У свиті сонця, крім восьми планет, безліч тіл меншою маси і розміру. Частина з них складається з пилу і замерзлого газу (комети), решта - з твердої речовини (малі планети, або планетоїди). Одні не йдуть від Сонця далі орбіти Юпітера, інші гуляють по периферії Сонячної системи. В силу традиції малі планети першої групи називають астероїдами. Зображення: «Популярна механіка»
«Подібні зірок»: Перша гіпотеза походження нововідкритих світил
мисливський сезон
У період між двох світових воєн пошук астероїдів був надзвичайно інтенсивним, і за одні 1930-і роки приніс без малого чотири сотні відкриттів. Потім він загальмувався - надовго, років на тридцять. Його відродження сприяло оснащення телескопів напівпровідниковими фотометрами і іншими електронними приладами і поява потужних комп'ютерів, здатних швидко обчислювати астероїдні орбіти. Останнім часом для дослідження малих планет використовують наземні телескопи-роботи, орбітальні обсерваторії і далекі космічні зонди.
головний пояс
Орбіти майже всіх астероїдів лежать в межах кільця, внутрішній радіус якого дорівнює двом астрономічним одиницям, а зовнішній - трьом з половиною (строго кажучи, це не кільце, а бублик, оскільки шляхи безлічі астероїдів виходять за площину екліптики). Цю зону називають головним поясом астероїдів. У ньому міститься близько двохсот малих планет, середні діаметри яких більше 100 км. За приблизними оцінками, астероїдів розміром не менше кілометра там 1-2 млн. І при цьому загальна маса мешканців головного пояса приблизно в 25 разів менше маси Місяця!
орбіти астероїдів
Орбіти навколоземних астероїдів дуже різноманітні: одні періодично повертаються в головний пояс і навіть йдуть набагато далі, інші незмінно тримаються ближче до Сонця. Є навіть астероїди, осмілюється підійти до Сонця ближче Меркурія
Просторовий розподіл траєкторій астероїдів в головному поясі аж ніяк не рівномірно. По-перше, там є щілини, відкриті в 1860-х роках професором Університету Індіани Деніел Кірквуд. На підставі дослідження траєкторій 97 астероїдів Кірквуд з'ясував, що ці тіла уникають орбіт з періодами, порівнянними з періодом Юпітера (наприклад, якщо ці періоди відносяться як 1: 3). Кірквуд зрозумів і причину: такі тіла періодично зближуються з Юпітером на одному і тому ж ділянці своєї траєкторії і в результаті під дією його тяжіння збиваються з колишньої траєкторії (цей ефект, відзначений Лапласом на початку XIX століття на прикладі супутників Юпітера, називається орбітальним резонансом). У головному поясі є щілини Кірквуд (в російськомовній літературі їх також називають люками) і з іншими резонансами - 1: 2, 2: 5, 3: 5, 3: 7. По-друге, не менше третини тамтешніх астероїдів групуються за домами з близькими орбітальними елементами (такими як довжина великої півосі, ексцентриситет і нахил орбіти до площини екліптики). Перші з таких родин без малого сто років тому виділив професор Токійського університету Кіёцугу Хираяма. Хираяма вважав, що кожна родина складається з осколків більш великого астероїда, що розпався через зіткнення з тілом меншого розміру, і ця інтерпретація досі вважається найбільш правдоподібною.
Астероїди головного пояса напевно стикаються і зараз (правда, побачити це вживу поки не вдавалося), в минулому ж зіткнення були звичайною справою. Дуже багато (якщо практично не все) астероїди представляють собою осколки попередників. Це пояснює, чому в поясі не так вже й багато астероїдів, що володіють власними супутниками. Як розповів «ПМ» старший науковий співробітник Південно-Західного дослідницького інституту в штаті Колорадо Кларк Чапмен, їх частка не перевищує 15% (проти 75% у планет). Швидше за все, астероїди втрачають свої місяця не тільки при прямих зіткненнях, але і внаслідок гравітаційних збурень, обумовлених появою сусідів. Хаотичне розподіл осей обертання астероїдів - теж результат зіткнень. Тільки Церера, Паллада і Веста мають пряму обертанням, успадкованим від первинного допланетного рою, з якого утворилися і астероїди, і планети. Таке обертання вони утримали завдяки значній масі, що забезпечує їм великий кутовий момент.
троянці
Майже всі астероїди, відкриті в XIX столітті, рухаються в межах головного пояса. Виняток становлять тільки Ефра і Ерос, які перетинають орбіту Марса. Інших прикладів втечі з внутріпоясного полону в той час не знали.
навколоземні астероїди
Амур і Аполлон стали родоначальниками двох сімейств малих планет, які відвідують внутрішні області Сонячної системи. У них є загальне ім'я - навколоземні астероїди (Near-Earth Asteroids. NEAs). Перигелій астероїдів типу Амура (Amor-type) лежить в діапазоні від 1,3 а.о. до максимального радіуса земної орбіти, рівного 1,017 а.о. До астероїдів-Аполлон (Apollo-type asteroids) відносять тіла з перигелієм менш 1,017 а.о. і велика піввісь, що перевищує 1 а.о. Є ще сімейство навколоземних астероїдів, у яких довжина великої півосі менше однієї астрономічної одиниці. Приблизно 50% таких астероїдів, перший з яких відкрили в 1976 році і назвали на честь єгипетського бога Атона, все ж віддаляються від Сонця сильніше Землі, оскільки рухаються по еліпсам з великим ексцентриситетом. Серед Атонов виділяють підродина астероїдів, чий апогей менше мінімального радіусу земної орбіти, 0,983 а.о. Ці тіла, природно, завжди ближче до Сонця, ніж наша планета.
Орбіти навколоземних астероїдів дуже різноманітні. Одні з них періодично повертаються в головний пояс і навіть часом йдуть набагато далі, інші незмінно тримаються ближче до Сонця. Такий, наприклад, астероїд 1 685 Торо з апогеєм 1,96 а.о. і перигелієм 0,77 а.о. Він перетинає орбіти Землі і Марса, і йому не вистачає всього 0,05 а.е, щоб дістатися до орбіти Венери. На п'ять обертів навколо Сонця у нього йде 8 земних і 13 венеріанських років, тому Торо перебуває в орбітальному резонансі з обома планетами. Є навіть астероїди, осмілюється підійти до Сонця ближче Меркурія. Такий астероїд тисячі п'ятсот шістьдесят-шість Ікар з сімейства аполлонів, відкритий в 1949 році американським астрономом Вальтером Бааде.
Незавершені планети
Астероїди - це, в певному сенсі, недороблені планети. І ті й інші колись утворилися з зіткнулися і злилися планетезималей, твердих тіл розміром від метра до кілометра, оберталися навколо новонародженого Сонця. Ці тіла, в свою чергу, виникли за рахунок злипання частинок первинного газопилової хмари, з якого формувалася Сонячна система. У зоні за орбітою Марса планетезимали не змогли об'єднатися у велику планету. Швидше за все, це сталося через гравітаційних збурень з боку Юпітера, хоча могли працювати і інші механізми. Зокрема, не виключено, що Юпітер не раз викидав у напрямку до Сонця великі тіла, які також дестабілізували астероїдний пояс.
Перші астероїди, що виникли безпосередньо з планезімалей, рухалися в площині екліптики по майже кругових орбітах і мали невеликі відносні швидкості. Саме тому вони не розколювалися при зіткненнях, а злипалися і росли. Однак тяжіння Юпітера поступово змушувало астероїди переходити на похилі орбіти з великим ексцентриситетом, через що їх відносна швидкість зросла до 5 км / с (така вона і зараз). При зіткненні на такій швидкості астероїди дробилися на фрагменти, у яких не було шансів покласти початок справжньої планеті.
класи астероїдів
Ці процеси радикально змінили астероїдний пояс. Його початкова маса точно не відома, проте, згідно з модельним розрахунками, вона могла в 2200 разів перевищувати нинішню і приблизно дорівнювати масі Землі. Ті ж розрахунки демонструють, що там були сотні тіл, по масі і величині не поступаються Церере. Ці тіла загинули при зіткненнях, а їх осколки пішли на нестабільні орбіти і покинули пояс. Врешті-решт він настільки порідшав, що зіткнення відбувалися рідко, а ті, що вижили астероїди залишилися на досить стійких траєкторіях. Так що нинішній головний пояс - бліда тінь колишньої пишноти.
Кларк Чапмен відзначив, що, на думку ряду планетологов, колись між Землею і Венерою міг існувати ще один пояс. Однак цим астероїдів вижити було багато важче. Можна припустити, що практично всі вони розкололися після зіткнень, а їх осколки були відкинуті геть від Сонця.
Залізо-нікелевий лихоманка
Письменники-фантасти давно пророкують, так би мовити, народно-господарське освоєння астероїдів - згадаймо хоча б азімовскій розповідь «Шлях марсіан». Це і зрозуміло. У поясі астероїдів приховані велетенські запаси найчистішого водяного льоду і безліч мінералів. Один кубічний кілометр речовини типового астероїда М-класу містить 7 млрд тонн заліза, мільярд тонн нікелю і мільйони тонн кобальту. Сумарна вартість цих металів за сьогоднішніми цінами зашкалює за $ 5 трлн. Залишається сподіватися, що якщо людство добереться до цих ресурсів, то розпорядиться ними з розумом і реальною користю.