Население пояса астероидов весьма разнообразно. Но все эти различия меркнут перед разнообразием орбит астероидов. Все планеты Солнечной системы движутся в одной плоскости по почти круговым орбитам. А астероиды, подчиняясь влиянию Солнца и планет, движутся по самым разнообразным траекториям. Главным дирижером их движения служит, разумеется, гигантский Юпитер. Большинство малых планет удалены от Солнца, в среднем, на 2,2–3,6 а.е., то есть находятся между орбитами Марса и Юпитера, и полностью подчинены влиянию этого гиганта.

Эксцентриситет орбиты большинства астероидов меньше 0,3 (от 0,1 до 0,8), а наклонение меньше 16°.

Среди астероидов есть группы, которые движутся по орбите Юпитера вокруг Солнца, как его свита. Группа Греки (Ахилл, Аякс, Одиссей и другие) опережает Юпитер на 60°. Группа Троянцы (Приам, Эней, Троил и другие) отстает от Юпитера на 60°. В настоящее время считают, что в последней группе находится около 700 астероидов.

Астероиды «предпочитают» пореже встречаться с Юпитером, избегая тех орбит, на которых такие сближения могут происходить регулярно. Поэтому некоторые области пояса астероидов почти не населены – это так называемые люки Кирквуда. Избегая встреч с Юпитером, некоторые астероиды движутся в резонансе с ним, сохраняя свои орбитальные периоды в простом соотношении с периодом обращения планеты-гиганта. Простейшим случаем такого резонанса с соотношением периодов 1:1 и являются Троянцы. В 1866 году американский астроном Кирквуд открыл существование щелей в распределении периодов вращения астероидов и в распределении больших полуосей их орбит. Кирквуд установил, что астероиды избегают тех периодов, которые находятся в простом целочисленном соотношении с периодом обращения Юпитера вокруг Солнца, например, 1:2, 1:3, 2:5 и т.п. За счет гравитационного воздействия Юпитера астероиды изменяют орбиту и покидают эту область пространства.

Впрочем, астероиды находятся не только между орбитами Юпитера и Марса – часть из них рассеяна по всей Солнечной системе, и каждая планета, вероятно, имеет свою группу астероидов.

Исследование безымянного астероида 3753, проведенное канадским астрономом Вигертом, показало, что этот астероид удивительным образом сопровождает Землю: средний радиус ее орбиты практически равен земному, поэтому и периоды их обращения вокруг Солнца почти совпадают. Медленно-медленно астероид приближается к Земле, а сблизившись, чуть-чуть изменяет свою орбиту под действием сил земного тяготения. Если астероид отстает от Земли, то он приближается к ней спереди, и тяготение Земли его притормаживает. От этого размер орбиты астероида и период обращения по ней сокращаются, и он начинает опережать Землю, оказываясь, в конце концов, позади нее. Теперь притяжение Земли вызывает переход астероида на более высокую орбиту с большим периодом, и исходная ситуация повторяется. Если бы орбита астероида 3753 была близка к круговой, его траектория относительно Земли напоминала бы подкову. Но большой эксцентриситет (е = 0,515) и наклонение (i = 20°) орбиты астероида делают его движение еще более замысловатым. Испытывая влияние не только Солнца и Земли, но и всех прочих планет, он не может устойчиво двигаться по подковообразной орбите. Расчеты показывают, что 2500 лет назад астероид 3753 пересек орбиту Марса, а около 8000 года он должен пересечь орбиту Венеры; при этом вполне возможен переход под влиянием ее тяготения на новую орбиту и даже столкновение с планетой.

Жителям Земли важно знать астероиды, орбиты которых близко подходят к ней. Выделяют три семейства астероидов (по их типичным представителям):

1221 Амур; орбита в перигелии почти касается Земли;

1862 Аполлон; орбита в перигелии заходит за орбиту Земли;

2962 Атон; семейство пересекают земную орбиту.

Некоторые астероиды движутся в резонансе сразу с несколькими планетами. Впервые это было замечено в движении астероида Торо. Он совершает 5 орбитальных оборотов приблизительно за то же время, как Земля – 8, Венера – 13. Перигелий астероида Торо находится между орбитами Венеры и Земли. Другой астероид, Амур, движется в резонансе с Венерой, Землей, Марсом и Юпитером, совершая 3 своих оборота за то же время, за которое Венера совершает 13 оборотов, Земля – 8 оборотов; резонанс с Марсом 12:17 и с Юпитером 9:2. Очевидно, такое движение предохраняет астероиды от захвата гравитационным полем планеты и продляет им жизнь.

Многие астероиды находятся за орбитой Юпитера. В 1977 обнаружили астероид 2060 Хирон, орбита которого следующая: перигелий внутри орбиты Сатурна 8,51 а.е., афелий около орбиты Урана 19,9 а.е. Эксцентриситет орбиты Хирона равен 0,384.

Вблизи перигелия у Хирона появляется кома и хвост. Однако размеры и масса Хирона намного больше размеров обычных комет. В древнегреческой мифологии Хирон – получеловек-полулошадь; космический Хирон – то ли астероид, то ли комета. Сейчас такие объекты называются кентаврами.

В 1992 году были обнаружены еще более далекие объекты, размерами более 200 км, находящиеся далеко за орбитами Нептуна и Плутона. Общая численность тел в поясе Койпера, по расчетам специалистов, больше в несколько раз, чем число астероидов между орбитами Марса и Юпитера.

В 1993 году межпланетный аппарат «Галилео», пролетая мимо астероида 243 Ида, обнаружил малый спутник диаметром 1,5 км, получивший название Дактиль, который обращается вокруг 243 Иды на расстоянии около 100 км. Это был первый случай открытия спутника у астероида. Затем пришло сообщение из Южной Европейской обсерватории в Ла-Силья (Чили) о нахождении второго спутника, на этот раз у астероида 3671 Дионис. В настоящее время известны 7 астероидов, имеющие маленькие спутники.

Дионис попал в список кандидатов на исследование, поскольку принадлежит к особой группе астероидов, периодически пересекающих орбиту Земли и имеющих шанс столкнуться с нашей планетой. Прототипом этой группы стал открытый в 1934 году астероид 1862 Аполлон, поэтому все астероиды с такими орбитами относят теперь к группе Аполлона. Дионис сближается с Землей один раз в 13 лет. Как раз это и произошло 6 июля 1997 года, когда он прошел на расстоянии 17 млн. км от Земли. По тепловому излучению Диониса астрономы определили, что его поверхность очень светлая, хорошо отражающая солнечные лучи, а диаметр около 1 км. Напомним, что астероид Ида, у которого впервые был обнаружен спутник, имеет диаметр 50 км.

В 1992 году на расстоянии всего 2,5 млн. км от Земли прошел астероид Тутатис. Он оказался образованным как бы двумя глыбами, размеры которых 2 км и 3 км. С тех пор появился термин: контактно-двойные астероиды.

Пока рано рассуждать о происхождении двойных, а возможно, и более сложных астероидов. Необходимо накопить наблюдательные данные. Но ясно одно: чем сложнее космическая система, тем более ценную информацию несет она о своем происхождении и эволюции.

Астрономы нашли уже более тысячи астероидов, пересекающих орбиту Земли. Возможно, в будущем ученым придется немало поработать, чтобы предотвратить столкновение какого-нибудь из них с нашей планетой.

Астероиды

Астероиды. Общие сведения

Рис.1 Астероид 951 Гаспра. Credit: NASA

Помимо 8 больших планет в состав Солнечной системы входит большое количество более мелких космических тел, похожих на планеты, - астероиды, метеориты, метеоры, объекты пояса Койпера, «Кентавры». В данной статье речь пойдёт об астероидах, которые до 2006 года назывались также малыми планетами.

Астероиды, это тела естественного происхождения, обращающиеся вокруг Солнца под действием гравитации, не относящиеся к большим планетам, имеющие размеры больше 10 м. и не проявляющие кометной активности. Большинство астероидов лежит в поясе между орбитами планет Марс и Юпитер. В пределах пояса насчитывается более 200 астероидов чей диаметр превышает 100 км и 26 с диаметром более 200 км. Число астероидов диаметром более одного километра по современным подсчётам превышает 750 тысяч или даже миллион.

В настоящее время существует четыре основных метода определения размеров астероидов. Первый метод основан на наблюдении астероидов в телескопы и определении количества отраженного от их поверхности солнечного света и выделенного тепла. Обе величины зависят от размера астероида и его расстояния от Солнца. Второй метод основывается на визуальном наблюдении астероидов при прохождении ими перед какой-либо звездой. Третий метод предполагает использование радиотелескопов для получения изображений астероидов. Наконец, четвёртый метод, который впервые был применён в 1991 году космическим аппаратом «Галилео», предполагает изучение астероидов с близкого расстояния.

Зная приблизительное количество астероидов в пределах главного пояса, их средний размер и состав, можно вычислить их общую массу, которая составляет 3.0-3.6 10 21 кг, что составляет 4% от массы естественного спутника Земли Луны. При этом на 3 крупнейших астероида: 4 Весту, 2 Палладу, 10 Гигею приходится 1/5 всей массы астероидов главного пояса. Если же учитывать также массу карликовой планеты Цереры, которая считалась астероидом до 2006 г, то получается, что масса более чем миллиона оставшихся астероидов составляет всего 1/50 массы Луны, что по астрономическим меркам крайне мало.

Средняя температура астероидов -75°C.

История наблюдения и изучения астероидов

рис.2 Первый открытый астероид Церера, позднее отнесённая к малым планетам. Credit: NASA, ESA, J.Parker (Southwest Research Institute), P.Thomas (Cornell University), L.McFadden (University of Maryland, College Park), and M.Mutchler and Z.Levay (STScI)

Первой обнаруженной малой планетой стала Церера, открытая итальянским астрономом Джузеппе Пиацци в сицилийском городе Палермо (1801 г.). Сначала Джузеппе подумал, что увиденный им объект является кометой, но после определения немецким математиком Карлом Фридрихом Гауссом параметров орбиты космического тела становится ясно, что оно скорее всего является планетой. Через год по эфемериде Гаусса Цереру находит немецкий астроном Г. Ольберс. Тело, названное Пиацци Церерой, в честь древнеримской богини плодородия, находилось на том расстоянии от Солнца, на котором согласно правилу Тициуса-Боде должна была располагаться большая планета солнечной системы, поисками которой занимались астрономы с конца XVIII века.

В 1802 году английский астроном У. Гершель вводит новый термин «астероид». Астероидами Гершель назвал космические объекты, который при наблюдении в телескоп выглядели как неяркие звёзды, в отличии от планет, при визуальном наблюдении имеющих форму диска.

В 1802-07 гг. были открыты астероиды Паллада, Юнона и Веста. Затем наступила эпоха затишья продолжительностью около 40 лет, в течении которой не было открыто ни одного астероида.

В 1845 году немецкий астроном-любитель Карл Людвиг Хенке после 15 лет поиска открывает пятый астероид главного пояса - Астрею. С этого времени начинается просто глобальная "охота" за астероидами всех астрономов мира, т.к. до открытия Хенке в научном мире считалось, что астероидов всего четыре и восемь лет безрезультатных поисков на протяжении 1807-15 гг. казалось бы лишь подтверждают эту гипотезу.

В 1847 г. английский астроном Джон Хайнд открыл астероид Ириду, после чего до настоящего времени каждый год открывали хотя бы один астероид (кроме 1945 г.).

В 1891 году немецкий астроном Максимилиан Вольф для обнаружения астероидов стал применять метод астрофотографии, при котором на фотографиях с с длинным периодом экспонирования (освещения фотослоя) астероиды оставляли короткие светлые линии. С помощью данного метода Вольф за короткий промежуток времени смог обнаружить 248 астероидов, т.е. лишь немногим меньше чем было обнаружено за полсотни лет наблюдений до него.

В 1898 г. был открыт Эрос, приближающийся к Земле на опасное расстояние. Впоследствии были открыты и другие астероиды, приближающиеся к земной орбите, и их выделили в отдельный класс Амуров.

В 1906 г. был обнаружен Ахиллес, разделяющий орбиту с Юпитером и следующий перед ним с той же скоростью. Все вновь открываемые подобные объекты стали называть Троянцами в честь героев Троянской войны.

В 1932 был открыт Аполлон - первый представитель класса Аполлонов, которые в перигелии приближаются к Солнцу ближе, чем Земля. В 1976 г. был открыт Атон, положивший начало новому классу - атонов, величина большой оси орбиты которых менее 1 а.е. А в 1977 была обнаружена первая малая планета, никогда не приближающаяся к орбите Юпитера. Такие малые планеты назвали Кентаврами в знак их близости к Сатурну.

В 1976 году был обнаружен первый астероид группы Атонов, сближающихся с Землей.

В 1991 г. был найден Дамокл, имеющий очень вытянутую и сильно наклоненную орбиту, характерную для комет, однако не образующий кометного хвоста при сближении с Солнцем. Такие объекты стали называть Дамоклоидами.

В 1992 удалось увидеть первый объект из предсказанного Джерардом Койпером в 1951 г. пояса малых планет. Его назвали 1992 QB1. После этого в поясе Койпера каждый год стали находить всё более крупные объекты.

В 1996 году наступила новая эра в изучении астероидов: Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США отправило к астероиду Эрос космический аппарат «NEAR spacecraft», который должен был не просто сфотографировать астероид пролетев мимо него, но также стать искусственным спутником Эроса, а впоследствии совершить посадку на его поверхность.

27 июня 1997 года по пути к Эросу «NEAR» пролетел на расстоянии 1212 км. от небольшого астероида Матильда, сделав более 50м черно-белых и 7 цветных изображений, покрывающих 60% поверхности астероида. Были измерены также магнитное поле и масса Матильды.

В конце 1998 года в связи с потерей связи с аппаратом на 27 часов время выхода на орбиту Эроса было перенесено с 10 января 1999 года на 14 февраля 2000. В назначенный срок NEAR вышел на высокую орбиту астероида с перицентром 327 км и апоцентром 450 км. Начинается постепенное снижение орбиты: 10 марта аппарат вышел на круговую орбиту высотой 200 км, 11 апреля орбита снизилась до 100 км, 27 декабря произошло снижение до 35 км, после которого миссия аппарата вступила в заключительную стадию с целью посадки на поверхность астероида. На стадии снижения - 14 марта 2000 года «NEAR spacecraft» был переименован в честь американского геолога и планетолога Юджина Шумейкера, трагически погибшего в автокатастрофе в Австралии, в «NEAR Shoemaker».

12 февраля 2001 году «NEAR» начал торможение, которая продолжалось 2 суток, завершившись мягкой посадкой на астероид с последующим фотографированием поверхности и измерением состава поверхностного грунта. 28 февраля миссия аппарата была завершена.

В июле 1999 года космический аппарат «Deep Space 1» с расстояния 26 км. исследовал астероид Брайль, собрав большой массив данных о составе астероида и получив ценные изображения.

В 2000 году аппаратом «Кассини-Гюйгенс» произвёл фотографирование астероида 2685 Масурски.

В 2001 был открыт первый Атон, не пересекающий земную орбиту, а также первый Троянец Нептуна.

2 ноября 2002 года космическим аппаратом НАСА «Стардаст» было осуществлено фотографирование небольшого астероида Аннафранк.

9 мая 2003 года Японским агентством аэрокосмических исследований для изучения астероида Итокава и доставки на Землю образцов грунта астероида был запущен космический аппарат «Хаябуса».

12 сентября 2005 года «Хаябуса» приблизился к астероиду на расстояние 30 км и приступил к исследованиям.

В ноябре того же года аппаратом были осуществлены три посадки на поверхность астероида, в результате которых был потерян робот «Минерва», предназначенный для фотографирования отдельных пылинок и съёмки близких панорам поверхности.

26 ноября была осуществлена ещё одна попытка спуска аппарата с целью забора грунта. Незадолго до посадки связь с аппаратом была потеряна и восстановлена лишь спустя 4 месяца. Удалось ли сделать забор грунта оставалось неизвестным. В июне 2006 года JAXA сообщило, что «Хаябуса» скорее всего вернётся на Землю, что и произошло 13 июня 2010 года, когда спускаемая капсула с образцами частиц астероида была сброшена в районе полигона Вумера на юге Австралии. Исследовав образцы грунта японские учёные установили, что в составе астероида Итокава присутствуют Mg, Si и Al. На поверхности астероида имеется значительное количество минералов пироксена и оливина в соотношении 30:70. Т.е. Итокава является осколком более крупного хондритного астероида.

После аппарата «Хаябуса» фотографирование астероидов провели также АМС «Новые горизонты» (11 июня 2006 года - астероид 132524 APL) и космический аппарат «Розетта» (5 сентября 2008 года - фотографирование астероида 2867 Штейнс, 10 июля 2010 года - астероида Лютеция). Кроме того, 27 сентября 2007 г. с космодрома на мысе Канаверал стартовала автоматическая межпланетная станция «Dawn», которая уже в этом году (предположительно 16 июля) выйдет на круговую орбиту вокруг астероида Веста. В 2015 году аппарат достигнет Цереры - самого крупного объекта в главном поясе астероидов - проработав на орбите которой в течении 5 месяцев, завершит свою работу...

Астероиды различаются по размерам, строению, форме орбит и расположению в Солнечной системе. На основании характеристик орбит астероиды выделяются в отдельные группы и семейства. Первые - образованы осколками более крупных астероидов, и поэтому, большая полуось, эксцентриситет и наклонение орбиты у астероидов в пределах одной группы практически полностью совпадают. Вторые - объединяют астероиды со сходными орбитальными параметрами.

В настоящее время известно более 30 семейств астероидов. Большинство семейств астероидов располагаются в главном поясе. Между основными концентрациями астероидов в главном поясе существуют пустые области, известные как щели или люки Кирквуда. Подобные области возникают в результате гравитационного взаимодействия Юпитера из-за которого орбиты астероидов становятся нестабильными.

Групп астероидов меньше чем семейств. В представленном ниже описании группы астероидов перечислены в порядке их удаления от Солнца.

рис.3 Группы астероидов: белые - астероиды главного пояса; зелёные за внешней границей главного пояса - троянцы Юпитера; оранжевые - группа Хильды. . Источник: wikipedia

Ближе всего к Солнцу находится гипотетический пояс Вулканоидов - малых планет, орбиты которых лежат полностью внутри орбиты Меркурия. Компьютерные расчёты показывают, что область, лежащая между Солнцем и Меркурием, гравитационно стабильна и, скорее всего, там существуют маленькие небесные тела. Практическое обнаружение их затруднено близостью к Солнцу, и до сих пор ни одного Вулканоида не обнаружено. Косвенно в пользу существования вулканоидов говорят кратеры на поверхности Меркурия.

Следующая группа - Атоны, малые планеты, названные по имени первого представителя, открытого американским астрономом Элеанор Хелин в 1976 году. У атонов большая полуось орбиты меньше астрономической единицы. Таким образом, на большей части своего пути по орбите Атоны находятся ближе к Солнцу, чем Земля, а некоторые из них вообще никогда не пересекают земную орбиту.

Атонов известно более 500, из которых лишь 9 имеют собственные имена. Атоны - самые маленькие из всех групп астероидов: диаметр большинства из них не превышает 1 км. Самым большим атоном является Круитна, с диаметром 5 км.

Между орбитами Венеры и Юпитера выделяются группы небольших астероидов Амуров и Аполлонов.

Амуры - астероиды, лежащие между орбитами Земли и Юпитера. Амуры можно разделить на 4 подгруппы, различающиеся параметрами своих орбит:

К первой подгруппе относятся астероиды, лежащие между орбитами Земли и Марса. К ним относятся менее 1/5 всех амуров.

Ко второй подгруппе относятся астероиды, чьи орбиты лежат между орбитой Марса и главным астероидным поясом. К ним принадлежит и давний название всей группе астероид Амур.

Третья подгруппа амуров объединяет астероиды, чьи орбиты лежат в пределах главного пояса. К ней относится около половины всех амуров.

Последняя подгруппа включает немногочисленные астероиды, лежащие за пределами главного пояса и проникающие за орбиту Юпитера.

Амуров к настоящему времени известно более 600. Они вращаются по орбитам с большой полуосью более 1,0 а.е. и расстояниями в перигелии от 1,017 до 1,3 а. е. Диаметр самого большого амура - Ганимеда - 32 км.

К аполлонам относятся астероиды пересекающие орбиту Земли и имеющие большую полуось не менее 1 а.е. Аполлоны, наряду с атонами, являются самыми маленькими астероиды. Крупнейший их представитель - Сизиф в диаметре 8,2 км. Всего же аполлонов известно более 3,5 тысяч.

Вышеперечисленные группы астероидов образуют так называемый «главный» пояс, в предала которого сосредоточено.

За «главным» поясом астероидов находится класс малых планет, которые называются троянцами или троянскими астероидами.

Троянские астероиды находятся в окрестностях точек Лагранжа L4 и L5 в орбитальном резонансе 1:1 любых планет. Большинство троянских астероидов обнаружено у планеты Юпитер. Есть троянцы у Нептуна и Марса. Предполагают их существование у Земли.

Троянцы Юпитера делятся на 2 большие группы: в точке L4 находятся астероиды, называемые именами греческих героев, и двигающиеся впереди планеты; в точке L5 - астероиды, называемые именами защитников Трои и двигающиеся позади Юпитера.

У Нептуна на настоящий момент известно всего 7 троянцев, 6 из которых двигаются впереди планеты.

У Марса троянцев выявлено всего 4, 3 из которых лежат вблизи точки L4.

Троянцы - крупные астероиды с диаметром часто более 10 км. Самым крупным из них является грек Юпитера - Гектор, с диаметром 370 км.

Между орбитами Юпитера и Нептуна, располагается пояс Кентавров - астероидов проявляющих одновременно свойства и астероидов, и комет. Так, у первого из открытых Кентавров - Хирона, при сближении с Солнцем наблюдалась кома.

В настоящее время считается, что в Солнечной системе находятся более 40 тыс. кентавров с диаметром более 1 км. Самым же крупным из них является Харикло с диаметром около 260 км.

К группе дамоклоидов относят астероиды, имеющие очень вытянутые орбиты, и находящиеся в афелии дальше Урана, а в перигелии - ближе Юпитера, а иногда и Марса. Считается, что дамоклоиды - это потерявшие летучие вещества ядра планет, что было сделано на основе наблюдений, показавших наличие комы у ряда астероидов этой группы и на основании изучения параметров орбит дамоклоидов, в результате которого выяснилось, что они обращаются вокруг Солнца в направлении, противоположном движению больших планет и прочих групп астероидов.

Спектральные классы астероидов

По цветности, альбедо и характеристикам спектра астероиды условно подразделяются на несколько классов. Изначально, по классификации Кларка Р.Чапмена, Дэвида Моррисона и Бена Целлнера, спектральных классов астероидов было всего 3. Затем, по мере изучения учёными, число классов расширилось и на сегодняшний момент их 14.

К классу А относятся всего 17 астероидов, лежащих в пределах главного пояса и характеризующихся наличием в составе минерала оливина. Астероиды класса А характеризуемый умеренно высоким альбедо и красноватым цветом.

К классу B относятся углеродные астероиды с голубоватым спектром и почти полном отсутствием поглощения на длине волны ниже 0,5 мкм. Астероиды данного класса лежат в основном в пределах главного пояса.

Класс С образуют углеродные астероиды, по составу близкие к составу протопланетного облака из которого образовалась Солнечная система. Это наиболее многочисленный класс, к которому принадлежит 75% всех астероидов. Обращаются они во внешних областях главного пояса.

Астероиды с очень низким альбедо (0,02-0,05) и ровным красноватым спектром без чётких линий поглощения относятся к спектральному классу D. Лежат они во внешних областях главного пояса на расстоянии не менее 3 а.е. от Солнца.

Астероиды класса E являются скорее всего остатками внешней оболочки более крупного астероида и характеризуются очень высоким альбедо (0,3 и выше). По своему составу астероиды этого класса имеют сходство с метеоритами, известными как энстатитовые ахондриты.

Астероиды класса F относятся к группе углеродных астероидов и отличаются от похожих объектов ласса B отсутствием следов воды, поглощающей на длине волны около 3 мкм

Класс G объединяет углеродные астероиды с сильным ультрафиолетовым поглощением на длине волны 0,5 мкм.

К классу М относятся металлические астероиды с умеренно большим альбедо (0,1-0,2). На поверхности некоторых из них присутствуют выходы металлов (никелистого железа), как у некоторых метеоритов. К этому классу относятся менее 8% всех известных астероидов.

Астероиды с низким альбедо (0,02-0,07) и ровным красноватым спектром без конкретных линий поглощения относятся к классу P. В их составе углероды и силикаты. Преобладают подобные объекты во внешних областях главного пояса.

К классу Q относятся немногочисленные астероиды из внутренних областей главного пояса, по характеру спектра схожие с хондритами.

Класс R объединяет объекты с высокой концентрацией во внешних областях оливина и пироксена, возможно с добавкой плагиоклаза. Астероидов этого класса немного и все они лежат во внутренних областях главного пояса.

К классу S относятся 17% всех астероидов. Астероиды этого класса имеют кремниевый или каменный состав и располагаются в основном в областях главного астероидного пояса на расстоянии до 3 а.е.

К классу астероидов T учёные относят объекты с очень низким альбедо, тёмной поверхностью и умеренным поглощением на длине волны 0,85 мкм. Состав их неизвестен.

К последнему выделенному на сегодняшний день классу астероидов - V, относят объекты чьи орбиты близки к параметрам орбиты самого крупного представителя класса - астероида (4) Веста. По своему составу они близки к астероидам S класса, т.е. состоят их силикатов, камней и железа. Основным отличием их от астероидов класса S является высокое содержание пироксена.

Происхождение астероидов

Существует две гипотезы образования астероидов. По первой гипотезе предполагается существование в прошлом планеты Фаэтон. Она существовала недолго и разрушилась при столкновении с крупным небесным телом или благодаря процессам внутри планеты. Однако наиболее вероятно образование астероидов за счёт разрушения нескольких крупных объектов, оставшихся после формирования планет. Образование крупного небесного тела - планеты - в пределах главного пояса произойти не могло из-за гравитационного воздействия Юпитера.

Спутники астероидов

В 1993 г. аппарат «Галилео» получил снимок астероида Ида с небольшим спутником Дактиль. Впоследствии спутники были обнаружены у многих астероидов, а в 2001 году был обнаружен первый спутник у объекта пояса Койпера.

К недоумению астрономов, совместные наблюдения, проводившиеся с помощью наземных инструментов и телескопа «Хаббл», показали, что во многих случаях эти спутники своими размерами вполне сравнимы с центральным объектом.

Доктор Штерн провёл исследование с целью выяснить, каким образом могут образовываться подобные двойные системы. Стандартная модель формирования крупных спутников предполагает, что они образуются в результате столкновения родительского объекта с крупным объектом. Подобная модель позволяет удовлетворительно объяснить формирование двойных астероидов, системы Плутон- Харон, а также может быть непосредственно применена к объяснению процесса формирования системы Земля- Луна.

Исследование Штерна поставило под сомнение ряд положений этой теории. В частности, для образования объектов необходимы столкновения с энергией, которые весьма маловероятны с учётом возможного количества и массы объектов пояса Койпера как в его исходном состоянии, так и в современном.

Отсюда следуют два возможных объяснения - либо формирование двойных объектов происходило не в результате столкновений, либо коэффициент отражения поверхности объектов Койпера (с его помощью определяется их размер) существенно недооценен.

Разрешить дилему, по мнению Штерна, поможет новый космический инфракрасный телескоп НАСА SIRTF (Space Infrared Telescope Facility), запуск которого произошёл в 2003 году.

Астероиды. Столкновения с Землей и прочими космическими телами

Время от времени астероиды могут сталкиваться с космическими телами: планетами, Солнцем, другими астероидами. Сталкиваются они и с Землёй.

К настоящему времени на поверхности Земли известно более 170 крупных кратеров - астроблем («звёздных ран»), которые являются местам падения небесных тел. Самый крупный кратер, для которого с большой вероятностью установлено внеземное происхождение - Вредефорт в ЮАР, с диаметром до 300 км. Образовался кратер в результате падения астероида с диаметром около 10 км более 2 млрд. лет назад.

Вторым по размерам является ударный кратер Садбери в канадской провинции Онтарио, образовавшийся при падении кометы 1850 млн. лет назад. Его диаметр - 250 км.

На Земле известно ещё 3 ударных метеоритных кратера с диаметром более 100 км: Чиксулуб в Мексике, Маникуаган в Канаде и Попигай (Попигайская котловина) в России. С кратером Чиксулуб связывают падение астероида, послужившего 65 млн. лет назад причиной мел-палеогенового вымирания.

В настоящее время учёные считают, что небесные тела, по размерам равные чиксулубскому астероиду, падают на Землю примерно раз в 100 млн.лет. Тела меньшего размера падают на Землю гораздо чаще. Так, 50 тыс. лет назад, т.е. уже во времена, когда на Земле жили люди современного типа, в штате Аризона (США) упал небольшой астероид диаметром около 50 метров. При ударе образовался кратер Бэрринджер диаметром 1,2 км в поперечнике и 175 м в глубину. В 1908 году в районе р.Подкаменная Тунгуска на высоте 7 км. взорвался болид диаметром несколько десятков метров. На счёт природы болида до сих пор нет единого мнения: часть учёных полагают, что над тайгой взорвался небольшой астероид, другая часть полагает, что причиной взрыва послужило ядро кометы.

10 августа 1972 года над территорией Канады очевидцами наблюдался огромный огненный шар. По всей видимости речь идёт об астероиде с диаметром в 25 м.

23 марта 1989 года на расстоянии 700 тыс.км от Земли пролетел астероид 1989 FC диаметром около 800 метров. Самое интересное, что обнаружили астероид лишь после его удаления от Земли.

1 октября 1990 года над Тихим океаном взорвался болид диаметром 20 метров. Взрыв сопровождался очень яркой вспышкой, которая была зафиксирована двумя геостационарными ИСЗ.

В ночь с 8 на 9 декабря 1992 года мимо Земли многие астрономы наблюдали прохождение астероида 4179 Тоутатис диаметром около 3 км. Мимо Земли астероид проходит каждые 4 года, поэтому у вас тоже есть возможность исследовать его.

В 1996 году полукилометровый астероид прошел на расстоянии 200 тыс.км от нашей планеты.

Как можно видеть по этому далеко не полному списку, астероиды на Земле гости довольно частые. По некоторым оценкам астероиды с диаметром более 10 метров вторгаются в атмосферу Земли ежегодно.

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.

Астероиды Главного пояса движутся по устойчивым орбитам, близким к круговым или слабо эксцентричным. Они находятся в «безопасной» зоне, где минимально гравитационное влияние на них больших планет, в первую очередь, - Юпитера. Считается, что именно Юпитер «виноват» в том, что на месте Главного пояса астероидов в период молодости Солнечной системы не смогла сформироваться крупная планета.

Впрочем, еще в начале XX в. многие ученые полагали, что между Юпитером и Марсом раньше существовала большая планета, которая по каким-то причинам разрушилась. Первым высказал эту гипотезу Ольберс, сразу после открытия им Паллады. Он же предложил назвать гипотетическую планету Фаэтоном. Однако современная космогония отказалась от идеи разрушения большой планеты : пояс астероидов, вероятно, всегда содержал множество небольших тел, объединиться которым мешало влияние Юпитера.

Этот гигант по-прежнему продолжает играть первостепенную роль в эволюции орбит астероидов. Его длительное (более 4 млрд. лет) гравитационное влияние на астероиды Главного пояса привело к тому, что возник ряд «запретных» орбит и даже зон, в которых малых тел практически нет, а если они туда и попадают, то не могут долго там находиться. Эти зоны называют пробелами (или люками) Кирквуда по имени Дэниела Кирквуда (1814-1895), впервые обнаружившего их в распределении периодов обращения всего нескольких дюжин астероидов.

Орбиты в люках Кирквуда называют резонансными, поскольку движущиеся по ним астероиды испытывают регулярное гравитационное возмущение со стороны Юпитера в одних и тех же точках своей орбиты. Периоды обращения по этим орбитам находятся в простых отношениях с периодом обращения Юпитера (например, 1:2, 3:7, 2:5, 1:3). Если какой-либо астероид, например, в результате столкновения с другим телом, попадает на резонансную орбиту, то ее эксцентриситет и большая полуось быстро меняются под влиянием гравитационного поля Юпитера. Астероид покидает резонансную орбиту и может даже уйти из Главного пояса. Таков постоянно действующий механизм «очистки» пробелов Кирквуда.

Однако заметим, что если изобразить мгновенное распределение всех астероидов Главного пояса, то никаких «щелей» мы не увидим. В любой момент времени астероиды достаточно равномерно заполняют пояс, поскольку, двигаясь по эллиптическим орбитам, они часто пересекают «запретные зоны».

Существует еще один, противоположный, пример гравитационного влияния Юпитера: у внешней границы Главного пояса астероидов есть две узкие «зоны», содержащие избыточное число астероидов. Периоды обращения в них находятся в пропорциях 2:3 и 1:1 с периодом обращения Юпитера. Ясно, что резонанс 1:1 означает, что астероиды движутся практически по орбите Юпитера. Но они не сближаются с гигантской планетой, а держат дистанцию, в среднем равную радиусу орбиты Юпитера. Эти астероиды получили имена героев Троянской войны. Те из них, которые в своем движении по орбите опережают Юпитер, называют «греками», а отстающую группу - «троянцами» (обе группы вместе часто называют «троянцами»). Движение этих малых тел происходит в окрестности «треугольных точек Лагранжа», где при круговом движении уравниваются гравитационные и центробежные силы. Важно, что при небольшом отклонении от положения равновесия возникают силы, стремящиеся вернуть объект на место, т.е. его движение происходит устойчиво.