Астероиды - что это такое, описание, факты, угрожают ли они нам

Семейства и их движение

изображение их видов

В начале 20 века японский
астроном Хираяма сделал удивительное открытие. Он долгое время наблюдал за
движением астероидов главного пояса и пришел к выводу, что большинство из них
можно разделить по группам, имеющим сходные параметры орбитального пути. Это
явление группировки астероидов объясняется тем, что ранее крупное небесное тело
был расколото на несколько фрагментов, которые продолжили свое движение рядом с
«донором». Такие группы получили название семейства.

Семейство именуется по
самому большому своему представителю. Наиболее крупными семействами главного
пояса являются:

семейство Флоры – более 7, 5 тыс.
объектов;
семейство Весты – около 6 тыс.;
семейство Эвномии – 4,7 тыс.;
семейство Эос – 4,4 тыс.

На данный момент
официально признано три десятка таких групп астероидов. Их границы достаточно
расплывчаты, но большинство находится в пределах главного пояса. Каждый третий
объект этой области входит в состав отдельной группы.

Находящиеся в семействах
и путешествующие отдельно астероиды Солнечной системы обладают схожими
характеристиками движения. Они обращаются вокруг центральной звезды нашей
системы в ту же сторону, что и большинство планет. Орбитальный пути объектов
главного пояса имеют слабую эксцентричность и умеренный наклон. Почти все из
них не выходят за пределы пояса. Одним из редких исключения является Паллада.

Средняя скорость движения большинства астероидов Солнечной системы составляет около 20 км/с. Полный оборот вокруг Солнца у них колеблется от 3 до 9 лет.

Планеты своим гравитацией
влияют на движение астероидов Солнечной системы. Планетные возмущения отклоняют
орбиты малых тел в разные стороны, но сильнее всех притягивает к себе Юпитер.
Самыми изменяемыми параметрами орбитального пути являются эксцентриситет и угол
наклона. Постоянно перемешиваясь в пределах пояса, астероиды сталкиваются друг
с другом и образуют все новые небесные тела.

Образование и эволюция астероидов

Астероиды образовались за счет притяжения пыли и газа. Они с большой скоростью вращались вокруг Солнца на ранних этапах образования Солнечной системы. Отдельные космические тела обладали достаточной массой, чтобы образовалось расплавленное ядро.

По мере увеличения массы Юпитера и достижения им современных показателей, значительная часть будущих протопланет раскололась и была выброшена с изначального пояса астероидов между Марсом и Юпитером. Согласно результатам компьютерного моделирования, часть космических тел сохранились в поясе Койпера и облаке Оорта. Вероятно, некоторые из объектов, сформированных в Солнечной системе были выброшены за ее пределы. Они свободно движутся в космосе.

Примечания

Установлено истинное происхождение термина «астероид»
Шустова Б. М., Рыхловой Л. В. Рис. 1.1 // Астероидно-кометная опасность: вчера, сегодня, завтра / Под ред. Шустова Б. М., Рыхловой Л. В.. — М.: Физматлит, 2010. — 384 с. — ISBN 978-5-9221-1241-3. (см. ISBN )
News Release — IAU0603: IAU 2006 General Assembly: Result of the IAU Resolution votes (англ.) — Пресс-релиз МАС 24 августа 2006
How Many Solar System Bodies
MPC Archive Statistics. Проверено 11 января 2013. Архивировано из первоисточника 24 января 2012.
Minor Planet Names. Проверено 11 января 2013. Архивировано из первоисточника 5 июля 2012.
New study reveals twice as many asteroids as previously believed. Проверено 28 марта 2006. Архивировано из первоисточника 5 июля 2012.
Krasinsky, G. A.; Pitjeva, E. V.; Vasilyev, M. V.; Yagudina, E. I. (July 2002). «Hidden Mass in the Asteroid Belt». Icarus 158 (1): 98—105. doi:10.1006/icar.2002.6837.
Впервые найден водяной лёд на астероиде
↑ Tedesco, E. (June 14—18, 1993). «Asteroid Albedos and Diameters». Proceedings of the 160th International Astronomical Union. Belgirate, Italy: Kluwer Academic Publishers. pp. 55—57.
↑ Lang, Kenneth R. (2003). The Cambridge Guide to the Solar System. p. 390—391. ISBN 978-0521813068. http://books.google.com/books?id=RdCUsMy3l7EC&pg=PA384.
Chapman, C. R., Morrison, D., & Zellner, B. (1975). «Surface properties of asteroids: A synthesis of polarimetry, radiometry, and spectrophotometry». Icarus 25: 104—130.
McSween Jr., Harry Y.. Meteorites and Their Parent Planets. 0-521-58751-4.
Davis 2002, «Asteroids III», cited by Željko Ivezić
«The fossilized size distribution of the main asteroid belt» (2005). Icarus 175. doi:10.1016/j.icarus.2004.10.026. Bibcode: 2005Icar..175..111B.
Kerrod, Robin (2000). Asteroids, Comets, and Meteors. Lerner Publications Co.. ISBN .
William B. McKinnon, 2008, «On The Possibility Of Large KBOs Being Injected Into The Outer Asteroid Belt». American Astronomical Society, DPS meeting #40, #38.03
В ночь на 1 июня большой астероид пролетит рядом над Землей

Где находятся астероиды

Малые планеты сосредоточены по всей гелиоцентрической системе. Однако существуют определенные зоны, где они встречаются в рекордном количестве.

Главный пояс астероидов

Эти астероиды вращаются по орбитам от Марса до Юпитера. Установлено, что в зоне располагается более 200 космических тел с диаметром более 100 километров и несколько миллионов мелких астероидов.

Пояс Койпера

Находится неподалеку от Нептуна. Примерно в 20 раз шире главного пояса, а также в 200 раз массивнее. Состав астероидов включает воду, аммиак, метан. Также здесь есть карликовые планеты, в том числе – Плутон.

Рассеянный диск

Частично перекрывается поясом Койпера. Отличительная характеристика Рассеянного диска – хаотичность орбит астероидов и карликовых планет. Наиболее известными объектами выступают Эрида и Седна.

Облако Оорта

В этой части Солнечной системы сосредоточены метеориты и долгопериодические кометы. На данный момент ученые оспаривают факт существования Облака. Предполагается, что сферическая область находится примерно в 50-100 тысячах световых лет от Солнца.

Орбита Сатурна

Астероиды, что движутся по орбите Сатурна, называются Сатурн-кроссеры. Многие из них относятся к группе кентавров, имеющей нестабильные и вытянутые орбиты, сформированные под влиянием планет гигантов. У Сатурна располагаются Хирон, Идальго, Асбол.

Изучение астероидов в настоящее время

Благодаря все более подробному изучению физико-химических свойств астероидов, современная наука расширяет познания в области строения и происхождения Вселенной

Особое внимание уделяется составу веществ, из которых образуются малые небесные тела. Множество астероидов было изучено астрономами, прежде чем в 21 веке, на одном из них удалось обнаружить значительное количество льда

Уникальная находка дает основание предположить, что вода на Земле появилась из космоса, во время столкновения планеты с одним из астероидов. Такой способ переноса химических соединений говорит о том, что уникальные условия на планетах Солнечной системы могут изменяться, благодаря свободно блуждающим малым космическим объектам. Астероиды содержат редкие металлы, углеродистые и водородные соединения.

Вычисление скорости и орбит вращения помогает рассчитывать траекторию движения небесных тел, что очень важно для предотвращения столкновения с одним из них. Неожиданность такой встречи может иметь огромные катастрофические последствия для человечества, но ученые работают над созданием космической техники, способной менять направление движения малых объектов

Астероиды и кометы: сходства и различия

Метеориты и кометы Солнечной системы зачастую путают между собой. На самом деле, эти небесные тела имеют ряд существенных отличий. Рассмотрим, как признаки характерны для астероидов и комет:

Состав. Кометы, как правило, состоят изо льда. Эти тела образовались на заре гелиоцентрической системы и с тех пор пребывали в замороженном виде, поэтому состав не подвергался изменениям. Метеориты в основном состоят из камня и металла. Свойства меняются с течением времени под влиянием высоких температур и дифференциации.
Орбитальные параметры. Крупнейшие астероиды и малые космические тела движутся по круглой орбите. Для комет характерны эллипсовидные и вытянутые орбитальные параметры.
Размеры. Размер и масса астероидов преимущественно превосходят характеристики ледяных тел.

Как зовут астероиды?

Первые обнаруженные астероиды получали имена древнегреческих мифологических героев и богов. По странному стечению обстоятельств, сначала это были женские имена, на мужское же имя мог рассчитывать разве что астероид с необычной орбитой. Позже эта тенденция постепенно сошла на нет.

К тому же, право давать астероидам любые имена получили люди, впервые их открывающие. Таким образом, сегодня тот, кто обнаружит новый астероид, может дать ему название по своему вкусу, и даже назвать его своим собственным именем.

Но есть и определенные правила именования астероидов. Давать им названия можно только после того, как орбита небесного тела будет надежно вычислена, а до этого времени астероиду дают непостоянное имя. Обозначение астероида отражает дату его обнаружения.

Например, 1975DС, где цифры означают год, буква D – это номер полумесяца в году, когда был обнаружен астероид, а С – порядковый номер небесного тела в этом полумесяце (приведенный в пример астероид был открыт третьим). Всего полумесяцев 24, букв в английском алфавите 26, поэтому две буквы – I и Z –при именовании астероидов решили не использовать.
Если за один полумесяц будет открыто больше, чем 24 астероида, второй букве приписывают индекс 2, затее – 3, и так далее. И уже после того, как астероид получит имя официально (а бывает, что на это уходит не одно десятилетие – все это время просчитывается орбита), его название включает порядковый номер и само имя.

Где расположен пояс астероидов?

Схема расположения Пояса астероидов. Изображение: Wikimedia Commons

Главный пояс располагается между Марсом и Юпитером. Радиус орбит большинства астероидов составляет 2,06-3,27 а.е. В этом интервале расположено более 93% астероидов. Впрочем, отдельные семейства астероидов могут располагаться на дистанции от 1,78 до 4,2 а.е от светила.

Астероидные орбиты располагаются примерно в той же плоскости, что и земная орбита. Среднее отклонение от этой плоскости не превышает 4°, хотя, например, у астероида Барселона орбита наклонена под углом в 32,8°.

У находящихся на близких орбитах астероидов почти совпадают и периоды обращения вокруг Солнца. Самые близкие к светилу астероиды совершают полный оборот за 3,5 года, а самые удаленные тратят на это 6 лет.

Состав и физические параметры

Из чего же состоят астероиды? Чтобы выяснить их химический состав, астрофизики исследовали цвет объектов, а также спектр отраженного от их поверхности света. Выяснилось, что существуют три основных спектральных класса, отражающих состав астероидов:

C
(углеродные) – наиболее распространенная группа, более 75% от всего числа.
S
(силикатные) – поверхность тел содержит большее количество соединений кремния.
На их долю приходится 17% от всех известных объектов этого вида.
M
(металлические) – поверхность состоит из железа, никеля, алюминия, титана и
других распространенных металлов.

По мере изучения пояса
астероидов и пояса Койпера обнаруживаются новые более редкие спектральные
классы данных малых тел Солнечной системы. На данный момент, их насчитывается
12. Но такая классификация является не совсем точной, т.к. тела, принадлежащие
к одному классу, не всегда имеют одинаковый состав поверхности.

Размер астероида вычисляют различными способами. В случае крупных объектов удобно использовать транзитный метод. Такие тела во время своего перемещения проходят на фоне звезд, что фиксируется наблюдателями с Земли. Зная длительность покрытия звезды и отдаленность объекта можно достаточно легко и точно определить его размер.

Также размер можно определит по яркости солнечного света, отраженного от их поверхности. Этот метод называется поляриметрия, и она также позволяет определить форму малого небесного тела. Чтобы космический объект можно было назвать астероидом, его размер должен превышать 30 м. Большинство из известных не превышают в диаметре ста метров и только один зарегистрированный астероид имеет диаметр 900 км. Это Церера и на данный момент она перенесена в группу карликовых планет.

Масса всех астероидов относительно мала по меркам Солнечной системы. Это величина по разным подсчетам колеблется от 3*1021 до 3*1026 кг (не более 0,05% массы Земли). При этом более половины этой величины сосредоточено в 4 крупнейших: Весте, Палладе, Юноне и Гигее.

Образование малых тел

Во Вселенной вращаются все тела, как большие так и совсем малые. Изучение астероидов может пролить свет на процесс образования планет. На их примере можно видеть, что малые образования из пыли и газов во время вращения притягивают к своей поверхности все новые твердые частицы. Их было очень много, когда Солнечная система только появилась. Достаточно крупным телам хватило массы, чтобы внутри у них появилось ядро из расплавленной лавы. Многие из мелких твердых образований легко преодолевают притяжение даже таких газовых гигантов, как Юпитер, и оказываются за пределами своей системы, пускаясь в свободное путешествие по открытому космосу.

Происхождение и особенности

Ученые уже очень давно пытаются найти ответ на вопрос – откуда берутся астероиды? На сегодняшний день популярны две версии. По одной из них, астероиды – это остатки вещества, из которого, собственно, и сформировались все планеты Солнечной системы. Другая теория предполагает, что астероиды являются осколками больших планет, существовавших ранее и разрушенных вследствие взрыва или столкновения.
Астероиды – холодные космические тела. Это, по сути, огромные камни, не излучающие тепла и не отражающие его от Солнца, поскольку находятся очень далеко от него. Даже расположенный близко к светилу астероид, нагревшись, отдаст это тепло практически сразу.

Современные исследования

Автоматическая межпланетная станция Dawn вблизи астероида Веста и карликовой планеты Цереры (компьютерная графика). Изображение: Wikimedia Commons

С началом космической эры стало возможно исследования астероидов с помощью космических аппаратов. Сначала астероиды сфотографировал зонд «Галилео, который снял астероиды Ида и Гаспра в 1993 г. С тех пор каждый аппарат, летящий в дальний космос, обязательно по пути пролетает и мимо какого-нибудь объекта в главном поясе и фотографирует его.

Первый космический зонд, созданный специально для исследования астероида – это NEAR Shoemaker. Его запустили в 1996 г., а в феврале 2000 г. он вышел на орбиту астероида Эрос. Удалось детально исследовать его химический состав, а также построить трехмерную модель небесного тела. В 2001 г. зонд осуществил посадку на Эрос и в течение двух недель исследовал его грунт на глубине до 10 см.

В 2003 г. был запущен японский зонд «Хаябуса», который исследовал астероид Итокава. Аппарат смог собрать образцы грунта с Итокавы и отправить их на Землю.

Следующий аппарат, исследовавший главный пояс – это станция DAWN. В 2011-2012 г. она исследовала астероид Веста, а с 2015 по 2018 г. – Цереру. В результате удалось получить почти 69 тысяч фотографий этих объектов и множество других данных.