Семейства и группы пояса Астероидов

Пояс астероидов

Пояс астероидов

Астероиды

Основной пояс астероидов представляет собой пространство, находящееся между Юпитером и Марсом. В его составе присутствует несколько космических объектов небольшого размера. В 18 веке известные на то время учёные вырисовали картину, которая позволила понять, что между этими двумя планетами наблюдается значительный разрыв. Постепенно в объективах стали выявляться небольшие тела – астероиды.

Обнаружение

Пояс астероидов был обнаружен в 1800 году. Учёный по имени Франц фон Зак собрал астрономический клуб. Одним из его почётных участников был Уильям Гершель. Обнаружение первого крошечного по размерам объекта произошло в 1801 году, а именно 1 января. В качестве первооткрывателя его выступает Джузеппе Пьяцци. Несмотря на то, что он на тот момент времени в качестве члена клуба не числился, ему было вручено специальное приглашение.

Изначально учёный посчитал, что тело является кометой, однако впоследствии стало ясно, что кома у него отсутствует. Находка была названа Церерой. Специалист предположил, что это было планета. Спустя 15 месяцев ещё один учёный по имени Генрих Ольберт отыскал в данном участке второе тело – Палладу.

Внешне эти объекты практически не имели отличий от звёзд. Однако они двигались стремительно, что свидетельствовало об их орбитальной сути. Уильямом Гершелем было предложено создание отдельного класса-группы «астероиды». В 1807 году был найдет объект Джуно и Веста. В 1845 году понятие «астероиды» стало использоваться массово, не только в кругах учёных. В 1868 г. в кругах специалистов использовался список, содержащий 100 наименование объектов. В 1891 г., когда появилась фотография, их количество увеличилось.

Схема расположения пояса астероидов в Солнечной системе

Схема расположения пояса астероидов в Солнечной системе

Структура

По большей части основной пояс астероидов представляет собой пустое пространство, объекты которого отдалены друг от друга на внушительные расстояния. Учёные и представители общественности в настоящее время владеют информацией о присутствии более чем 100 000 астероидов, хотя их суммарное количество может достигать миллионов. Посредством около 200 объектов охватывается дистанция в 100 км. Обзор позволил понять, что до 1,7 млн. тел имеют протяжённость от 1 км.

Пояс астероидов располагается между Марсом и Юпитером на дистанции в 2.2 – 3.2 а. е. от главного светила. Протяжённость его равна 1 а. е. Суммарный показатель массы равняется 2,8 * 10^21 кг. Это значит, что на неё приходится 4% массового значения Луны. Порядка 50% массы распределено по четырём крупнейшим объектам – Церере, Весте, Палладе, Гигее.

Пояс астероидов

Основная популяция, которой наделён пояс астероидов, подразделяется на три зоны, которые базируются на разрыве Кирквуда. Она получила своё наименование в честь Даниэля Кирквуда, которым в 1866 году были найдены зазоры, образованные между орбитальными астероидными путями.

  1. Первая зона располагается между резонансами 4 к 1 на удалённость от Солнца в 2,6 а. е.
  2. Вторая зона продолжается от конца первой зоны до места нахождения резонансной щели 5 к 2.
  3. Третья зона уходит от внешнего края второй области до зазора 2 к 1.

Главный пояс астероидов также может быть внешним или внутренним. Первый формируется астероидами, которые приближены к марсианской части, а второй располагается неподалёку от орбитального пути Юпитера. Показатель температуры внутри космического объекта меняется в соответствии с удалённостью от солнечных лучей.

Состав

В большинстве астероидов представлен скалистый материал. Однако некоторые из них содержат в составе никель и железо. Остальные тела включают в состав незначительные примеси углеродов, льда, веществ летучего типа. На всей протяжённости пояса присутствует 3 вида астероидов:

  • C (состоят из углеродистого вещества), этот тип преобладает над территориями внешнего типа, в его составе присутствует свыше 75% наблюдаемых объектов;
  • S (включают в состав силикатный элемент), чаще всего его можно встретить во внутренней части при условии удалённости в 2.5 а. е. от небесного светила, традиционно эти объекты представлены силикатными и металлическими породами;
  • M (имеют в структуре металл), на них приходится 10% от суммарного количества объектов, а в составе есть железо и никель, есть мнение, что появление определённой части могло произойти из металлических ядер;
  • V (это редкая разновидность, к которой относятся базальтовые породы), в 2001 году было сделано предположение о происхождении большинства базальтовых астероидов от Весты, однако впоследствии в составе были выявлены различия.

Отдельные группы и семейства

Пояс астероидов преимущественно состоит из семейств. Они классифицируются по сходству, особенностям орбит. Формирование их, как принято считать, произошло в ходе столкновения с более крупными телами, которые впоследствии стали малыми. Самые крупные категории представлены следующим образом:

  • Флора (она содержит в себе свыше 800 объектов, есть вероятность её возникновения по причине удара от миллиарда лет тому назад, расположение – внутренняя поясная часть);
  • Эвном включает в себя тела типа S, название его взято в происхождении от богини, ответственной за порядок и права, тела располагаются в промежуточном поясе, ими охватывается 5%;
  • Коронис, на него приходится около 300 тел, самое крупное из них простирается на 41 километр;
  • Эос, данное семейство отдалено на 2.96-3.03 а. е., оно возникло вследствие внушительного и масштабного удара, который случился 1-2 миллиарда лет тому назад;
  • Темис находится на внешней части пояса, удалённость составляет 3.13 а. е.

Наряду с этим пояс астероидов в Солнечной системе включает в свой состав линии пыли. Создание этого мелкого материала происходит при астероидных столкновениях. Имеется 3 линии, оснащённых идентичными наклонами орбит.

Сравнительные размеры Луны и 10 первых астероидов, расположенных в порядке открытия. 1 — Церера, 2 — Паллада, 3 — Юнона, 4 — Веста, 5 — Астре, 6 — Геба, 7 — Ирис, 8 — Флора, 9 — Метида, 10 — Гигея

Происхождение

Изначально среди учёных была распространена версия о том, что пояс астероидов представляет собой результат уничтожения особо крупного планетарного тела, которое находится между Юпитером и Марсом. Авторами данной теории стали Уильям Гершель и Г. Олбдерс. Но впоследствии она была отброшена. Ведь для уничтожения объекта требуется внушительное количество энергии. Да и в телах наблюдаются различия по особенностям их химического состава.

Современный вывод заключается в том, что астероиды представляют собой остаточный материал, который имел непосредственное отношение к ранней Солнечной системе и никогда не являлся частью планеты. Тем не менее, воспринимать пояс астероидов как изначальный материал системы нецелесообразно. Ведь он не прошёл сквозь продолжительный этап эволюции и включает в себя лишь малую часть массы изначального объекта.

Изучение и наблюдения

Пояс астероидов имеет рассредоточенность в пространстве. В связи с этим аппараты ходят между двумя планетами, не сталкиваясь с повреждениями. Вероятность их столкновения между собой составляет 1 к миллиарду. Первым аппаратом, пролетевшим в этой зоне, стал «Пионер-10». В то время учёные опасались повреждения корабля осколками, но этого не произошло. Далее случался запуск следующих устройств:

  • Вояджер-1;
  • Вояджер-2;
  • Near;
  • Кассини;
  • Галилео;
  • Уллис;
  • Розетта;
  • Новые горизонты;
  • и так далее.

Таким образом, пояс астероидов в Солнечной системе является важным объектом.

Источник

Пояс астероидов

В 18 веке ученые могли составить примерную карту нашей Солнечной системы, изучив орбитальные пути планет. Отсюда появился закон Тиция-Боде, предсказавший пространственные промежутки между планетами. Четко вырисовывалось, что между Марсом и Юпитером наблюдается примечательный разрыв, привлекший внимание исследователей.

Кроме того, в объективы начали попадать мелкие тела, которые позже именуют «астероидами», а затем вышли и на сам «пояс». Давайте внимательно исследуем главный пояс астероидов Солнечной системы.

Обнаружение Пояса астероидов

В 1800 году проблему закона Тиция-Боде планировал решить Франц Ксавер фон Зак. Он собрал астрономический клуб «Объединенное космическое сообщество», куда также вошел Уильям Гершель.

Удивительно, что первый крошечный объект 1 января 1801 года заметил Джузеппе Пьяцци, который получил приглашение, но официально членом клуба еще не числился.

Сравнение Цереры (слева) и Тефия (справа)

Сравнение Цереры (слева) и Тефия (справа)

Изначально он посчитал, что это комета, но стало ясно, что у нее нет комы. Он назвал находку Церера (фото выше) и предположил, что столкнулся с планетой. Через 15 месяцев Генрих Ольберс нашел второе тело в том же участке – 2 Паллада.

По внешнему виду объекты мало отличались от звезд, так как даже в максимальном увеличении не разрешались на диски. Но стремительное движение указывало на орбитальный характер. Уильям Гершель предложил создать класс «астероиды».

В 1807 году находят 3 Джуно и 4 Веста, в 1845-м – 5 Астрея. В 1850-х гг. термин «астероиды» вошел в широкое употребление, а объекты находились все чаще. Постепенно начали использовать понятие пояс астероидов, хотя точного первоисточника не нашли. Ниже представлена схема, где указана орбита пояса астероидов между Марсом и Юпитером.

Астероиды внутренней системы и Юпитера: астероидный пояс в виде пончика находится между Юпитером и Марсом

Астероиды внутренней системы и Юпитера: астероидный пояс в виде пончика находится между Юпитером и Марсом

В 1868 году существовал список из 100 астероидов, а с появлением фотографии в 1891 году удалось существенно увеличить количество. До 1921 года нашли 1000 объектов, в 1981 году – 10000, а в 2000-м – 100000. Современные системы применяют автоматические программы поиска.

Структура пояса Астероидов

Несмотря на распространенное заблуждение, главный пояс астероидов выступает по большей части пустым пространством, где объекты отдалены на большие дистанции. Но мы знаем о присутствии сотен тысяч астероидов, а общее число может приближаться к миллиону. Примерно 200 объектов в диаметре охватывают 100 км, а ИК-обзор показал 0.7-1.7 млн. астероидов с протяжностью в 1 км и больше.

Сравнение размеров некоторых астероидов главного Пояса

Сравнение размеров некоторых астероидов главного Пояса

Пояс астероидов находится между Марсом и Юпитером на расстоянии 2.2-3.2 а.е. от Солнца и охватывает в протяжности 1 а.е. Общая масса достигает от 2.8 х 10 21 кг до 3.2 х 10 21 кг, что приравнивается к 4% лунной. Примерно половина массы уходит на 4 крупнейших объекта: Церера (1/3), 4 Веста, 2 Паллада и 10 Гигея.

Главную популяцию пояса иногда делят на три зоны, основанные на разрыве Кирквуда. Его наименовали в честь Даниэля Кирквуда, который в 1866 году нашел зазоры между орбитальными путями астероидов.

Зона I расположена между резонансами 4:1 и зазорами Кирквуда 3:1, что соответствует удаленности от Солнца на 2.6 а.е. и 2.5 а.е. Зона II продолжается от конца I до резонансной щели 5:2 (2.88 а.е.). Зона III идет от внешнего края II до зазора 2:1 (3.28 а.е.).

Главный пояс астероидов между планетами также делят на внутренний и внешний, где первый формируется приближенными к Марсу астероидами, а внешний ближе к орбитальному пути Юпитера. Астероиды с удаленностью в 2.06 а.е. от звезды можно воспринимать как внутреннюю границу.

Температура в поясе меняется в зависимости от удаленности от солнечных лучей. Для внутренних частичек градус понимается к -73°С при дистанции в 2.2 а.е. и до -108°С при 3.2 а.е.

Состав пояса Астероидов

Многие астероиды представлены скалистым материалом, но некоторые располагают железом и никелем. Остальные обладают примесями углеродов, льдом и летучими веществами.

Изображение Весты, полученное во время близкого прохода аппарата Dawn в 2011-м году

Изображение Весты, полученное во время близкого прохода аппарата Dawn в 2011-м году

На территории пояса проживает три вида астероидов: С (углеродистые), S (силикатные) и М (металлические). С-тип богат на углерод, доминирует над внешними территориями и вмещает более 75% наблюдаемых объектов. По поверхностному составу соотносятся с углеродистыми медно-хондритовыми метеоритами, а спектры демонстрируют древнюю Солнечную систему.

S-тип чаще встречаются во внутренней части при удаленности в 2.5 а.е. от Солнца. Обычно представлены силикатами и некоторыми металлами. Полагают, что их материал изменился со временем из-за плавления и реформации. Можете изучить главные небесные тела в поясе астероидов Солнечной системы.

Еще:  Уссурийск Улан Удэ билеты на поезд и расписание

Основные объекты Пояса астероидов

(10 9 км 3 ) Масса

10 17 кг Плотность

М-типа представляют 10% от общего количества и наполнены железо-никелевым и силикатным соединениями. Есть предположение, что определенная часть могла появиться из металлических ядер дифференцированных астероидов.

Есть также редкая разновидность V-типа (базальтовые). В 2001 году предположили, что большая часть базальтовых астероидов произошла от Веста. Но потом выяснили, что они отличались по составу. Считается, что их должно быть много, но 99% предсказанных объектов просто отсутствуют.

Семейства и группы пояса Астероидов

Примерно 1/3 небесных тел в поясе астероидов входит в семейства. Они делятся по сходству в орбитальных особенностях, вроде эксцентриситета, орбитального наклона и прочих спектральных признаков. Могли сформироваться при столкновении с более крупными объектами, которые позже распались на мелкие тела.

Художественная концепция создания астероидных семей

Художественная концепция создания астероидных семей

Среди наиболее известных семейств стоит вспомнить группы Флоры, Эвномы, Корониса, Эоса и Темис. Семья Флоры считается одной из крупнейших и вмещает более 800 объектов. Могла появиться из-за удара миллиард лет назад. Находится во внутренней области пояса. Объекты относятся к S-типу и составляют 4-5% от общего астероидного количества.

В Эвноме проживают тела S-типа. Наименование взято от богини права и порядка. Тела находятся в промежуточном поясе и охватывают 5%. Примерно 300 астероидов живет в Коронисе. Среди них крупнейшим выступает 208 Лакримоса, простирающийся на 41 км.

Семья Эоса отдалена на 2.96-3.03 а.е. и появилась после удара 1-2 млрд. лет назад. Включает 4400 участников, напоминающих S-тип. Но ИК-анализ показывает отличия, поэтому отнесли в собственную категорию (К).

Наблюдаемые астероиды демонстрируют кратерные поверхности

Наблюдаемые астероиды демонстрируют кратерные поверхности

Группа Темис расположена на внешней территории пояса при удаленности в 3.13 а.е. Среди объектов примечательным кажется 24 Темис, относящийся к С-типу. Крупнейшим считается Веста, а одноименное семейство сформировалась из-за столкновений.

Также в астероидном поясе можно найти пылевые линии с радиусами частичек до нескольких сотен микрометров. Мелкий материал создается при астероидных столкновениях. Есть три линии с похожими орбитальными наклонами.

Происхождение Пояса Астероидов

Изначально полагали, что астероидный пояс – результат уничтожения крупной планеты, расположенной между Марсом и Юпитером. Эту теорию предложили Г. Олбдерс и У. Гершель. Но ее отбросили.

Художественная интерпретация ранней Солнечной системы, где столкновения частичек в аккреционном диске вызвало формирование планетезималей

Художественная интерпретация ранней Солнечной системы, где столкновения частичек в аккреционном диске вызвало формирование планетезималей

Прежде всего, для уничтожения планеты потребуется огромное количество энергии. К тому же, факт в том, что весь астероидный объем по массе достигает всего лишь 4% лунной. Да и сами объекты отличаются по химическому составу.

Сегодняшний вывод состоит в том, что астероиды выступают остаточным материалом ранней Солнечной системы и они никогда не были частью планеты. В первые миллионы лет, когда гравитационная аккреция привела к планетному формированию, скопления материала слились в крупные объекты. Но на территории астероидного пояса планетезимали поддались мощной гравитации Юпитера и не смогли слиться.

Но не стоит воспринимать астероиды как первоначальный материал системы. Они прошли сквозь длительный эволюционный этап (внутреннее нагревание, поверхностное таяние от столкновений и космическое выветривание). Поэтому современный пояс вмещает лишь незначительную массу изначального.

Компьютерные модели полагают, что ранняя массивность сопоставлялась с земной. Из-за гравитационных колебаний большую часть выбросило спустя миллион лет после формирования. При создании первого астероида температура на удаленности 2.7 а.е. от Солнца соответствовала «снежной линии» (ниже точки замерзания воды).

Изучение пояса Астероидов

Астероиды рассредоточены в пространстве, поэтому аппараты путешествуют по поясу астероидов между Марсом и Юпитером без повреждений. Вероятность столкновения: 1 к миллиарду.

Космический корабль Dawn прибывает к астероиду Веста

Космический корабль Dawn прибывает к астероиду Веста

В 1972 году Пионер-10 стал первым аппаратом, пролетевшим сквозь астероидный пояс на пути к Юпитеру. На тот момент боялись, что осколки могут повредить корабль. Но он, вместе с 11-й миссией, прошел успешно. Далее были Вояджеры-1 и 2, Уллис, Галилео, NEAR, Кассини, Звездная Пыль, Новые Горизонты, Розетта и Dawn.

По большей части эти миссии предназначались для исследования внешней системы и ее объектов. Конкретно за астероидами следили Dawn, NEAR и Хаябуса. Dawn полетел к Веста в 2011-2012 гг. и потом направился к Церере.

В будущем рассматривают возможность использовать астероиды как ресурсы – драгоценные металлы, материалы и летучие вещества. Некоторые даже строят планы по колонизации крупных объектов.

Источник



Пояс астероидов Солнечной системы

Главный пояс астероидов – область между Марсом и Юпитером с небольшими космическими телами.

В 18 веке ученые могли составить примерную карту нашей Солнечной системы, изучив орбитальные пути планет. Отсюда появился закон Тиция-Боде, предсказавший пространственные промежутки между планетами. Четко вырисовывалось, что между Марсом и Юпитером наблюдается примечательный разрыв, привлекший внимание исследователей.

Кроме того, в объективы начали попадать мелкие тела, которые позже именуют «астероидами», а затем вышли и на сам «пояс». Давайте внимательно исследуем главный пояс астероидов Солнечной системы.

Обнаружение Пояса астероидов
В 1800 году проблему закона Тиция-Боде планировал решить Франц Ксавер фон Зак. Он собрал астрономический клуб «Объединенное космическое сообщество», куда также вошел Уильям Гершель.

Удивительно, что первый крошечный объект 1 января 1801 года заметил Джузеппе Пьяцци, который получил приглашение, но официально членом клуба еще не числился.

Изначально он посчитал, что это комета, но стало ясно, что у нее нет комы. Он назвал находку Церера (фото выше) и предположил, что столкнулся с планетой. Через 15 месяцев Генрих Ольберс нашел второе тело в том же участке – 2 Паллада.

По внешнему виду объекты мало отличались от звезд, так как даже в максимальном увеличении не разрешались на диски. Но стремительное движение указывало на орбитальный характер. Уильям Гершель предложил создать класс «астероиды».

В 1807 году находят 3 Джуно и 4 Веста, в 1845-м – 5 Астрея. В 1850-х гг. термин «астероиды» вошел в широкое употребление, а объекты находились все чаще. Постепенно начали использовать понятие пояс астероидов, хотя точного первоисточника не нашли. Ниже представлена схема, где указана орбита пояса астероидов между Марсом и Юпитером.

В 1868 году существовал список из 100 астероидов, а с появлением фотографии в 1891 году удалось существенно увеличить количество. До 1921 года нашли 1000 объектов, в 1981 году – 10000, а в 2000-м – 100000. Современные системы применяют автоматические программы поиска.

Структура пояса Астероидов

Несмотря на распространенное заблуждение, главный пояс астероидов выступает по большей части пустым пространством, где объекты отдалены на большие дистанции. Но мы знаем о присутствии сотен тысяч астероидов, а общее число может приближаться к миллиону. Примерно 200 объектов в диаметре охватывают 100 км, а ИК-обзор показал 0.7-1.7 млн. астероидов с протяжностью в 1 км и больше.

Пояс астероидов находится между Марсом и Юпитером на расстоянии 2.2-3.2 а.е. от Солнца и охватывает в протяжности 1 а.е. Общая масса достигает от 2.8 х 1021 кг до 3.2 х 1021 кг, что приравнивается к 4% лунной. Примерно половина массы уходит на 4 крупнейших объекта: Церера (1/3), 4 Веста, 2 Паллада и 10 Гигея.

Главную популяцию пояса иногда делят на три зоны, основанные на разрыве Кирквуда. Его наименовали в честь Даниэля Кирквуда, который в 1866 году нашел зазоры между орбитальными путями астероидов.

Зона I расположена между резонансами 4:1 и зазорами Кирквуда 3:1, что соответствует удаленности от Солнца на 2.6 а.е. и 2.5 а.е. Зона II продолжается от конца I до резонансной щели 5:2 (2.88 а.е.). Зона III идет от внешнего края II до зазора 2:1 (3.28 а.е.).

Главный пояс астероидов между планетами также делят на внутренний и внешний, где первый формируется приближенными к Марсу астероидами, а внешний ближе к орбитальному пути Юпитера. Астероиды с удаленностью в 2.06 а.е. от звезды можно воспринимать как внутреннюю границу.

Температура в поясе меняется в зависимости от удаленности от солнечных лучей. Для внутренних частичек градус понимается к -73°С при дистанции в 2.2 а.е. и до -108°С при 3.2 а.е.

Состав пояса Астероидов
Многие астероиды представлены скалистым материалом, но некоторые располагают железом и никелем. Остальные обладают примесями углеродов, льдом и летучими веществами.

На территории пояса проживает три вида астероидов: С (углеродистые), S (силикатные) и М (металлические). С-тип богат на углерод, доминирует над внешними территориями и вмещает более 75% наблюдаемых объектов. По поверхностному составу соотносятся с углеродистыми медно-хондритовыми метеоритами, а спектры демонстрируют древнюю Солнечную систему.

S-тип чаще встречаются во внутренней части при удаленности в 2.5 а.е. от Солнца. Обычно представлены силикатами и некоторыми металлами. Полагают, что их материал изменился со временем из-за плавления и реформации. Можете изучить главные небесные тела в поясе астероидов Солнечной системы.

М-типа представляют 10% от общего количества и наполнены железо-никелевым и силикатным соединениями. Есть предположение, что определенная часть могла появиться из металлических ядер дифференцированных астероидов.

Есть также редкая разновидность V-типа (базальтовые). В 2001 году предположили, что большая часть базальтовых астероидов произошла от Веста. Но потом выяснили, что они отличались по составу. Считается, что их должно быть много, но 99% предсказанных объектов просто отсутствуют.

Семейства и группы пояса Астероидов

Примерно 1/3 небесных тел в поясе астероидов входит в семейства. Они делятся по сходству в орбитальных особенностях, вроде эксцентриситета, орбитального наклона и прочих спектральных признаков. Могли сформироваться при столкновении с более крупными объектами, которые позже распались на мелкие тела.

Среди наиболее известных семейств стоит вспомнить группы Флоры, Эвномы, Корониса, Эоса и Темис. Семья Флоры считается одной из крупнейших и вмещает более 800 объектов. Могла появиться из-за удара миллиард лет назад. Находится во внутренней области пояса. Объекты относятся к S-типу и составляют 4-5% от общего астероидного количества.

В Эвноме проживают тела S-типа. Наименование взято от богини права и порядка. Тела находятся в промежуточном поясе и охватывают 5%. Примерно 300 астероидов живет в Коронисе. Среди них крупнейшим выступает 208 Лакримоса, простирающийся на 41 км.

Семья Эоса отдалена на 2.96-3.03 а.е. и появилась после удара 1-2 млрд. лет назад. Включает 4400 участников, напоминающих S-тип. Но ИК-анализ показывает отличия, поэтому отнесли в собственную категорию (К).

Группа Темис расположена на внешней территории пояса при удаленности в 3.13 а.е. Среди объектов примечательным кажется 24 Темис, относящийся к С-типу. Крупнейшим считается Веста, а одноименное семейство сформировалась из-за столкновений.

Также в астероидном поясе можно найти пылевые линии с радиусами частичек до нескольких сотен микрометров. Мелкий материал создается при астероидных столкновениях. Есть три линии с похожими орбитальными наклонами.

Происхождение Пояса Астероидов

Изначально полагали, что астероидный пояс – результат уничтожения крупной планеты, расположенной между Марсом и Юпитером. Эту теорию предложили Г. Олбдерс и У. Гершель. Но ее отбросили.

Прежде всего, для уничтожения планеты потребуется огромное количество энергии. К тому же, факт в том, что весь астероидный объем по массе достигает всего лишь 4% лунной. Да и сами объекты отличаются по химическому составу.

Сегодняшний вывод состоит в том, что астероиды выступают остаточным материалом ранней Солнечной системы и они никогда не были частью планеты. В первые миллионы лет, когда гравитационная аккреция привела к планетному формированию, скопления материала слились в крупные объекты. Но на территории астероидного пояса планетезимали поддались мощной гравитации Юпитера и не смогли слиться.

Еще:  Жд билеты побольше поездов

Но не стоит воспринимать астероиды как первоначальный материал системы. Они прошли сквозь длительный эволюционный этап (внутреннее нагревание, поверхностное таяние от столкновений и космическое выветривание). Поэтому современный пояс вмещает лишь незначительную массу изначального.

Компьютерные модели полагают, что ранняя массивность сопоставлялась с земной. Из-за гравитационных колебаний большую часть выбросило спустя миллион лет после формирования. При создании первого астероида температура на удаленности 2.7 а.е. от Солнца соответствовала «снежной линии» (ниже точки замерзания воды).

Изучение пояса Астероидов

Астероиды рассредоточены в пространстве, поэтому аппараты путешествуют по поясу астероидов между Марсом и Юпитером без повреждений. Вероятность столкновения: 1 к миллиарду.

В 1972 году Пионер-10 стал первым аппаратом, пролетевшим сквозь астероидный пояс на пути к Юпитеру. На тот момент боялись, что осколки могут повредить корабль. Но он, вместе с 11-й миссией, прошел успешно. Далее были Вояджеры-1 и 2, Уллис, Галилео, NEAR, Кассини, Звездная Пыль, Новые Горизонты, Розетта и Dawn.

По большей части эти миссии предназначались для исследования внешней системы и ее объектов. Конкретно за астероидами следили Dawn, NEAR и Хаябуса. Dawn полетел к Веста в 2011-2012 гг. и потом направился к Церере.

В будущем рассматривают возможность использовать астероиды как ресурсы – драгоценные металлы, материалы и летучие вещества. Некоторые даже строят планы по колонизации крупных объектов.

Источник

Пояс астероидов Солнечной системы

В данной статье рассматриваются объекты, относящиеся к главному поясу астероидов, описывается история его открытия, рассказывается, как он образовался, как астрономы исследуют эти небесные тела, чем привлекают землян далекие «холодные путешественники».

Пояс астероидов — это кольцеобразное формирование, состоящее из тысячи малых планет, миллионов их осколков и песчаных зерен. В системе космических координат он располагается между орбитами Марса и Юпитера, на расстоянии 2-3 астрономических единиц. Вектор направления движения пояса вокруг центральной звезды совпадает с общим вектором перемещения планет нашей системы.

История открытия астероидов

С конца 18-го века, а точнее с 1789 года, учеными был начат поиск неизвестной до этого планеты. Она, в соответствии с правилом, предложенным германскими «звездочетами» Иоганном Тициусом и Иоганном Бодэ, должна предположительно располагаться на середине дистанции между Марсом и Юпитером и на расстоянии более четырехсот миллионов километров (2,8 а.е.) от Солнца.

Еще один немецкий ученый, К.Цах, совместно с коллегами организовал «Общество Лилиенталя», среди народа получившее название «Небесная полиция». Они взялись за скрупулёзное исследование небесных тел, с целью найти еще не открытую планету Фаэтон. Для этого они поделили небо на 24 равных участка, согласно количеству наблюдателей.

Но им не повезло. По воле случая их опередил Джузеппе Пиацци, астроном из Италии, обнаруживший в новогоднюю ночь 1801 года небольшой космический объект, медленно перемещающийся по скоплению звезд Тельца. Эта движущаяся «звезда» оказалась первым ставшим известным науке астероидом. По давней традиции, он был назван в честь божества из пантеона древних эллинов — богини плодородия Цереры.

В ближайшие последовавшие за открытием годы был обнаружен еще ряд планетоидов: Паллада, Юнона и Веста. Все эти небесные тела выглядели как точечный светящийся объект, на котором нельзя было рассмотреть деталей. Поэтому, по предложению В. Гершеля, их назвали астероидами (от древнегреческого «звездоподобный»). Еще одно их название, принятое в науке — «малые планеты».

Дальнейшие открытия новых объектов, по уже известному пути и предположительному местонахождению, посыпались одно за одним. Выяснилось, что космическое пространство между Марсом и Юпитером содержит большое количество небесных объектов. В начале 1850-х гг. Александр фон Гумбальт ввел понятие «пояс астероидов» в своей книге «Космос: план описания физического мира».

В 2016 году российские ученые спроектировали и построили мощный телескоп очень высокого уровня. Он предназначен для предупреждения астероидно-кометной угрозы. Его возможности фантастически: в считанные секунды умный телескоп может засечь астероид размером около 50 м на расстоянии 150 млн. км, что позволит предотвратить падение небесного объекта, дав фору землянам в несколько месяцев для принятия мер по спасению Земли.

Особенности формирования большого пояса астероидов

Просуществовав долгое время, эта красивая теория была опровергнута современными учеными, доказавшими, что внутренний пояс астероидов — это обломки несформировавшейся планеты. В период зарождения Солнечной системы тела, состоящие из частиц протопланетного облака и выросшие до размеров в десятки и даже сотни километров, не могли дальше формироваться из-за влияния огромного Юпитера.

Его гравитация нарушала их упорядоченное круговое движение и сталкивала на больших скоростях, дробя на мелкие осколки. Поэтому даже такие крупные тела пояса астероидов, как Церера и Веста, не смогли стать полноценными планетами только из-за того, что не набрали достаточную для этого массу, навсегда застыв каменными глыбами, роящимися в глубинах космоса.

Астрофизик Иванов А.Г. предложил свою теорию о том, как возник пояс астероидов между Марсом и Юпитером, деля тела по происхождению:

  1. Первичные планетоиды. Формировались одновременно с планетами около 4,5 млрд. лет назад. После вспышки на Солнце часть протоновой оболочки разлетелась в космосе и послужила материалом для возникновения «звездоподобных» тел, богатых ураном, иридием, золотом, платиной. Метеориты, бывшие когда-то астероидами и упавшие на Землю, по мнению ученого, внесли большую лепту в геологическое разнообразие, доставив тяжелые металлы на нашу планету.
  2. Вторичные. Образовались при бомбардировке уже существующих малых планет другими объектами из космоса. Выбрасываемая при этом в пространство магма охлаждалась и образовывала новую космическую единицу. Эти тела в своём составе имеют кремний с примесью других средних металлов.

Сравнительно недавно американская научная лаборатория космического ведомства «NASA» сообщила, что у Земли появился новый спутник — астероид 2016 НО3. Он был открыт астрономом Полом Чодасом при помощи гавайского автоматического телескопа Pan-StaRRs. Но известно, что малая планета находится слишком далеко от Земли, чтобы называться ее полноправным спутником. Для таких астероидов у ученых есть особое понятие — квази-спутник. На 2016 г. НО3 находится около нашей планеты уже около ста лет и, очевидно, не собирается покидать свой пост еще несколько веков.

Характеристики малых планет

Суммарная масса пояса астероидов в Солнечной системе не превышает 0,001 массы Земли, большая часть которой приходится на 4 объекта: Цереру (1,5 по массе), Палладу, Весту, Гигею. Объем занимаемого пространства, где располагается пояс астероидов, гораздо больше объёма Земли — приблизительно в 16 тысяч раз по кубическому километражу.

Как и следовало ожидать, такие небесные тела существуют без атмосферы. Исследования изменения регулярно чередовавшегося блеска доказали, что астероиды вращаются вокруг своей оси. Например, Паллада делает поворот на 360 градусов за 7 часов 54 минуты.

Сложившийся после просмотра блокбастеров стереотип, что пояс астероид практически невозможно преодолеть, разрушили астрофизики, предоставившие доказательства о неплотном сосредоточении данных небесных тел.

Разработанная ещё в советское время методика вычисления вида орбит, по которым метеороиды двигались в пространстве до падения на Землю, доказала, что метеориты прибыли из пояса астероидов. Таким образом, стало понятно, что они представляют собой кусочки астероидов, отколовшихся при столкновениях между собой.

Появилась возможность детально изучить химическую структуру столь далеких небесных объектов, не приближаясь к ним. Новых химических элементов, не открытых на Земле, ученые не выявили, в основном в их составе присутствовали железо, кремний, кислород, магний, никель.

К 2014 году во всем мире собрано более 3000 метеоритов размерами от нескольких грамм до десятка тонн. В Намибии в 1920 году был обнаружен самый крупный железный метеорит Гоба массой 60 т.

Основные разновидности астероидов

  • Первая группа. Также называется примитивной. Мало изменилась со времени формирования и поэтому богата углеродом и водой. В состав таких небесных тел входят серпинтины, хондриты и др. Они способны отражать до 5% солнечного света. К этой группе принадлежат Гигея, Паллада.
  • Вторая промежуточная группа. Включает в себя кремнийсодержащие обломки, составляющие около 17% всех астероидов. В основном эта группа располагается в середине Главного пояса и отражает больше света, идущего от Солнца (примерно 10-25%).
  • Третья высокотемпературная группа. В нее входят малые планеты, состоящие преимущественно из металлов. Они находятся на орбитах во внутреннем поясе.

Различают астероиды и по размерам: в зависимости от поперечного диаметра их можно поделить на крупные и мелкие. Возможности современной научной техники позволяют астрономам наблюдать небесные тела размером всего лишь несколько десятков метров.

Формы астероидов могут быть различными и зависят от их размера: крупные — обычно круглые, сферической формы; более мелкие, которые представляют собой бесформенные глыбы. Могут попадаться уникальные формы, как пример, гантелеобразные.

Отличаются астероиды между собой способностью образовывать так называемые семейства. В начале 20-го века стало известно о существовании группы планетоидов, плотно сгруппировавшейся около Эоса и двигающейся по одной орбите. На сегодняшний день эта популяция насчитывает 4400 космических объектов. Таких семейств в большом поясе, по разным подсчетам, — 75-100.

Есть астероиды, не любящие большие компании и отдающие предпочтение одиночеству.

Исследования астероида Веста

Оказалось, что этот метеорит застыл на расплавленной поверхности Весты. Существование этого «космического гостя» подтвердило, что Веста больше схожа с обычными планетами, нежели с астероидами.

Веста — это третий по размеру астероид, уступающий только Церере и Палладе, а по массе эта малая планета оказывается второй. В диаметре она составляет всего 525 км. Получить достоверное изображение Весты удалось только в 1990 году при помощи новейшего телескопа «Хаббл».

Химический состав метеорита показал, что сразу после возникновения на Весте стало происходить разделение ее внутренней структуры на две основные части: ядро из железо-никелевого сплава и каменная (базальтовая) мантия.

Практически весь астероид покрыт значительными по размеру кратерами. Первый, Реясильвия, максимальный по размеру, достигает длины 505 км (общий диаметр Весты — 525 км) и назван в честь легендарной матери Рема и Ромула (основателей Рима).

Второй кратер напоминает снежную бабу, состоящую из трех кратеров, которые названы в честь жриц римской богини Весты: крупнейший — Марция (диаметр — 58 км), средний — Кальпурния (50 км); малый — Минуция (22 км).

В 2011 году НАСА запустили на орбиту малой планеты космический аппарат «DAWN», что в переводе означает «Рассвет». С помощью этого чуда техники ученым удалось раздобыть первые фотоснимки Весты, а также вычислить ее массу по гравитационному воздействию. 5 сентября 2012 года, завершив работу над изучением Весты, космический аппарат покинул ее орбиту и был отправлен на изучение крупнейшего астероида — Цереры.

Чем могут быть полезны астероиды

На малых планетах можно найти практически все востребованные металлы: золото, никель, железо, молибден, рутений, марганец, многие редкоземельные элементы. Такой расклад значительно уменьшит потребление топлива при доставке руды на планету.

Существует три основных типа добычи ископаемых на планетоидах:

  1. Добыча металлов на астероиде и последующая переработка на ближайшей станции;
  2. Добыча ископаемых на малой планете и переработка там же;
  3. Перенесение астероида на безопасную орбиту между Луной и Землей.

Очень важным объектом запланированных последующих исследований для ученых является сам пояс астероидов в Солнечной системе. Поэтому в 2018 году Япония планирует осуществить проект Хаябуса-2, США в 2019 запустит OSIRIS-REX, Россия в 2024 — Фобос-Грунт 2.

Шагает в ногу со временем и правительство Люксембурга. В июне 2016 года на государственном уровне принято решение о добычи минералов и платиновых руд, находящихся на астероидах. Под этот масштабный проект выделяется кругленькая сумма в размере 200 млн. евро.

Еще:  Как попасть из Москвы в Краков

Смотрите видео о поясе астероидов:

Многие крупные коммерческие фирмы очень заинтересованы перспективами, которые сулит внеземная добыча полезных ископаемых, ведь только на Психее запасы железо-никелевых руд не исчерпаются несколько тысяч лет.

Источник

Пояс астероидов: где находится, особенности, самые большие объекты и карта

Иллюстрация, Пояс астероидов, Солнце, Солнечная система, космос, пространство, звезды

Солнечная система состоит не только из Солнца и планет, вращающихся вокруг него. Есть ещё и сотни тысяч астероидов. Так называют небесные тела, вращающиеся около звезды, но из-за малости размеров имеющие несферическую форму. Обычно к астероидам относят только те объекты, чей линейный размер превышает 30 м – меньшие тела именуются метеороидами.

Большинство астероидов Солнечной системы располагается в нескольких областях. Одна из них и называется поясом астероидов, или главным поясом астероидов. Помимо этого крупными скоплениями являются:

  • пояс Койпера;
  • область рассеянного диска;
  • облако Оорта.
  • Есть и второстепенные скопления – троянские астероиды Юпитера, кентавры и т. п.

Где расположен пояс астероидов?

Пояс астероидов, схема, расположение, где находиться, Солнечная система, планеты

Главный пояс располагается между Марсом и Юпитером. Радиус орбит большинства астероидов составляет 2,06-3,27 а.е. В этом интервале расположено более 93% астероидов. Впрочем, отдельные семейства астероидов могут располагаться на дистанции от 1,78 до 4,2 а.е от светила.

Астероидные орбиты располагаются примерно в той же плоскости, что и земная орбита. Среднее отклонение от этой плоскости не превышает 4°, хотя, например, у астероида Барселона орбита наклонена под углом в 32,8°.

У находящихся на близких орбитах астероидов почти совпадают и периоды обращения вокруг Солнца. Самые близкие к светилу астероиды совершают полный оборот за 3,5 года, а самые удаленные тратят на это 6 лет.

Физические характеристики

иллюстрация, автоматическая межпланетная станция, АМС, Dawn, пояс астероидов, космос, пространство

Некоторые думают, что пояс астероидов – это очень плотное скопление небесных тел, но это не так. На 2020 год известно более 300 тысяч астероидов, образующих этот пояс, а общее их количество может превышать несколько миллионов. Однако из-за большой протяженности пояса они находятся друг от друга на огромном расстоянии. Ни один космический аппарат, проходивший через этот пояс, ни разу не столкнулся с каким-нибудь объектом. Более того, вероятность такого столкновения или даже случайного сближения зонда с астероидом меньше одной миллиардной.

Суммарная масса всех небесных тел в главном поясе оценивается в 3,4•10 21 кг, что в 1600 раз меньше массы Земли. При этом треть этой массы приходится на один объект – Цереру. Это карликовая планета, ранее считавшаяся наикрупнейшим астероидом.

Замечено, что астероиды, находящиеся ближе к звезде, имеют большую отражающую способность. Также в составе данных небесных тел меньше воды. Вероятно, что солнечная радиация буквально «выдула» воду и другие легкие элементы на удаленные области главного пояса.

Температура у поверхности астероидов также зависит от дистанции до Солнца. На расстоянии 2,2 а.е. от звезды температура составляет – 73° С, а на дистанции 3,2 а. е. она падает до – 108° С.

Состав

Всего в поясе насчитывается примерно 200 астероидов, чей диаметр (или наибольший линейный размер) превышает 100 км. Ещё 1000 объектов имеют размер более 15 км. Средняя звездная величина астероидов равна 16. Только один астероид, носящий имя Веста, можно увидеть с земли невооруженным взглядом.

Все астероиды можно разделить на несколько больших групп, или спектральных классов. Крупнейшими из них являются:

  • класс С – сюда входят темные астероиды, состоящие из углерода;
  • класс S – светлые астероиды, состоящие из кремния.
  • класс M – металлические астероиды.

Существуют и другие, более редкие классы (классы B, Е, Р, А, D и т. д.). Иногда астероид нельзя строго отнести к одному классу, и тогда считается, что он имеет смешанный тип, который обозначается двумя буквами, например CG.

К классу С относится более 75% всех астероидов. Они отличаются темным цветом (со слабым красным оттенком) и поэтому их отражающая способность невелика. Их альбедо находится в диапазоне от 0,03 до 0,1, то есть они отражают лишь 3-10% падающего света. Из-за этого астероиды класса С сложно обнаружить, поэтому в реальности их доля в главном поясе может быть существенно выше 75%. В составе этих небесных тел помимо углерода присутствует вода, поэтому их можно обнаружить с помощью наблюдений в диапазоне инфракрасного излучения. Крупнейший астероид этого класса – Гигея, чей диаметр оценивается в 434 км.

Астероиды класса S состоят из силикатов (то есть обычных камней) и железа. Их доля в главном поясе оценивается примерно в 17%. Иногда такие астероиды называют каменными. Альбедо этих объектов находится в диапазоне 0,1-0,22. Крупнейшим каменным астероидом считается Юнона, чей диаметр составляет 234 км. Большинство каменных астероидов сосредоточено во внутренней, наиболее приближенной к Солнцу части главного пояса.

Доля астероидов класса М составляет 10%, они преимущественно располагаются в центре главного пояса. Предполагается, что металлические астероиды образовались при столкновении планетезималей и являются фрагментами их ядер. Стоит отметить, что ученые не уверены в том, что металлические астероиды состоят именно из металлов. Дело в их слишком малой плотности. Это означает, что либо астероиды класса М по своему составу подобны астероидам иных классов, либо в их внутренней структуре есть много полостей. Альбедо металлических астероидов находится в пределах от 0,1 до 0,19, то есть они обладают умеренной отражающей способностью.

Происхождение

Солнечная система, иллюстрация, протосолнце, протопланеты, формирование, образование

Первые версии о происхождении главного стали появляться в 1802 г., когда и были обнаружены первые объекты, относящиеся к нему. Тогда Г. Ольберс предположил, что они являются осколками планеты Фаэтон, которая погибла из-за какого-то космического катаклизма. Эта теория подтверждалась правилом Тициуса–Боде, утверждавшим, что между Марсом и Юпитером должна существовать ещё одна планета.

В дальнейшем выяснилось, что масса вещества в главном поясе меньше массы Луны в 25 раз. Такой массы явно недостаточно для формирования планеты. Современная гипотеза предполагает, что главный пояс возник из-за мощной гравитации Юпитера. Когда в Солнечной системе только начинался процесс синтеза планет, на некоторых орбитах постепенно формировались всё более крупные тела – планетезимали. Именно они, соединившись, и формировали планеты.

Однако зародыш Юпитера формировался быстрее, чем планетезимали в районе главного пояса. В какой-то момент гравитация Юпитера стала препятствовать объединению планетезималей в единую планету, ведь она разгоняла их. Дело в том, что, что при столкновении планетезималей с малой скоростью (до 0,5 км/с) они «слипаются», то есть объединяются в одно целое. Если же скорость столкновения значительно выше, то при ударе планетезимали разваливаются на куски. Именно разгон планетезималей гравитацией Юпитера и привел к формированию главного пояса.

Разрушение планетезималей началось где-то 4-4,5 млрд лет назад. С тех пор большая часть вещества, находившаяся в главном поясе, покинула его. Считается, что сегодня в главном поясе располагается лишь тысячная доля того вещества, изначально там располагавшегося. Это значит, что на данной орбите могла сформироваться полноценная планета, по размерам близкая к Земле.

Открытие

Джузеппе Пиацци, портрет, астроном, математик, священник

Ещё в 1787 г. астроном Ф. Ксавер начал искать планету, которая должна была располагаться между Юпитером и Марсом. Но лишь в 1801 г. Дж. Пиацци обнаружил Цереру – первый объект в главном поясе. Изначально предполагалось, что Церера – это полноценная планета. Однако уже в 1802 г. Г. Ольбес открыл следующий объект – Палладу. При этом Церера и Паллада имели схожие черты: они двигались по небосводу, что отличало их от звезд, но даже в самый мощный телескоп было невозможно увидеть их диск, что уже отличало их и от планет. По этой причине эти объектами стали называть новым словом «астероид».

Ещё два небесных тела, Юнона и Веста, были найдены в 1804 и 1807 г. После этого наступила долгая пауза. Пятый астероид, Астрея, был найден только в 1845 г. Прогресс в конструировании телескопов привел к тому, что новые объекты стали открываться регулярно, и уже в 1868 г. было известно примерно о сотне астероидов.

Следующий шаг в исследовании пояса астероидов был связан с изобретением в 1891 г. М. Вольфом астрофотографии. Суть этого метода сводится к фотографированию неба с очень большой выдержкой. На полученной фотографии астероиды будут оставлять след в виде линии из-за своего движения по небосводу. Вольф смог в одиночку найти сразу 248 астероидов. В 1923 г. был открыт тысячный объект в поясе астероидов, получивший имя Пиацция.

Современные исследования

иллюстрация, автоматическая межпланетная станция, АМС, Dawn, астероид, Веста, карликовая планета, Церера, космос, компьютерная графика

С началом космической эры стало возможно исследования астероидов с помощью космических аппаратов. Сначала астероиды сфотографировал зонд «Галилео, который снял астероиды Ида и Гаспра в 1993 г. С тех пор каждый аппарат, летящий в дальний космос, обязательно по пути пролетает и мимо какого-нибудь объекта в главном поясе и фотографирует его.

Первый космический зонд, созданный специально для исследования астероида – это NEAR Shoemaker. Его запустили в 1996 г., а в феврале 2000 г. он вышел на орбиту астероида Эрос. Удалось детально исследовать его химический состав, а также построить трехмерную модель небесного тела. В 2001 г. зонд осуществил посадку на Эрос и в течение двух недель исследовал его грунт на глубине до 10 см.

В 2003 г. был запущен японский зонд «Хаябуса», который исследовал астероид Итокава. Аппарат смог собрать образцы грунта с Итокавы и отправить их на Землю.

Следующий аппарат, исследовавший главный пояс – это станция DAWN. В 2011-2012 г. она исследовала астероид Веста, а с 2015 по 2018 г. – Цереру. В результате удалось получить почти 69 тысяч фотографий этих объектов и множество других данных.

Крупнейшие объекты пояса астероидов

Карликовая планета, Церера, поверхность, кратер Оккатор, фото, НАСА, космос, звезды

Крупнейшее тело в главном поясе – это Церера. Она настолько велика, считается карликовой планетой, а не астероидом. Ее диаметр достигает 926 км, и на нее приходится 32% массы всего главного пояса. В отличие от астероидов, имеющих однородное строение, у Цереры есть каменное ядро и мантия, состоящая из водяного льда. Интересно, что у Цереры иногда появляется атмосфера. Это происходит тогда, когда она приближается близко к Солнцу.

Повышение температуры приводит к сублимации льда и появлению водяного пара, который и образует атмосферу. При удалении от Солнца Церера свою атмосферу теряет. Церера отражает лишь 5% солнечного света, и поэтому ее невозможно увидеть невооруженным взглядом.

Второе по массе тело – Веста. Её диаметр достигает 526 км, а ее масса оценивается в 9% от массы главного пояса. Это единственный астероид, который можно наблюдать без телескопа и бинокля, ведь он отражает 42% солнечного света. У южного полюса Весты есть огромный кратер. Он образовался при столкновении, при котором возникло целое семейство астероидов, двигающихся в непосредственной близости от Весты.

Третий по массе объект – это Паллада, на которую приходится 7% массы главного пояса. Диаметр Паллады оценивается в 512 км. Паллада отличается большим углом наклона собственной оси, который равен 34°. У других больших астероидов этот наклон меньше 10°.

Четвертый по размерам астероид – это Гигея, чей диаметр оценивается в 431 км. На него приходится 3% массы всего пояса. Это углеродный астероид, имеющий альбедо 0,07. У него также есть свое семейство астероидов, образовавшееся при столкновении Гигеи с крупным небесным объектом.

Источник