Реферат: Астероиды

Реферат: Астероиды

Астероиды.

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

всего своими размерами. Так, самая большая из маленьких планет Церера имеет в

поперечнике 995 км; следующая за ней (по размеру): Палада-560 км, Хигея - 380

км, Психея - 240 км и т.д. Для сравнения можно указать, что наименьшая из

больших планет Меркурий имеет диаметр 4878 км, т.е. в 5 раз превосходит -

поперечник Цереры, а массы их различаются во многие сотни раз.

Общее число малых планет, доступных наблюдению современными телескопами,

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

Движение малых планет вокруг Солнца происходит по эллиптическим орбитам, но

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

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

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

Солнца между орбитами Марса и Юпитера, образуя так называемый пояс

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

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

Сатурном.

Исследователи космоса высказывают различные соображения о причине большой

концентрации астероидов в сравнительно узком пространстве межпланетной среды

между орбитами Марса и Юпитера. Одной из наиболее распространенных гипотез

происхождения тел пояса астероидов является представление о разрушении

мифической планеты Фаэтон. Сама по себе идея о существовании планеты

поддерживается многими учеными и даже как будто подкреплена математическими

расчетами. Однако необъяснимой остается причина разрушения планеты.

Высказываются различные предположения. Одни исследователи считают, что

разрушение Фаэтона произошло вследствии его столкновения с каким-то крупным

телом. По мнению других, причинами распада планеты были взрывные процессы в

ее недрах. В настоящее время проблема происхождения тел астероидного пояса

входит составным элементом в обширную программу исследований космоса на

международном и национальных уровнях.

Среди малых планет выделяется своеобразная группа тел, орбиты которых

пересекаются с орбитой Земли, а следовательно, имеется потенциальная

возможность их столкновения с нею. Планеты этой группы стали называть Apollo

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

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

астероид. Его назвали

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

нарицательным для всех астероидов, пересекающих земную орбиту.

В 1937 г. космическое тело с поперечником приблизительно в 1 км прошло в 800

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

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

собственное название. Размеры их поперечников колеблются от 1 до 8 км, а

наклон орбитальных плоскостей к эклиптике находиться в пределах от 1 до 68.

Пять из них вращаются на орбитах между Землей и Марсом, а остальные 26 -

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

планет астероидного пояса с поперечником более 1 км может оказаться несколько

сот Apollo. Поэтому столкновение таких небесных тел с Землей вполне вероятно,

но через весьма длительные интервалы времени.

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

вблизи Земли на расстоянии меньше, чем от нас до Луны, а раз за 250 тыс. лет

может произойти столкновение его с нашей планетой. Удар такого тела выделяет

энергию равную 10 тыс. Водородных бомб каждая мощностью 10 Мт. При этом

должен образоваться кратер диаметром около 20 км. Но такие случаи редки и за

человеческую историю неизвестны. Гермес относится к астероидам III класса, а

ведь много таких тел и более крупного размера - II и I классов. Удар при

столкновении их с Землей, естественно, будет еще более значительным.

Когда в 1781 г. был открыт Уран его средняя гелиоцентричекое расстояние

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

поиски планеты, которая, согласно этому правилу, должна была находиться между

орбитами Марса и Юпитера, на среднем расстоянии а=2,8 а.е. от солнца. Но

разрозненные обзоры неба не приносили успеха, и поэтому 21 сентября 1800 г.

несколько немецких астрономов во главе с К. Цахом решили организовать

коллективные поиски. Они разделили весь поиск зодиакальных созвездий на 24

участка и распределили между собой для тщательных исследований. Но не успели

они поступить к систематическим розыскам, как 1-го января 1871г. итальянский

астроном Дж. Пиации (1746-1826) обнаружил в телескоп звездообразный объект

седьмой звездной величины, медленно перемещавшийся по созвездию Тельца.

Вычисленная К. Гаусом (1777-1855) орбита объекта оказалась планетой,

соответствующей правилу Тициуса-Бодэ: большая полуось а=2,77 а.е. и

эксцентриситет е=0,080. Вновь открытую планету Пиации назвал Церерой.

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

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

е=0,235). 2-го сентября 1804 г. была открыта третья планета, Юнона (а=2,67

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

имели звездообразный вид, без дисков, свидетельствующий об их небольших

геометрических размерах. Поэтому эти небесные тела назвали малыми планетами

или, по предложению В. Гершеля , астероидами ( от греч. «астр» - звездный и

«еидос»- вид).

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

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

метод поисков: при 2-3- часовой экспозиции изображения звезд на фотопластинке

получались точечные , а след движущегося астероида - в виде небольшой

черточки. Фотографические методы привели к резкому увеличению открытий

астероидов. Особенно интенсивные исследования малых планет проводятся сейчас

в Институте теоретической астрономии ( в Петербурге ) и в Крымской

астрофизической обсерватории Академии наук России.

Астероидам , орбиты которых надежно определены, присваивают имя и порядковый

номер. Таких астероидов сейчас известно свыше 3500, но в Солнечной системе

значительно больше.

Из указанного числа известных астероидов астрономы Крымской астрофизической

обсерватории открыли около 550, увековечив в их названиях имена известных

людей.

Подавляющее большинство ( до 98% ) известных астероидов движется между

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

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

с уникальными орбитами, и им присваиваются мужские имена, как правило из

греческой мифологии.

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

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

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

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

т.е. всего лишь в полтора раза дальше Луны. Гидальго же в афелии уходит за

орбиту Сатурна. Но Гидальго не является исключением. За последние годы

открыто около 10 астероидов, перигелии которых расположены вблизи орбит

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

характерны для комет семейства Юпитера и указывают на возможное общее

происхождение астероидов и комет.

В 1977 г. обнаружен уникальный астероид, который обращается вокруг Солнца по

орбите с большой полуосью а=13,70 а.е. и эксцентриситетом е=0,38, так что в

перигелии (q=8,49 а.е.) он заходит внутрь орбиты Сатурна, а в афелии (Q=18,91

а.е.) приближается к орбите Урана. Он назван Хироном. По-видимому, существуют

и другие подобные далекие астероиды, поиски которых продолжаются.

Блеск большинства известных астероидов во время противостояния от 7m

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

) является Веста.

Поперечники астероидов вычисляются по их блеску и отражательной способности в

визуальных и инфракрасных лучах. Оказалось, что крупных астероидов не так уж

много. Наиболее крупные - это Церера (поперечник 1000 км), Паллада (610 км),

Веста (540 км) и Гигия (450 км). Только у 14 астероидов поперечники более 250

км, а у остальных меньше, вплоть до 0,7 км. У тел таких малых размеров не

может быть сфероидальной формы, и все астероиды (кроме, может быть, наиболее

крупных) представляют собой бесформенные глыбы.

Массы астероидов крайне различные: наибольшей, близкой к 1,5.

1021 кг (т.е. в 4 тыс. раз меньше массы земли), обладает Церера.

Суммарная масса всех астероидов не превышает 0,001 массы Земли. Конечно, все

эти небесные тела лишены атмосферы. У многих астероидов по регулярному

изменению их блеска обнаружено осевое вращение.

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

Быстрее всех вращается Икар, за 2ч 16м.

Изучение отражательной способности многих астероидов позволило объединить их

в три основные группы: темные, светлые и металлические. Поверхность темных

астероидов отражает всего лишь до 5% падающего на нее солнечного света и

состоит из веществ, сходными с черными базальтовыми и углистыми породами. Эти

астероиды часто называют углистыми. Светлые астероиды отражают от 10% до 25%

солнечного света, что роднит их поверхность с кремниевыми соединениями - это

каменные астероиды. Металлические астероиды (их абсолютное меньшинство) тоже

светлые, но по своим отражательным свойствам их поверхность похожа на

железоникелевые сплавы. Такое подразделение астероидов подтверждается и

химическим составом выпадающих на Землю метеоритов . Незначительное число

изученных астероидов не относится ни к одной из трех основных групп.

Показательно, что в спектрах углистых астероидов обнаружена полоса

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

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

При небольших размерах и массах астероидов давление в их недрах невелико: даже

у самых крупных астероидов оно не превышает 7 105

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

холодных недр. Лишь поверхность астероидов очень слабо нагревается далеким от

них Солнцем, но и эта незначительная энергия излучается в межпланетное

пространство. Вычисленная по законам физики температура поверхности

подавляющего большинства астероидов оказалась близкой к 150 - 170 К

(-120...-100°С).

И только у немногих астероидов, которые проходят вблизи Солнца, поверхность в

такие периоды сильно нагревается . Так, температура поверхности Икара

повышается почти до 1000 К (+730°С), а при удалении от Солнца снова резко

понижается.

Орбиты остальных астероидов подвержены значительным возмущениям от

гравитационного воздействия больших планет, главным образом Юпитера. Особенно

сильные возмущения испытывают небольшие астероиды, что приводит к

столкновениям этих тел и их дроблению на соколки самых разнообразных размеров

-б от сотен метров в поперечнике до пылинок.

В настоящее время физическая природа астероидов изучается, потому что по

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

Солнечная система.

Список использованной литературы:

1. М.М. Дагаев, В.М. Чаругин

«Астрофизика»

Москва «ПРОСВЕЩЕНИЕ» 1988

2. А.Е. Криволуцкий

«Голубая планета»

Москва «Мысль» 1985

3. Большая Советская Энциклопедия