Как выглядит астероид. Астероиды солнечной системы. Астероиды в поясе Койпера
– это каменные и металлические объекты, которые вращаются вокруг , но слишком не значительные по размерам, чтобы считаться планетами.
Астероиды варьируются в размерах от Цереры, которая имеет диаметр около 1000 км, до размера обычных камней. Шестнадцать известных астероидов имеют диаметр 240 км и более. Их орбита эллиптическая, пересекает орбиту и доходит до орбиты . Большинство астероидов, однако, содержащиеся в главном поясе, который расположен между орбитами и . Некоторые имеют орбиты, которые пересекаются с Земной, а некоторые даже сталкивались с Землей в прошлом.
Один из примеров метеоритный кратер Barringer вблизи Уинслоу, штат Аризона.
Астероиды это материалы, оставшиеся от формирования солнечной системы. Одна из теорий предполагает, что они являются остатками планеты, которая была разрушена во время столкновения достаточно давно. Скорее всего, астероиды – это материал, который не смог сформироваться в планету. В самом деле, если предполагаемую общую массу всех астероидов собрать в единый объект, объект будет меньше, чем 1500 километров в диаметре, это меньше, чем половина диаметра нашей Луны.
Большая часть нашего понимания об астероидах происходит от изучения кусков космического мусора, которые попадают на поверхность Земли. Астероиды, которые находятся на пути к столкновению с Землей, называют метеорами. Когда метеор входит в атмосферу на большой скорости, трение разогревает его до высоких температур, и он сгорает в атмосфере. Если метеор не сгорает полностью, то, что осталось, попадает на поверхность Земли и называется метеоритом.
Как минимум 92,8 процентов метеоритов состоят из силиката (камень), и на 5,7 процента состоят из железа и никеля, а остальные представляют собой смесь из трех указанных материалов. Каменные метеориты наиболее трудно найти, поскольку они очень похожи на земные породы.
Поскольку астероиды – это материал из очень ранней Солнечной системы, ученые заинтересованы в изучении их состава. Космические аппараты, которые перелетели через пояс астероидов обнаружили, что пояс, достаточно разряженный и астероиды разделены большими расстояниями.
В октябре 1991 года, космический аппарат Галилео приблизился к астероиду 951 Гаспра и передал впервые в истории высокоточное изображение Землю. В августе 1993 года аппарат Галилео сделал близкое сближение с астероидом 243 Ида. Это был второй астероид, который посетил космический аппарат. Оба Гаспра и Ида классифицируются как S-тип астероидов, они состоят из богатых металлами силикатов.
27 июня 1997 года космический аппарат NEAR прошел недалеко от астероида 253 Матильда. Это впервые позволило передать на Землю общий вид астероида богатого углеродами, принадлежащему к C-типу астероидов.
Астероиды представляют собой небесные тела, которые были образованы за счет взаимного притяжения плотного газа и пыли, вращающихся по орбите вокруг нашего Солнца на раннем этапе его формирования. Некоторые из таких объектов, вроде астероида , достигли достаточной массы, чтобы сформировать расплавленное ядро. В момент достижения Юпитера своей массы, большая часть планетозималей (будущих протопланет) была расколота и выброшена с изначального пояса астероидов между Марсом и . В эту эпоху сформировалась часть астероидов за счет столкновения массивных тел в пределах воздействия гравитационного поля Юпитера.
Классификация по орбитам
Астероиды классифицируются по таким признакам как видимый отражения солнечного света и характеристики орбит.
Согласно характеристикам орбит астероиды объединяют в группы, среди которых могут выделять семейства. Группой астероидов считается некоторое число таких тел, характеристики орбит которых схожи, то бишь: полуось, эксцентриситет и орбитальный наклон. Семейством астероидов следует считать группу астероидов, которые не просто движутся по близким орбитам, но вероятно являются фрагментами одного большого тела, и образованы в результате его раскола.
Наиболее крупные из известных семей могут насчитывать несколько сотен астероидов, наиболее компактные же – в пределах десяти. Примерно 34% тел астероидов являются членами семей астероидов.
В результате образования большинства групп астероидов Солнечной системы, их родительское тело было уничтожено, однако встречаются и такие группы, родительское тело которых уцелело (например ).
Классификация по спектру
Спектральная классификация основывается на спектре электромагнитного излучения, который является результатом отражения астероидом солнечного света. Регистрация и обработка данного спектра дает возможность изучить состав небесного тела и определить астероид в один из следующих классов:
- Группа углеродных астероидов или C-группа. Представители данной группы состоят по большей части из углерода, а также из элементов, которые входили в состав протопланетного диска нашей Солнечной системы на первых этапах ее формирования. Водород и гелий, а также другие летучие элементы практически отсутствуют в углеродных астероидах, однако возможно наличие различных полезных ископаемых. Другой отличительной чертой подобных тел является низкое альбедо – отражающая способность, что требует использования более мощных инструментов наблюдения, нежели при исследовании астероидов других групп. Более 75% астероидов Солнечной системы являются представителями C-группы. Наиболее известными телами данной группы есть Гигея, Паллада, и некогда — Церера.
- Группа кремниевых астероидов или S-группа. Астероиды такого типа состоят в основном из железа, магния и некоторых других каменистых минералов. По этой причине кремниевые астероиды также называются каменными. Такие тела имеет достаточно высокий показатель альбедо, что позволяет наблюдать за некоторыми из них (например Ирида) просто при помощи бинокля. Число кремниевых астероидов в Солнечной системе составляет 17% от общего количества, и они наиболее распространены на расстоянии до 3-х астрономических единиц от Солнца. Крупнейшие представители S-группы: Юнона, Амфитрита и Геркулина.
Основная масса их расположена в поясе, который протянулся между орбитами Юпитера и . Пояс имеет форму тора, и его плотность уменьшается за расстоянием от в 3,2 а.е.
До 24 августа 2006 года самым большим астероидом считалась Церера (975х909 км), но её статус решили поменять, присвоив ей звание карликовой планеты. А общая масса всех объектов главного пояса невелика – 3,0 – 3,6.1021 кг, что в 25 раз меньше массы .
Фото карликовой планеты Церерры
Чувствительные фотометры позволяют исследовать изменения яркости космических тел. Получается кривая блеска, по форме которой можно узнать период вращения астероида и расположение оси его вращения. Периодичность бывает от нескольких часов до нескольких сотен часов. Также кривая блеска может помочь в определении астероидных форм. К форме шара приближаются только самые крупные объекты, остальные имеют неправильную форму.
По характеру изменения блеска можно предположить, что у некоторых астероидов имеются спутники, а другие являются двойными системами или телами, которые перекатываются по поверхностям друг друга.
Орбиты астероидов изменяются под мощным влиянием планет, особенно сильно на их орбиты влияет Юпитер. Оно привело к тому, что есть целые зоны, где малые планеты отсутствуют, а если им удаётся туда попасть, то очень ненадолго. Такие зоны, называемые люками или пробелами Кирквуда, чередуются с областями, заполненными космическими телами, образующими семьи. Основная часть астероидов разделена на семейства, которые с большой вероятностью образовались от дробления более крупных тел. Названия эти скопления получают по имени крупнейшего своего члена.
На расстоянии после 3,2 а.е. по юпитерианской орбите кружат две стаи астероидов – троянцев и греков. Одна стая (греки) обгоняет газовый гигант, а другая (троянцы) отстаёт. Эти группы двигаются достаточно устойчиво, потому что находятся в «точках Лагранжа», где гравитационные силы, действующие на них, уравнены. Угол расхождения их одинаков – 60°. Троянцы смогли накопиться за долгое время после эволюции столкновений различных астероидов. Но есть и другие семейства с очень близкими орбитами, образованные недавними распадами их родительских тел. Таким объектом является семейство Флора, в котором около 60 членов.
Взаимодействие с Землёй
Недалеко от внутреннего края главного пояса находятся группы тел, чьи орбиты могут пересекаться с орбитами Земли и планет земной группы. К главным объектам относятся группы Аполлона, Амура, Атона. Их орбиты не стабильные, зависящие от влияния Юпитера и остальных планет. Деление на группы таких астероидов достаточно условно, потому что они могут переходить из группы в группу. Такие объекты пересекают орбиту Земли, что создаёт потенциальную угрозу. Земную орбиту периодически пересекают около 2000 объектов, размер которых больше 1 км.
Они являются либо обломками более крупных астероидов, либо кометными ядрами, с которых испарились все льды. Через 10 - 100 млн. лет эти тела обязательно упадут на планету, которая их притягивает, или на Солнце.
Астероиды в прошлом Земли
Самым известным событием такого плана стало падение астероида 65 млн. лет назад, когда погибла половина всего живущего на планете. Считается, что размер упавшего тела был порядка 10 км, а эпицентром стал Мексиканский залив. На Таймыре также обнаружены следы стокилометрового кратера (в излучине реки Попигай). На поверхности планеты насчитывается около 230 астроблем – крупных ударных кольцевых образований.
Состав
Астероиды можно классифицировать по химическому составу и морфологии. Определить размеры такого небольшого тела как астероид в огромной Солнечной системе, которое к тому же не излучает свет, чрезвычайно трудно. Это помогает осуществить фотометрический метод - измерение блеска небесного тела. По свойствам и характеру отражённого света судят о свойствах астероидов. Так, с помощью этого метода все астероиды разделили на три группы:
- Углеродистые – тип С. Их больше всего – 75%. Они плохо отражают свет, а расположены на внешней стороне пояса.
- Песчаные – тип S. Свет эти тела отражают сильнее и находятся в зоне внутренней.
- Металлические – тип М. Отражающая способность их подобна телам группы S, а расположены они в центральной зоне пояса.
Состав астероидов аналогичен , ведь последние фактически являются их осколками. Минералогический состав их не отличается разнообразием. Выявлено всего около 150 минералов, тогда как на Земле их больше 1000.
Другие астероидные пояса
Подобные космические объекты существуют и за пределами орбиты . Их достаточно много на периферийных участках Солнечной системы. За орбитой Нептуна находится пояс Койпера, в котором сосредоточены сотни объектов с размерами от 100 до 800 км.
Между поясом Койпера и главным поясом астероидов находится ещё одно собрание подобных объектов, относящихся к «классу Кентавров». Основным их представителем стал астероид Хирон, который иногда притворяется кометой, покрываясь комой и распуская хвост. Этот двуликий тип имеет размер прядка 200 км и является доказательством, что между кометами и астероидами есть много общего.
Гипотезы происхождения
Что такое астероид - осколок другой планеты или протовещество? Это пока загадка, разрешить которую пытаются давно. Вот две основные гипотезы:
Взрыв планеты. Самая романтическая версия – взорвавшаяся мифическая планета Фаэтон. Она якобы была населена разумными существами, достигшими высокого уровня жизни. Но разразилась ядерная война, в итоге и разрушившая планету. Но изучение структуры и состава метеоритов выявило, что вещества только одной планеты недостаточно для такого разнообразия. Да и возраст метеоритов – от миллиона до сотен миллионов лет – показывает, что дробление астероидов было продолжительным. А планета Фаэтон - просто красивая сказка.
Столкновения протопланетных тел. Эта гипотеза превалирует. Она достаточно достоверно объясняет происхождение астероидов. Планеты образовывались из облака, состоящего из газа и пыли. Но в областях, находящихся между Юпитером и Марсом, процесс завершился созданием протопланетных тел, от столкновения которых и рождались астероиды. Есть версия, что самые крупные из малых планет именно зародыши планеты, не сумевшей сформироваться. К таким объектам можно отнести Цереру, Весту, Палладу.
Крупнейшие астероиды
Церера. Это самый крупный объект астероидного пояса, имеющий диаметр 950 км. Масса его составляет почти треть от общей массы всех тел пояса. Состоит Церера из каменного ядра, окружённого ледяной мантией. Предполагается, что подо льдом присутствует жидкая вода. Вокруг Солнца карликовая планета обращается за 4,6 лет на скорости 18 км/сек. Период её вращения 9,15 часа, а средняя плотность 2 г/см 3 .
Паллада. Второй по размерам объект астероидного пояса, но с переводом Цереры в статус карликовой планеты, стал крупнейшим астероидом. Его параметры 582х556х500 км. Облёт светила совершается за 4 года со скоростью 17 км/сек. Сутки на Палладе составляют 8 часов, а температура поверхности 164° К.
Веста. Этот астероид стал самым ярким и единственным, который можно увидеть без применения оптики. Габариты тела – 578х560х458 км, и только ассиметричная форма не позволяет отнести Весту к карликовым планетам. Внутри неё железо-никелевое ядро, а вокруг – каменная мантия.
На Весте много больших кратеров, крупнейший из которых имеет в поперечнике 460 км и расположен в районе южного полюса. Глубина этого образования достигает 13 км, а края его вознеслись над окрестной равниной на 4 – 12 км.
Евгения. Этот достаточно крупный астероид диаметром 215 км. Интересен тем, что у него имеются два спутника. Ими стали Маленький принц (13 км) и S/2004 (6 км). Они удалены от Евгении соответственно на 1200 и 700 км.
Изучение
Начало детального изучения астероидов положили аппараты «Пионер». Но первым сделал снимки объектов Гаспра и Ида аппарат «Галилео» в 1991 году. Детальное обследование также было произведено аппаратами NEAR Shoemaker и «Хаябуса». Целью их стали Эрос, Матильда и Итокава. С последнего даже были доставлены частицы грунта. В 2007 году к Весте и Церере отправилась станция Dawn, достигшая Весты 16 июля 2011 года. В этом году станция должна прибыть к Церере, а потом она попытается достичь Паллады.
Вряд ли на астероидах отыщется какая-либо жизнь, но там наверняка есть много интересного. Можно ожидать многого от этих объектов, но не хочется только одного: неожиданного их прилёта к нам в гости.
Ученые полагают, что в этом поясе имеется несколько сотен тысяч астероидов, а всего в космическом пространстве их могут быть миллионы.
Размеры астероидов варьируются от 6 м до 1000 км в поперечнике. (Хотя кажется, что 6 м совсем немного по сравнению с 1000 км, даже мелкий астероид вызовет сильный эффект, если упадет на .)
Небольшие изменения орбит иногда приводят к столкновению астероидов друг с другом, в результате чего от них откалываются мелкие куски.
Бывает, что эти небольшие фрагменты покидают свои орбиты и сгорают в Земли, и тогда их называют .
Астероиды: «подобные звездам»
Именно так переводится с греческого название этих небесных тел, хотя ничего общего со астероиды не имеют.
Таким образом, пояс астероидов является не остатками планеты, а планетой, которая так и не «сумела» сформироваться из-за влияния Юпитера и других планет-гигантов.
Угроза с орбиты
В Солнечной системе перемещается огромное количество , астероидов и крупных метеорных тел.
Большинство их сосредоточено между орбитами Марса и Юпитера, но время от времени некоторые из этих космических объектов меняют привычные орбиты из-за столкновений или гравитационных возмущений и оказываются вблизи Земли.
Реже это случается с кометами, но астероиды представляют реальную опасность, поэтому за их движением пристально следят астрономы.
В прошлом Земле не раз приходилось переживать столкновения с астероидами различных размеров. Исследователи полагают, что результатом таких событий стали образование и гибель .
Небольшой астероид диаметром 20-30 м, движущийся со скоростью 20 км/с, при падении на Землю выделяет столько же энергии, как ядерного заряда мощностью в мегатонну в тротиловом эквиваленте.
Астероиды таких размеров могут причинить колоссальный ущерб, но не угрожают планете глобальной катастрофой. Поэтому внимание «небесных патрулей» приковано к малым небесным телам, чьи размеры превышают половину километра.
Одним из них является открытый в 2004 г. астероид Апофис, чья орбита сблизится с Землей в 2029 г. на расстояние 29 тыс. км.
При этом существует примерно один шанс из ста на то, что может произойти столкновение астероида с нашей планетой, поэтому уже сейчас все перемещения Апофиса по орбите тщательно отслеживаются и разрабатываются планы его уничтожения, если вероятность столкновения станет действительно большой.
Падение такого космического тела, как Апофис, на Землю может привести к полному уничтожению и деревень в радиусе 300 км, гигантским на море и непредсказуемым экологическим изменениям.
Астероиды в поясе Койпера
Начиная с 1992 г. астрономы начали открывать все новые астероиды в поясе Койпера — сегодня их известно более тысячи. Они отличаются по составу от тех, которые образуют пояс между Марсом и Юпитером.
В главном поясе астероидов выделяют три группы тел — силикатные (каменные), металлические и углистые. Астероиды пояса Койпера практически полностью состоят из и обломков .
Современные телескопы не дают представления о внешнем виде астероидов, и близкое знакомство с ними началось лишь тогда, когда с малыми планетами начали сближаться . Большинство астероидов оказались телами неправильной формы, покрытыми метеоритными .
Исследователи выделяют среди астероидов «семейства» — группы мелких астероидов со сходными орбитами, образовавшиеся при столкновении более крупных астероидов с другими объектами. Три из них нередко сближаются с орбитой Земли — это семейство Амура, Аполлона и Атона.
Что такое астероиды?
Астероидом называют большой кусок камня, льда или металла, находящийся в космическом пространстве. Астероиды бывают очень разными. Некоторые могут быть размером с целый город, но бывают и крошечные астероиды размером с обычную песчинку или маленький камешек из песочницы. Из-за своих относительно малых размеров астероиды не могут превратиться в более-менее правильные сферы, как это произошло с планетами, поэтому форма астероидов часто вытянутая, с неровностями и впадинами на поверхности. Астрономам удобнее всего классифицировать астероиды по их местоположению в космосе и их способности отражать свет. Это довольно просто, ведь сами астероиды не светятся как звёзды, а могут только отражать свет Солнца, подобно остальным планетам нашей Солнечной системы. А чем лучше астероид отражает свет, тем легче его заметить с Земли, поэтому астрономам нравится разделять глыбы льда и камня в космосе на группы астероидов поярче и потусклее.
Где находятся астероиды?
В нашей Солнечной системе можно найти очень много астероидов. Они вращаются вокруг Солнца, как и остальные планеты, только их орбиты могут быть более вытянутыми и сильнее отличаться от круговых. Астероиды могут двигаться и вокруг планет. Например, знаменитые кольца Сатурна состоят из астероидов, вращающихся вокруг этой планеты подобно тому, как Луна вращается вокруг Земли. Кроме того, в Солнечной системе существует несколько мест большого скопления астероидов. Эти места называют поясами астероидов. Один из них – «главный пояс» - находится между Марсом и Юпитером, второй – за орбитой Нептуна. Астероиды в главном поясе разнятся по своему составу. Те, что поближе к Солнцу, состоят в основном из металлов, а те, что дальше, сделаны из камня. Пояс астероидов находящийся за орбитой Нептуна, называют поясом Койпера. Так как астероиды в этом поясе находятся очень далеко от Земли, учёным пока мало что известно о них. Мы знаем только то, что они состоят из замёрзших газов и воды
Откуда взялся главный пояс астероидов?
Астероиды – это материал, из которого создавались планеты Солнечной системы. Астрономы считают, что в пространстве между Марсом и Юпитером было достаточно такого материала для формирования ещё одной маленькой планеты, но сильное гравитационное поле соседних планет не позволило астероидам соединиться вместе. Некоторые ученые предполагают, что на месте пояса астероидов когда-то была совсем небольшая планета, но она была разрушена из-за столкновений с другими астероидами или разорвана притяжением Солнца с одной стороны и Юпитера с другой.
Много ли больших астероидов?
Больших астероидов насчитывается всего 26. А самыми большими считаются Церера, получившая недавно за свои размеры звание карликовой планеты, затем Паллада и Веста. Размеры их таковы, что если бы на Палладе было метро, то от одного конца астероида до другого нужно было бы ехать всю ночь без остановок.
Что будет , если сложить все астероиды вместе?
Несмотря на наличие очень крупных астероидов, общая масса всех астероидов в Солнечной системе составляет всего 4% массы Луны. Поэтому, если заменить нашу Луну слепленными вместе астероидами, то на небе вместо Луны мы увидим только маленькую, очень яркую звёздочку.
Сравнительные размеры астероида Веста, карликовой планеты Церера и Луны.
Некоторые астероиды
Ида и Дактиль
Астероид Ида находится в главном поясе астероидов между Марсом и Сатурном. Этот небольшой астероид размером «всего лишь» с город Санкт-Петербург интересен тем, что имеет свой собственный спутник – Дактиль.
Веста
До того, как Церера была признана карликовой планетой, по размеру Веста считалась третьим астероидом после неё и Паллады, а по массе была второй, уступая только Церере. Это также самый яркий астероид из всех и единственный, который можно без усилий наблюдать невооружённым взглядом.
Клеопатра
Клеопатра - сравнительно крупный астероид, имеющий форму гантели. Считается, что раньше это были два разных астероида, которые однажды столкнулись, слиплись, да так и остались летать, соединённые навсегда.
В феврале 2011 года в русскоязычных СМИ, со ссылкой на неких «бразильских астрономов», появилась шутка о том, что Клеопатра изменила орбиту и движется к Земле. Источник и цель появления этой выдумки неизвестны.
Дорогие друзья! Если вам понравился этот рассказ, и вы хотите быть в курсе новых публикаций о космонавтике и астрономии для детей, то подписывайтесь на новости наших сообществ
