулировать гипотезу о том, что все они являются осколками одной планеты, которая разрушилась в результате какой-то космической катастрофы.

Только в 1845 году была открыта пятая малая планета - Астрея (а = 2, 6). С этого времени открытия новых астероидов продолжалось уже непрерывно. В 1898 году был открыт астероид с необычным характером движения. Её орбита пересекала орбиту Марса и подходила к орбите Земли ближе, чем орбиты больших планет. Планета получила название Эрос (в отличие от других астероидов, которым присваиваются женские имена, малые планеты с теми или иными особенностями движения получают мужские имена). Наименьшее расстояние Эроса от Земли составляет 22, 5 млн. км, в то время как расстояние Марса от Земли не бывает меньше 56 млн. км, а Венеры - 40 млн. км. В дальнейшем была открыта целая группа малых планет с аналогичными орбитами, в том числе Гермес (в 1937 году), который приблизился к Земле на расстояние 700000 км.

Другое поразившее астрономов открытие произошло в 1907 году, когда был найден астероид Ахиллес, орбита которого очень близка к орбите Юпитера. Ахиллес совершает периодическое движение около либрации точек. В 1920 году была открыта планета Гидальго, орбита которой расположена между орбитами Марса и Сатурна. Среднее расстояние этой планеты от Солнца (а = 5, 8) - наибольшее среди всех малых планет. Планета движется в плоскости, наклонённой к плоскости эклиптики под углом в 42, 5(. В афелии Гидальго удаляется от Солнца на расстояние, приблизительно равное расстоянию Сатурна. Большой интерес представляет малая планета Икар, открытая в 1949 году. Орбита этой малой планеты похоже на орбиту короткопериодической кометы с большой полуосью а = 1, 08. В перигелии Икар заходит далеко внутрь орбиты Меркурия, приближаясь к Солнцу на расстояние всего 0, 19 астр. ед. (28 млн. км). Икар периодически проходит очень близко от Земли (около 6 - 7 млн. км) и от Меркурия (до 12 млн. км). Икар был первой малой планетой, наблюдавшейся с помощью радиолокации (1968 год). Эти наблюдения позволили определить точные расстояния до планеты во время его сближения с Землёй, а также его размеры (диаметр около 1 км) и период вращения вокруг оси (около 2 ч), который оказался наименьшим среди всех малых планет. Хотя изображение Икара и Гидальго лишены какой-либо туманной оболочки, можно предполагать, что обе эти планеты являются кометными ядрами, уже исчерпавшими запас своих газов.

Большое значение имеют фотометрические наблюдения астероидов, которые дают информацию о физической природе этих небесных тел. Определение блеска и исследование изменения этого блеска с течением времени позволяют определить период их вращения вокруг своей оси, а также приблизительные их размеры и формы. Такие исследования показывают, что астероиды имеют неправильную форму, а периоды вращения заключены в предела от 2 до 17 ч. Непосредственные измерения угловых диаметров с помощью микрометрических наблюдений возможны только для немногих самых крупных астероидов. Характерно, что периоды вращения малых планет имеют тот же порядок, что и у планет-гигантов Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна.

Малые планеты образовались, по-видимому, в процессе последовательного дробления, происходившего в результате столкновений немногочисленных (10 - 100) более крупных первичных тел, возникших в процессе эволюции так называемого протопланетного вещества одновременно с большими планетами. В современную эпоху при огромном количестве астероидов и очень большой их суммарной поверхности вероятность столкновений сравнительно велика, и подобные столкновения должны происходить очень часто. Продуктом столкновения являются новые малые планеты, метеорные тела и космическая пыль. Возможно также самопроизвольное разрушение малых планет неправильной формы: периодическое их нагревание и охлаждение, а также действие приливных сил со стороны больших планет расшатывают внутреннюю структуру малых планет, и если скорость её вращения близка к критической, то может произойти её распад.

Как бы ни были велики успехи изучения астероидов сегодня, будущее принадлежит, вероятно, исследованиям с помощью космических аппаратов. Они могут снять многочисленные трудности, стоящие перед исследователями, но, можно не сомневаться, поставить перед ними и новые проблемы.

Астероиды привлекают не только учёных но и практиков. Разрабатываются и могут стать реальностью космические эксперименты, предусматривающие транспортирование небольшого астероида к Земле, перевод его на околоземную орбиту и при необходимости спуск на поверхность. Дело в том, что М-астероиды, содержащие, как думают, большие количества никелистого железа, - весьма соблазнительные объекты металлургов. Осуществится ли такой проект, как и многие другие проекты, покажет время.