Астероиды

Астероиды

Астероиды

Реферат Крайнова Евгения

11а класс

Санкт-Петербург

1997

Астероиды (малые планеты). Эти космические тела отличаются от планет

прежде всего своими размерами. Так, самая большая из маленьких планет

Церера имеет в поперечнике 995 км; следующая за ней (по размеру): Палада-

560 км, Хигея - 380 км, Психея - 240 км и т.д. Для сравнения можно указать,

что наименьшая из больших планет Меркурий имеет диаметр 4878 км, т.е. в 5

раз превосходит - поперечник Цереры, а массы их различаются во многие

сотни раз.

Общее число малых планет, доступных наблюдению современными телескопами,

определяется в 40 тыс., но общая их масса в 1 тыс. раз меньше массы Земли.

Движение малых планет вокруг Солнца происходит по эллиптическим орбитам,

но более вытянутым (средний эксцентриситет орбит у них 0,51), чем у больших

планет, а наклон орбитальных плоскостей к эклептике у них больше, чем у

больших планет (средний угол 9,54). Основная масса планет вращается вокруг

Солнца между орбитами Марса и Юпитера, образуя так называемый пояс

астероидов. Но имеются и малые планеты, орбиты которых располагаются ближе

к Солнцу, чем орбита Меркурия. Самые же далекие находятся за Юпитером и

даже за Сатурном.

Исследователи космоса высказывают различные соображения о причине

большой концентрации астероидов в сравнительно узком пространстве

межпланетной среды между орбитами Марса и Юпитера. Одной из наиболее

распространенных гипотез происхождения тел пояса астероидов является

представление о разрушении мифической планеты Фаэтон. Сама по себе идея о

существовании планеты поддерживается многими учеными и даже как будто

подкреплена математическими расчетами. Однако необъяснимой остается причина

разрушения планеты. Высказываются различные предположения. Одни

исследователи считают, что разрушение Фаэтона произошло вследствии его

столкновения с каким-то крупным телом. По мнению других, причинами распада

планеты были взрывные процессы в ее недрах. В настоящее время проблема

происхождения тел астероидного пояса входит составным элементом в обширную

программу исследований космоса на международном и национальных уровнях.

Среди малых планет выделяется своеобразная группа тел, орбиты которых

пересекаются с орбитой Земли, а следовательно, имеется потенциальная

возможность их столкновения с нею. Планеты этой группы стали называть

Apollo object, или просто Apollo (Wetherill, 1979). Впервые о существовании

Apollo стало известно с 30-х годов текущего столетия. В 1932 г. был

обнаружен астероид. Его назвали

Apollo 1932 HA. Но он не возбудил особого интереса, хотя его название

стало нарицательным для всех астероидов, пересекающих земную орбиту.

В 1937 г. космическое тело с поперечником приблизительно в 1 км прошло в

800 тыс. км от Земли и в двукратном расстоянии от Луны. Впоследствии его

назвали Гермес. На сегодняшний день выявлено 31 такое тело, и каждое из них

получило собственное название. Размеры их поперечников колеблются от 1 до 8

км, а наклон орбитальных плоскостей к эклиптике находиться в пределах от 1

до 68. Пять из них вращаются на орбитах между Землей и Марсом, а остальные

26 - между Марсом и Юпитером (Wetherill, 1979). Полагают, что из 40 тыс.

Малых планет астероидного пояса с поперечником более 1 км может оказаться

несколько сот Apollo. Поэтому столкновение таких небесных тел с Землей

вполне вероятно, но через весьма длительные интервалы времени.

Можно полагать, что раз в столетие одно из таких космических тел может

пройти вблизи Земли на расстоянии меньше, чем от нас до Луны, а раз за 250

тыс. лет может произойти столкновение его с нашей планетой. Удар такого

тела выделяет энергию равную 10 тыс. Водородных бомб каждая мощностью 10

Мт. При этом должен образоваться кратер диаметром около 20 км. Но такие

случаи редки и за человеческую историю неизвестны. Гермес относится к

астероидам III класса, а ведь много таких тел и более крупного размера - II

и I классов. Удар при столкновении их с Землей, естественно, будет еще

более значительным.

Когда в 1781 г. был открыт Уран его средняя гелиоцентричекое

расстояние оказалось соответствующим правилу Тициуса - Бодэ, то с 1789 г.

начались поиски планеты, которая, согласно этому правилу, должна была

находиться между орбитами Марса и Юпитера, на среднем расстоянии а=2,8 а.е.

от солнца. Но разрозненные обзоры неба не приносили успеха, и поэтому 21

сентября 1800 г. несколько немецких астрономов во главе с К. Цахом решили

организовать коллективные поиски. Они разделили весь поиск зодиакальных

созвездий на 24 участка и распределили между собой для тщательных

исследований. Но не успели они поступить к систематическим розыскам, как 1-

го января 1871г. итальянский астроном Дж. Пиации (1746-1826) обнаружил в

телескоп звездообразный объект седьмой звездной величины, медленно

перемещавшийся по созвездию Тельца. Вычисленная К. Гаусом (1777-1855)

орбита объекта оказалась планетой, соответствующей правилу Тициуса-Бодэ:

большая полуось а=2,77 а.е. и эксцентриситет е=0,080. Вновь открытую

планету Пиации назвал Церерой.

28 марта 1802 г. немецкий врач и астроном В.Ольберс (1758-1840)

обнаружил вблизи Цереры еще одну планету (8m) , названную Палладой (а=2,77

а.е., е=0,235). 2-го сентября 1804 г. была открыта третья планета, Юнона

(а=2,67 а.е.), а 29 марта 1807 г.- 4, Веста (а=2,36 а.е.). Все вновь

открытые планеты имели звездообразный вид, без дисков, свидетельствующий об

их небольших геометрических размерах. Поэтому эти небесные тела назвали

малыми планетами или, по предложению В. Гершеля , астероидами ( от греч.

«астр» - звездный и «еидос»- вид).

К 1891 г. визуальными методами было обнаружено около 320 астероидов. В

конце 1891 г. немецкий астроном М. Вольф (1863-1932) предложил

фотографический метод поисков: при 2-3- часовой экспозиции изображения

звезд на фотопластинке получались точечные , а след движущегося астероида -

в виде небольшой черточки. Фотографические методы привели к резкому

увеличению открытий астероидов. Особенно интенсивные исследования малых

планет проводятся сейчас в Институте теоретической астрономии ( в

Петербурге ) и в Крымской астрофизической обсерватории Академии наук

России.

Астероидам , орбиты которых надежно определены, присваивают имя и

порядковый номер. Таких астероидов сейчас известно свыше 3500, но в

Солнечной системе значительно больше.

Из указанного числа известных астероидов астрономы Крымской

астрофизической обсерватории открыли около 550, увековечив в их названиях

имена известных людей.

Подавляющее большинство ( до 98% ) известных астероидов движется между

орбитами Марса и Юпитера, на средних расстояниях от Солнца от 2,06 до 4,30

а.е. ( периоды обращения от 2,96 до 8,92 года). Однако встречаются

астероиды с уникальными орбитами, и им присваиваются мужские имена, как

правило из греческой мифологии.

Первые три из этих малых планет движутся вне пояса астероидов, причем в

перигелии Икар подходит к Солнцу вдвое ближе Меркурия, а Гермес и Адонис -

ближе Венеры. Они могут сближаться с Землейна расстоянии от 6 млн. до 23

млн. км, а Гермес в 1937 г. прошел вблизи Земли даже на расстоянии 580

тыс. км, т.е. всего лишь в полтора раза дальше Луны. Гидальго же в афелии

уходит за орбиту Сатурна. Но Гидальго не является исключением. За последние

годы открыто около 10 астероидов, перигелии которых расположены вблизи

орбит планет земной группы, а афелии - вблизи орбит Юпитера. Такие орбиты

характерны для комет семейства Юпитера и указывают на возможное общее

происхождение астероидов и комет.

В 1977 г. обнаружен уникальный астероид, который обращается вокруг

Солнца по орбите с большой полуосью а=13,70 а.е. и эксцентриситетом е=0,38,

так что в перигелии (q=8,49 а.е.) он заходит внутрь орбиты Сатурна, а в

афелии (Q=18,91 а.е.) приближается к орбите Урана. Он назван Хироном. По-

видимому, существуют и другие подобные далекие астероиды, поиски которых

продолжаются.

Блеск большинства известных астероидов во время противостояния от 7m до

16m, но есть и более слабые объекты. Самым ярким (до 6m) является Веста.

Поперечники астероидов вычисляются по их блеску и отражательной

способности в визуальных и инфракрасных лучах. Оказалось, что крупных

астероидов не так уж много. Наиболее крупные - это Церера (поперечник 1000

км), Паллада (610 км), Веста (540 км) и Гигия (450 км). Только у 14

астероидов поперечники более 250 км, а у остальных меньше, вплоть до 0,7

км. У тел таких малых размеров не может быть сфероидальной формы, и все

астероиды (кроме, может быть, наиболее крупных) представляют собой

бесформенные глыбы.

Массы астероидов крайне различные: наибольшей, близкой к 1,5.1021 кг

(т.е. в 4 тыс. раз меньше массы земли), обладает Церера. Суммарная масса

всех астероидов не превышает 0,001 массы Земли. Конечно, все эти небесные

тела лишены атмосферы. У многих астероидов по регулярному изменению их

блеска обнаружено осевое вращение.

В частности, период вращения Цереры равен 9,1 ч , а Паллады - 7,9ч .

Быстрее всех вращается Икар, за 2ч 16м.

Изучение отражательной способности многих астероидов позволило

объединить их в три основные группы: темные, светлые и металлические.

Поверхность темных астероидов отражает всего лишь до 5% падающего на нее

солнечного света и состоит из веществ, сходными с черными базальтовыми и

углистыми породами. Эти астероиды часто называют углистыми. Светлые

астероиды отражают от 10% до 25% солнечного света, что роднит их

поверхность с кремниевыми соединениями - это каменные астероиды.

Металлические астероиды (их абсолютное меньшинство) тоже светлые, но по

своим отражательным свойствам их поверхность похожа на железоникелевые

сплавы. Такое подразделение астероидов подтверждается и химическим составом

выпадающих на Землю метеоритов . Незначительное число изученных астероидов

не относится ни к одной из трех основных групп.

Показательно, что в спектрах углистых астероидов обнаружена полоса

поглощения воды ((= 3мкм). В частности, поверхность астероида Цереры

состоит из минералов, похожих на земные глины и содержащих около 10% воды.

При небольших размерах и массах астероидов давление в их недрах

невелико: даже у самых крупных астероидов оно не превышает 7 105

8 10 5 Гпа (700 - 800 атм) и не может вызвать разогрева их твердых

холодных недр. Лишь поверхность астероидов очень слабо нагревается далеким

от них Солнцем, но и эта незначительная энергия излучается в межпланетное

пространство. Вычисленная по законам физики температура поверхности

подавляющего большинства астероидов оказалась близкой к 150 - 170 К (-

120...-100(С).

И только у немногих астероидов, которые проходят вблизи Солнца,

поверхность в такие периоды сильно нагревается . Так, температура

поверхности Икара повышается почти до 1000 К (+730(С), а при удалении от

Солнца снова резко понижается.

Орбиты остальных астероидов подвержены значительным возмущениям от

гравитационного воздействия больших планет, главным образом Юпитера.

Особенно сильные возмущения испытывают небольшие астероиды, что приводит к

столкновениям этих тел и их дроблению на соколки самых разнообразных

размеров -б от сотен метров в поперечнике до пылинок.

В настоящее время физическая природа астероидов изучается, потому что

по ней можно проследить эволюцию (развитие) вещества, из которого

сформировалась Солнечная система.

Список использованной литературы:

1. М.М. Дагаев, В.М. Чаругин

«Астрофизика»

Москва «ПРОСВЕЩЕНИЕ» 1988

2. А.Е. Криволуцкий

«Голубая планета»

Москва «Мысль» 1985

3. Большая Советская Энциклопедия