Астероиды и их происхождение

Современное исследование астероидов

Исследование астероидов является неотъемлемой частью изучения Солнечной системы, позволяющее изучить их характер и поведение. Отслеживая изменения космических тел, ученые исключают возможную опасность.

Существует 3 способа сбора информации о космических телах:

• Телескопическое наблюдение с земли
• Изображения космических аппаратов
• Анализ состава астероидов

Современное исследование астероидов

Учеными разработаны эффективные способы предотвращения столкновения астероида с Землей. Разработана стратегия по изменению траектории движения астероида при помощи столкновения с космическим аппаратом. Этот способ реально применим благодаря модернизированной ракетно-космической технике.

В качестве альтернативного метода предлагается уничтожение астероида путем его разрушения на мелкие осколки. Достижение такого результата возможно при воздействии на астероид сильнейшего ядерного удара. В таком случае существует опасность прохождения допустимого рубежа расколовшимися частями.

Для разрушения сравнительно маленьких космических объектов рассматривается лазерное воздействие на астероид. В 2016 году учеными зарегистрировано более 150 астероидов, приближающихся к орбите Земли. В настоящее время в США разрабатывается проект по созданию истребителя астероидов, требующего значительных капиталовложений.

Изучение астероидов

Изучение астероидов началось после открытия в 1781 году Уильямом Гершелем планеты Уран. Его среднее гелиоцентрическое расстояние оказалось соответствующим правилу Тициуса — Боде.

В конце XVIII века Франц Ксавер организовал группу из 24 астрономов. С 1789 года эта группа занималась поисками планеты, которая, согласно правилу Тициуса-Боде, должна была находиться на расстоянии около 2,8 астрономических единиц от Солнца — между орбитами Марса и Юпитера. Задача состояла в описании координат всех звёзд в области зодиакальных созвездий на определённый момент. В последующие ночи координаты проверялись, и выделялись объекты, которые смещались на большее расстояние. Предполагаемое смещение искомой планеты должно было составлять около 30 угловых секунд в час, что должно было быть легко замечено.

По иронии судьбы первый астероид, Церера, был обнаружен итальянцем Пиацци, не участвовавшим в этом проекте, случайно, в 1801 году, в первую же ночь столетия. Три других — (2) Паллада, (3) Юнона и (4) Веста были обнаружены в последующие несколько лет — последний, Веста, в 1807 году. Ещё через 8 лет бесплодных поисков большинство астрономов решило, что там больше ничего нет, и прекратило исследования.

Однако Карл Людвиг Хенке проявил настойчивость, и в 1830 году возобновил поиск новых астероидов. Пятнадцать лет спустя он обнаружил Астрею, первый новый астероид за 38 лет. Он также обнаружил Гебу менее чем через два года. После этого другие астрономы подключились к поискам, и далее обнаруживалось не менее одного нового астероида в год (за исключением 1945 года).

В 1891 году Макс Вольф впервые использовал для поиска астероидов метод астрофотографии, при котором на фотографиях с длинным периодом экспонирования астероиды оставляли короткие светлые линии. Этот метод значительно ускорил обнаружение новых астероидов по сравнению с ранее использовавшимися методами визуального наблюдения: Макс Вольф в одиночку обнаружил 248 астероидов, начиная с (323) Брюсия, тогда как до него было обнаружено немногим более 300. Сейчас, век спустя, 385 тысяч астероидов имеют официальный номер, а 18 тысяч из них — ещё и имя.

В 2010 г. две независимые группы астрономов из США, Испании и Бразилии заявили, что одновременно обнаружили водяной лёд на поверхности одного из самых крупных астероидов главного пояса — Фемиды. Это открытие позволяет понять происхождение воды на Земле. В начале своего существования Земля была слишком горяча, чтобы удержать достаточное количество воды. Это вещество должно было прибыть позднее. Предполагалось, что воду на Землю могли занести кометы, но изотопный состав земной воды и воды в кометах не совпадает. Поэтому можно предположить, что вода на Землю была занесена при её столкновении с астероидами. Исследователи также обнаружили на Фемиде сложные углеводороды, в том числе молекулы — предшественники жизни.

Астероиды

Опубликовано 23.09.2011 23:57

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.

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.

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?

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.

https://youtube.com/watch?v=aSC8SPu93zI

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

в контакте,

Фейсбуке,

или живом журнале.

Специально для вас в этих группах мы будем выкладывать последние записи в нашем блоге.

Чем планеты отличаются от карликовых планет

Требование 1: Планета обращается вокруг Солнца

Очевидное, казалось бы требование, введено для того, чтобы отличить планету от спутника планеты. В Солнечной системе есть спутники планет, которые по своим физическим характеристикам близки к планетам земной группы: обладают сходными размерами, массами и судя по всему сходным внутренним строением, а, например, спутник Сатурна Титан не только не уступает размером “классической” планете Меркурий, но в отличие от него, даже обладает плотной атмосферой.

Тем не менее эти объекты не могут считаться планетами, поскольку сами движутся вокруг планет, а не вокруг Солнца.

Сравнение спутников – Титана и Ганимеда с Меркурием

Требование 2: Планета имеет сферическую или близкую к сферической форму

Далеко не каждое небесное тело может принять форму близкую к сферической – для этого оно должно обладать весьма солидной массой, необходимой для того, чтобы преодолеть предел пластичности горных пород. Подобно тому, как сила поверхностного натяжения превращает каплю воды в невесомости в сферу, гравитация массивного небесного тела должна превысить твердотельные силы, в результате тело должно принять гидростатически равновесную форму. Как и в примере с каплей воды, эта форма будет близкой к сферической.

Таким образом, второе требование МАС устанавливает нижний предел массы для планет – ведь для выполнения описанного выше условия, масса небесного тела должна составлять не менее 5 х 1020 кг, что дает примерный минимальный диаметр этого тела, равный примерно 800 км.

Это требование отделяет планеты от астероидов, чьи массы недостаточны, чтобы гравитация придала им сферическую форму. Известны астероиды самых разнообразных неправильных форм.

Требование 3: Планета должна суметь очистить свою орбиту

В зарубежной литературе есть специальный термин с весьма говорящим названием: орбитальное доминирование. Применимо к нашим правилам, планетой может быть только такое небесное тело, что представляет собой доминирующую массу на своей орбите и в её окрестностях.

Все достаточно крупные или сравнимые по массе с этой планетой небесные тела на близких орбитах, должны либо упасть под действием гравитации на планету, увеличив ее размеры, либо оказаться выброшенными из этой области пространства за счет гравитационных возмущений.  Другими словами, планета должна обладать минимальной достаточной массой, чтобы очистить окрестности своей орбиты от сходных по массе объектов.

Вокруг “настоящей” планеты, таким образом, неминуемо будет сформирована достаточно широкая зона полностью свободная от более-менее самостоятельных, двигающихся по независимой орбите объектов. Разница в массе между самыми маленькими планетами Солнечной системы и самыми крупными карликовыми планетами составляет примерно 5 порядков, примерно также отличается их зона орбитального доминирования.

***

В результате, в соответствии с определением в Солнечной системе имеются 8 “настоящих” планет: это планеты земной группы — Меркурий, Венера, Земля и Марс, а также планеты-гиганты — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

Как отличить звезду от планеты?

Слова «звезда» и «планета» вызывают у людей целый ряд различных ассоциаций. Визуально отличить эти астрономические тела люди могут, но разница между понятиями лежит не только во внешних характеристиках. Четкое понимание отличий между звездами и планетами поможет различать эти объекты, изучив основные особенности. Но прежде, чем найти сходства и отличия в этих понятиях, необходимо разобраться в значении каждого из них.

Что такое звезда?

Любой человек знаком со звездами. Их видно в самые ясные ночи как крошечные мерцающие блики света в небе. Звезды — это тема бесчисленных стихов и рассказов.

• Но с научной стороны звезда – это светящийся шарик из газа, в основном водорода и гелия. Шар не распадается благодаря своей собственной гравитации. Реакции ядерного синтеза в его сердцевине поддерживают звезду и противостоят силе тяжести. Они производят фотоны и тепло, а также небольшое количество более тяжелых элементов. Солнце – это ближайшая звезда к Земле. Кстати, она единственная в нашей Солнечной системе.
• Согласно нынешней теории образования звезд, они зарождаются как комки в гигантских газовых облаках, которые саморазрушаются. Материал облака нагревается, когда он падает внутрь под действием собственной силы тяжести.
• Когда газ достигает около 18 млн. футов, ядра водорода стартуют совмещение с ядрами гелия. Именно в это время и возникает звезда. Энергия от ядерного синтеза исходит из центра расцветающей звезды и постепенно останавливает коллапс газового облака.
• Существуют разные виды звезд. Самый распространенный критерий их классификации – цвет. Колорит звезды зависит от ее температуры. Горячие звезды излучают свет синего цвета, а более холодные звезды испускают красный оттенок.
• Еще один критерий классификации – температура. Она зависит от массы звезды. Красные карликовые звезды имеют видимую температуру поверхности менее 4 тыс. °C. Масса наибольшей звезды Солнечной системы, известной как звезда Вольфа-Райе, превышает массу Солнца в 265 раз. Видимая температура на ее поверхности доходит до 50 тыс. °C.
• Самые массивные и горячие звезды исчерпывают свое энергоснабжение в течение нескольких миллионов лет. В то же время, маленькие красные звезды могут продолжать гореть миллиарды лет.

Звезды не так романтично выглядят вблизи, но, все равно, производят завораживающий эффект

А что же такое планета?

В то время как многие люди могут указать на фото Юпитер или Сатурн, или определить визуально другие космические тела этой категории, определение этого слова более тонкое. Со временем значение этого понятия менялось. Сейчас существует определение, которое признают большинство астрономов.

• Выделены 3 основные черты, которыми должен обладать объект, чтобы его признали планетой:
  • наличие орбиты;
  • достаточная масса, чтобы иметь сферическую форму или быть почти круглым;
  • а также удалить мусор и мелкие предметы из области вокруг своей орбиты.
• Планета представляет собой небесный объект, который вращается вокруг звезды по определенному пути, то есть по орбите. Он достаточно громадный, чтобы иметь форму сферы, но не настолько большой, чтобы производить ядерную реакцию. Планеты нашей Солнечной системы разделены на две категории.
  • Внутренние планеты – это те планеты, орбита которых лежит внутри пояса астероидов. Они небольшие по размеру и состоят из твердых элементов, таких как камень и металл. Эта категория включает Меркурий, Венеру, Землю и Марс.
  • Кстати, именно они имеют некие схожие элементы с нашей планетой. Например, Венера практически имеет одинаковый размер и силу тяжести. А вот Марс более схож рельефом, атмосферой и даже временами года. Более того, на его полюсах был обнаружен лед, что говорит о возможности появления микроорганизмов и бактерий.
  • Внешние планеты — это те космические тела, чья орбита лежит вне пояса астероидов. Их размер осязаемо больше, чем у внутренних планет. И вокруг них есть кольца из пыли, льда и газов, таких как водород и гелий, а также прочих элементов. Эта группа охватывает Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.
  • В эту группу входил еще Плутон, но после 2006 его понизили до звания карликовых планет. А вот с 2003 года появились предпосылки об открытии новой планеты Седна, что также может дополнить группу газовых гигантов.
  • Кстати, ярко такие кольца видно только на Сатурне, более заметны на Уране, а на других планетах они же имеют очень слабое проявление.

Круг астероидов отделяет внутренние планеты от газовых гигантов

Астероиды, упавшие на Землю в древности.

Вероятность столкновения астероидов с Землей крайне мала, но раньше такое явление не было редкостью.

• Самая древняя из обнаруженных катастроф случилась 3,3 млрд лет назад. Место падения астероида − Южная Африка. Столкновение вызвало мощные землетрясения и тектонические сдвиги;
• Второй астероид упал 1,8 млрд лет назад в Канаде. Известно, что в районе падения местные жители занимались добычей полезных ископаемых и земледелием;
• Следующий астероид упал на Землю 66 млн лет назад. Последствия столкновения были ужасны – вымерли крупные виды животных, такие как динозавры.

Несмотря на прогресс в области астрономии, многие астероиды еще не обнаружены. Это лишний раз подтверждает факт, насколько велика и многообразна Вселенная.

Солнечная система

5. Малые тела Солнечной системы.

В состав Солнечной системы входит не только Солнце и 8 больших планет. Огромное число различных более мелких объектов тоже вращается по различным орбитам вокруг Солнца. К таким объектам относятся: астероиды, кометы и метеориты, а также планеты-карлики.

Кометы. Несущиеся на огромной скорости и путешествующие по огромным орбитам, проложенным во вселенной, кометы, так называются эти небесные тела, состоят из яркой светящейся головы и невероятно длинного (до 100 миллионов км) шлейфа хвоста. Эти одиночные странники могут удаляться на долгое время за пределы Солнечной системы и возвращаясь устремляться ближе к нашей планете, двигаясь преодолевая гигантские расстояния своей орбиты.

Комета выглядит как туманное светящееся пятнышко. Это пятнышко называют головой кометы. Если кометы очень яркие, то их можно наблюдать невооруженным глазом. Они всегда имеют светящиеся длинные хвосты. Именно поэтому их назвали «кометы», что в переводе с греческого языка означает «хвостатые звезды». Голова, или, как еще называют, кома — самая яркая часть кометы. Внутри нее находится твердое ядро — огромный ком космической пыли, камней и льда, накрепко спаянных космическим холодом.

Как и планеты, кометы имеют свою орбиту, по которой движутся по Солнечной вокруг Солнца. Когда комета подходит близко к Солнцу она начинает таять, а так как скорость её движения очень большая, то образуется длинный хвост. Хвост кометы состоит из газа и пыли, и отбрасывается в направлении от Солнца. Видимые размеры хвоста кометы достигают десятков миллионов километров. 

Через Солнечную систему проходит немало комет. Самая известная — Комета Галлея, она проходит недалеко от нашей планеты раз в 75,5 лет. Названа по имени британского астронома Эдмунда Галлея.

Астероиды. Название «астероид» означает «подобный звезде». До открытия некоторые из этих объектов казались людям, наблюдавшим за ними с Земли, звездами.

Подобно планетам, только совсем небольших размеров, астероиды вращаются вокруг Солнца, они имеют каменистую структуру поверхности и по некоторым характеристикам бывают похожи на небольшие планеты, поэтому их иногда называют «малые планеты». Наибольшее скопление астероидов находится между Марсом и Юпитером, эта зона получила название «пояс астероидов». Астероидами считают тела диаметром более 30 м, меньшие называют метеороидами, или метеоритами. Особо крупных тел в главном поясе астероидов довольно мало, например стокилометровых астероидов всего около 200, и известно порядка тысячи астероидов радиусом больше 15 км. Так самый крупный из известных астероидов Церера имеет диаметр в 950 км.Астероиды состоят, в основном, из льда кремния и металлов.

К настоящему времени открыто более 500 тыс. астероидов. Самые большие из них — Церера, Веста, Паллада и Юнона.

Метеориты. По происхождению метеориты представляют собой осколки более крупных космических тел — астероидов, имеющих свои постоянные орбиты, большая часть которых находится в пределах  пояса астероидов.

Метеориты — небольшие каменные тела космического происхождения, которые попадают в плотные слоя атмосферы (например, как у планеты Земля), а некоторые могут даже упасть на поверхность планеты. До того, как такого рода небесные гости войдут в атмосферу, их называют метеороидами. При столкновении с воздушными массами Земли они загораются и оставляют яркий след, видный невооруженным глазом, именуемый метеором. Метеороид может полностью сгореть при падении и так и не стать метеоритом. Метеориты невелики по своему размеру (до 30 метров), и разнообразны по своему составу и форме. Самый известный из метеоритов, упавших на Землю — Тунгусский метеорит имел размер около 30 метров.

Планеты-карлики. 23 августа 2006 г. Международный астрономический союз выделил еще одну категорию планет солнечной системы – планеты-карлики. Карликовая планета – небесное тело, обращающееся по орбите вокруг Солнца, которое достаточно массивно, чтобы под действием собственных сил гравитации поддержать близкую к округлой форму, но которое не очистило пространство своей орбиты от мелких обломков космического мусора и не является спутником планеты. К карликовым планетам относятся Плутон, Хаумеа, Макемаке и Эрида.

§ 65. Малые тела Солнечной системы

Помимо больших планет и планет-карликов вокруг Солнца движется более четырёхсот тысяч малых небесных тел размером от километра и более, называемых астероидами, что в переводе с греческого означает «звездоподобные». Отличить астероиды от звёзд можно только по их движению на фоне звёздного неба. Совокупность обращающихся вокруг Солнца астероидов, орбиты которых пролегают в основном в пространстве между орбитами Марса и Юпитера, принято называть Главным поясом астероидов.

Вокруг Солнца также обращаются по вытянутым эллиптическим орбитам кометы и метеорные тела (называемые также метеороидами), т. е. твёрдые тела различных размеров — от песчинки до мелкого астероида. Астероиды, кометы и метеорные тела называются малыми телами Солнечной системы.

Кометы представляют собой большие образования из разреженного газа с очень маленьким твёрдым ядром. Ядро состоит из льдов: водного (более 80%), метанового, аммиачного, углекислого и др. Кометный лёд перемешан с пылью и каменистым веществом.

Вдали от Солнца при температуре порядка -260 °C комета не имеет ни головы, ни хвоста. При приближении к Солнцу на такое расстояние, при котором температура кометы повышается до -140 °C, льды начинают испаряться, образуя прозрачную атмосферу — голову кометы (рис. 184).

Рис. 184. Комета Холмса, открыта 6 ноября 1892 г.

При испарении льдов на поверхности ядра остаётся корка, состоящая из пыли и других частиц.

Кванты солнечного света, налетая на голову кометы, ионизируют молекулы газов. Солнечный ветер, действуя своим магнитным полем на ионы, уносит их от Солнца со скоростью 500—1000 км/с, в результате чего у кометы образуется длинный и прямой плазменный хвост.

Солнечный свет (поток световых квантов) оказывает давление на пылинки, благодаря чему у кометы образуется второй хвост — пылевой. Поскольку световое давление сравнительно невелико, пыль покидает голову кометы довольно медленно и, следуя за ней по криволинейной траектории, принимает изогнутую форму (рис. 185).

Рис. 185. Схема образования двух типов хвостов кометы

Название «комета» происходит от греческого слова kometes, т. е. «длинноволосый». Вероятно, такое название было дано благодаря наличию головы и развевающегося за ней хвоста.

При подходе кометы близко к Солнцу (например, при её движении внутри земной орбиты), из-за сильного разогрева газ и пыль вырываются из ядра непрерывно и с такой большой скоростью, что его масса может уменьшаться на 30—40 т в секунду. Помимо этого в комете могут происходить взрывы, приводящие к разрушению ядра.

Остатки распавшегося кометного ядра, названные метеорными телами, могут растянуться вдоль орбиты кометы на большое расстояние. Если Земля проходит сквозь их скопление, они, влетая в её атмосферу со скоростью 11 км/с, испаряются на высоте в несколько десятков километров. Иногда кажется, что метеоры вылетают из какой-либо области небесной сферы (рис. 186). Область небесной сферы, кажущаяся источником метеоров, называется радиантом.

Рис. 186. Явление метеора

Если из межпланетного пространства в атмосферу проникает крупное железное или каменное метеорное тело, например обломок астероида массой в несколько килограммов, то в большинстве случаев оно не успевает разрушиться в атмосфере и падает на землю. Такое тело называется метеоритом.

Бывает, что крупное метеорное тело на большой скорости проникает в нижние слои атмосферы. От трения о воздух оно сильно нагревается, и у него появляется оболочка из раскалённых газов и частиц. Выглядит это как летящий по небу большой огненный шар, оставляющий позади себя яркий след. Такое явление называется болидом (рис. 187).

Рис. 187. Болид над Латвией

Вопросы:

1. Что называется астероидом?

2. Что вы знаете о кометах?

3. Что называется явлением метеора?

4. Что такое метеорит?

Предыдущая страницаСледующая страница

История открытия

Историю открытия астероидов в научно-популярной литературе обычно излагают, щадя учёных. Мол, Иоганн Тициус в 18-м веке рассчитал закономерность удаления планет от Солнца, а чуть позже его тёзка Боде вычислил, что между Марсом и Юпитером должна находиться планета. Астрономы начали её искать и в 1801 году таки обнаружили. С тех пор всё и началось…

Но открыл будущую Цереру вовсе не кто-либо из «небесных полисменов», а итальянец Джузеппе Пьяцца. Астроном не искал ничего нового – он составлял каталог звёзд, и в новогоднюю ночь 1801 года случайно наткнулся на быстро двигавшуюся точку. Мало того, Пьяцца сразу же потерял своё открытие, едва успев назвать новую, как он думал, планету, Церерой. Помог Карл Гаусс. С помощью математических вычислений он нашёл место, где нужно искать пополнение в Солнечной системе, и Цереру открыли заново. То есть открытие Пьяццы в какой-то мере похоже на открытие Колумбом Америки – оба искали не то, но значения этих открытий случайность никак не принижает.