У Земли есть вторая Луна?
Слева — карта известных человечеству астероидов на 1990 год (около 9 тыс. объектов), справа — данные на 2007-й (379 084 объекта).
В 2006 году участники американского астрономического проекта Catalina Sky Survey обратили внимание на то, что на орбиту Земли вышло таинственное тело. Спектр этого объекта был удивительно похож на титановые белила, которыми покрыты ступени ракеты «Сатурн-5». Действительно, целый ряд ракетных ступеней обращается вокруг Солнца в окрестностях Земли.
Однако при ближайшем рассмотрении объект оказался нерукотворным. 2006 RH120 был крошечным астероидом (всего лишь несколько метров в поперечнике). В сентябре 2006 года его взяла в плен сила тяжести Земли, а в июне 2007-го он отправился в дальнейший путь в поисках более интересных соседей.
2006 RH120 стал первым надёжно задокументированным примером временной луны.
Микаэль Гранвик из Гавайского университета (США) и его коллеги полагают, что таких примеров должно быть множество. Исследователи смоделировали систему Земли и Луны, дабы понять, как часто мы можем рассчитывать на дополнительные спутники и как долго они могут оставаться на орбите.
Ответ очень прост. В любой момент времени на орбите Земли должен присутствовать хотя бы один естественный спутник метрового диаметра. Эти объекты находятся там примерно 10 месяцев и успевают трижды обернуться вокруг нашей планеты.
Интерес к проблеме выходит за рамки академического. НАСА неоднократно заявляло, что заинтересовано в отправке людей на астероид. Что может быть лучше, чем начать с того объекта, который находится на нашей орбите?
Впрочем, поиск подходящего кандидата — задача сложная. Астероиды, которые смогут стать временными спутниками в ближайшее время, очень небольшие; увидеть их трудно. Более того, на них воздействует так много сил, что предсказать их захват Землёй практически невозможно.
Результаты исследования выложены на сайте arXiv.
Источник
Временная луна
Откуда у Земли берутся квазиспутники и почему они не задерживаются надолго
Сколько естественных спутников у нашей планеты? Казалось бы, ответ очевиден: один, и это всем хорошо известная Луна. Однако современные наблюдения показывают, что так бывает не всегда: время от времени в пределы Солнечной системы попадают уникальные астероиды, способные на время стать еще одним квазиспутником Земли. Один такой астероид побывал у нас в гостях совсем недавно. Подробнее об этом по просьбе N + 1 рассказывает астроном Леонид Еленин.
15 февраля 2020 года в рамках Обзора Каталина с помощью 1,5-метрового телескопа, установленного на Маунт Леммон в штате Аризона (США), был открыт необычный околоземный астероид.
Уже по первым примерным орбитам нового объекта, относящегося к самому многочисленному из семейств околоземных астероидов — семейству Амура, астрономы определили, что он может оказаться временным естественным спутником (или квазиспутником) нашей планеты.
Задача трех тел
Астероид, впоследствии получивший рабочее обозначение 2020 CD3, совершил тесное сближение с Землей 13 февраля и был обнаружен уже на отлетной траектории. Сближение было неординарным.
Во-первых, астероид прошел всего в 40,7 тысячи километров от поверхности Земли, то есть чуть выше геостационарных спутников, над южным побережьем Африки. Во-вторых, это было экстремально низкоэнергетическое сближение.
В момент открытия 2020 CD3 имел скорость относительно Земли всего 1,5 километра в секунду! Напомним, что вторая космическая скорость для Земли составляет 11,2 километра в секунду — именно она позволяет объекту преодолевать притяжение планеты.
Объект, движущийся с такой низкой радиальной скоростью, должен находиться на замкнутой геоцентрической орбите, а точнее — орбите вокруг центра системы Земля-Луна. Таким образом, у Земли, пусть и на непродолжительное время, появился новый крохотный естественный спутник размером от одного до трех метров.
Белая точка в центре снимка — астреоид 2020 CD3
The international Gemini Observatory/NSF’s National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory/AURA/G. Fedorets
Да, Земля и Луна — это двойная система, пусть масса одного ее компонента в 80 раз больше массы другого. Это, безусловно, много, и Земля в этом тандеме доминирует, но и гравитационное влияние Луны сбрасывать со счетов тоже нельзя — в отличие, например, от планетарных систем Юпитера и Сатурна. (Для краткости дальше, говоря об обращении вокруг этой двойной системы, мы будем называть ее просто Землей.)
Как будет вести себя астероид, «пойманный» гравитационным полем такой системы? Можем ли мы понять, останется о с нами или нет? Чтобы ответить на эти вопросы, необходимо решить стандартную задачу трех тел.
Тройная система нестабильна, и меньший из ее компонентов, совершающий хаотичное движение вокруг ее центра масс, в итоге либо столкнется с одним из компонентов, либо, что более вероятно, будет выброшен из нее.
Из этого правила, конечно, имеются исключения: например, у Марса есть два спутника, и хотя рано или поздно они будут разрушены гравитацией планеты, сейчас эта система выглядит стабильно. В чем принципиальное отличие этой системы от Земли? В ней доминирует гравитация Марса, а оба его спутника обладают настолько малыми массами, что не «чувствуют» друг друга.
Есть даже еще более яркий пример двойной планеты — Плутон со своим спутником Хароном, однако они не образуют с внешними астероидами тройной системы. Дело в том, что внешние спутники обращаются достаточно далеко, и для них Плутон и Харон «выглядят» единым объектом. Кроме того, Плутон не захватывал свои спутники, как Земля не захватывала Луну.
Легко ли планете обзавестись спутником, если прилетевший извне астероид? Здесь можно предложить такую аналогию. Человек не может поймать в сеть пулю — потому что ее скорость (кинетическая энергия) слишком велика. Он не может поймать сетью кита — потому что масса кита в десятки раз превышает его собственную. Человек может набросить сеть на птицу, но после этого надо будет ее удержать.
Так и с астероидами. Земля не состоянии «поймать» ни высокоэнергетический, ни слишком массивный объект. Она может «поймать» лишь крошечный объект с небольшой энергией, но для этого ей необходимо погасить его скорость и максимально быстро перевести пришельца на стабильную околокруговую орбиту.
Но на это у Земли обычно не хватает массы. Как мы видим на рисунке ниже, после гравитационного захвата астероид движется по хаотичной орбите, отличающейся высоким эксцентриситетом. Земле не удается его «успокоить», и объект «вырывается» на свободу.
Хаотичная орбита астероида, попавшего в гравитационное поле двойной системы Земля-Луна. Земля здесь неподвижна, а черные линии показывают движение Луны.
Редкие гости
Квазиспутники Земли — достаточно редкое открытие. 2020 CD3 всего лишь второй обнаруженный объект подобного типа. Первым был астероид 2006 RH120, захваченный в 2006 году, но уже в 2007 году вновь выброшенный на гелиоцентрическую орбиту.
Примечательно, что первый астероид, как и 2020 CD3, был открыт той же самой обсерваторией на Маунт Леммон. 2006 RH120 тоже относится к Амурам, но он был крупнее нынешнего — от 4 до 10 метров в диаметре.
В 2012 году скандинавский астрофизик Микаэль Гравник вместе с коллегами опубликовал статью, завершавшуюся выводом о том, что вокруг Земли в каждый момент времени обращается хотя бы один квазиспутник метрового размера. Но почему же мы не открываем такие объекты регулярно и массово?
Все дело в их размере, а значит, и в блеске (яркости). Текущие обзорные телескопы могут зафиксировать такие объекты лишь на небольшом расстоянии, при их тесном сближении с Землей. И то, если геометрическая конфигурация этого сближения позволит наблюдать такой объект. Окно детектирования может меть ширину лишь в несколько суток.
К примеру, 2020 CD3 по своему блеску мог быть обнаружен крупными поисковыми телескопами за сутки до сближения, но так как обзорные системы не покрывают всю доступную небесную сферу за одну ночь, то объект обнаружили лишь 15 февраля при блеске 20m уже на отлетной траектории. В сущности, нам повезло — еще сутки, и 2020 CD3 так бы и исчез не обнаруженным.
Астрофизики возлагают надежды на новые обзорные телескопы, которые планируется ввести в строй. Один из них — Большой синоптический обзорный телескоп (LSST) — в настоящее время строится в Чили.
Итак, что же нам известно об эволюции орбиты астероида 2020 CD3? На сегодня наблюдательная дуга, то есть временной интервал между его первым и последним измерением, равна 12 суткам. Официальная орбита 2020 CD3 построена Центром малых планет (Minor Planet Center) пока лишь по части измерений, полученных с 15 по 21 февраля.
Исходя из этого мы будем опираться на собственные расчеты. 12 суток это немного, поэтому мы можем делать достоверные прогнозы эволюции орбиты лишь на достаточно небольшом интервале времени. Общий вид «сверху» движения 2020 CD3 в системе Земля-Луна мы уже видели на рисунке выше.
Пока можно уверенно сказать, что всю вторую половину 2019 года 2020 CD3 был на замкнутой геоцентрической орбите, периодически сближаясь с Землей.
На протяжении недавнего времени астероид 2020 CD3 периодически приближался к Земле, прежде чем оказался захвачен ее гравитацией
Источник
Что такое суперлуние? Сегодня первое суперлуние 2021 года?
Сегодня, 28 марта 2021 года, у нас есть возможность увидеть восход полной «Луны червя» (Worm Moon). Сегодняшняя Луна особенно огромна, потому что она ближе к Земле, чем большинство остальных полных лун.
Можно ли считать «Луну червя» суперлуной? Если да, то она может начать целую серию из четырех суперлуний подряд.
На самом деле, всё зависит от того, какое определение мы выберем.
Восходящая суперлуна над Фримантлом, Австралия
Почему так? Оказывается, что термины «суперлуние» и «суперлуна» не имеют официального астрономического определения. Вообще «суперлуние» — это скорее астрологическое явление, нежели астрономическое.
И что же тогда нам делать?
Разберем здесь всё, что нужно знать о суперлунах и о том, почему (или почему нет) сегодняшняя полная Луна одновременно является и не является суперлуной.
По словам создателя термина «суперлуна», астролога Ричарда Нолле, сегодня мы не станем очевидцами суперлуны. Его календарь суперлуний XXI века включает всего два случая в 2021 году:
- 27 апреля 2021 года — «Розовая суперлуна»
- 26 мая 2021 года — «Цветочная суперлуна».
Как утверждает Нолле, «суперлуна — это момент перигея-сизигии, новолуние или полнолуние, которое происходит, когда Луна находится на 90% и более от среднего своего ближайшего расстояния к Земле».
Суперлуна в 2018 году с острова Ланселин, Австралия
Итак, выше встретилось несколько терминов, в которых нужно разобраться. Они совсем несложные:
Перигей — это ближайшая к Земле точка орбиты Луны (или искусственного спутника Земли). Луна проходит точку перигея 1 раз в месяц, так как Луна обращается вокруг Земли по эллиптической орбите, делая один оборот за месяц.
Сизигия — выравнивание трёх или более астрономических тел в пределах Солнечной системы на одной прямой. Обычно так говорят про Солнце, Землю и Луну. Это событие происходит дважды в месяц: в новолуние (когда Луна находится между Солнцем и Землей) и в полнолуние (когда Земля находится между Солнцем и Луной).
То есть Луна в момент перигея-сизигии — это полнолуние или новолуние, при которых Луна максимально близка к Земле. При этом Нолле утверждает, что суперлуна — это одна из 10% ближайших полных или новых лун.
На практике новолуния никого не интересуют. В конце концов, мы их даже не видим. Только полнолуния обычно называют суперлуниями.
По подсчетам, в 2021 году ближайшими суперлуниями будут полнолуния в апреле и мае, полнолуние в обоих случаях происходит менее чем через 12 часов от момента перигея. Но являются ли они единственными суперлунами?
Что ж… Как мы уже сказали ранее, официального определения для понятия «суперлуние» не существует. Астроном Фред Эспенак определяет суперлуну как полнолуние в перигее, происходящее «в пределах 90% от ее максимального сближения с Землей по заданной орбите».
Значит, согласно этому определению, в 2021 году четыре суперлуны:
- 28 марта 2021 г. — «Суперлуна червя» (362 170 км от Земли)
- 27 апреля 2021 г. — «Розовая суперлуна» (357 615 км)
- 26 мая 2021 года — «Цветочная суперлуна» (357 462 км)
- 24 июня 2021 г. — «Клубничная суперлуна» (361 558 км).
Итак, можно отметить, что майское полнолуние — ближайшее по расстоянию в 2021 году, за ним следует апрельское полнолуние, далее идет июнь с значительным отрывом, и еще немного дальше сегодняшняя «Луна червя».
Суперлуна в Редондо-Бич, Калифорния
Чтобы усложнить задачу, сайт TimeandDate.com называет полную Луну суперлуной только тогда, когда она находится в пределах 360 000 км от Земли, а журнал Sky & Telescope вообще говорит о 358 884 км. Если брать в расчёт оба эти критерия, то суперлуниями являются полнолуния только в апреле и мае.
Итак, можем ли мы назвать сегодняшнее полнолуние суперлуной? Конечно можем, но знайте, что лучшие суперлуния 2021 года еще впереди!
Источник
Луна не одинока или сколько на самом деле естественных спутников у Земли
Принято считать, что земля имеет всего один естественный спутник – Луну. Однако мало кто знает, что в астрономии существует такое понятие как квазиспутники и у Земли таковых аж 7.
Что такое квазиспутник
Для начала нужно выяснить, что такое квазиспутник и чем он отличается от спутника обычного? По факту это такие же спутники как Луна, однако, приставку «квази» они получили из-за своей нестабильности.
Эти космические тела находятся достаточно далеко от материнской планеты, за сферой Хилла. Из-за этого их не очень надёжно удерживает гравитация, в данном случае Земли. Эти тела можно назвать временными спутниками нашей планеты. То есть они были сравнительно недавно захвачены Землёй и рано или поздно покинут её орбиту.
Как уже писалось выше, кроме Луны, Земля имеет ещё 7 квазиспутников:
- (3753) Круитни;
- (469219) Камоалева;
- (367943) Дуэнде:
- 2003 YN107;
- (164207) 2004 GU9
- (419624) 2010 SO16;
- Троянский спутник 2010 TK7.
Рассмотрим каждый из спутников поподробней.
(3753) Круитни
Этот спутник входит в так называемую группу атонов. Он относится классу Q и движится в орбитальном резонансе с Землёй 1:1. Данный спутники имеет вытянутую эллиптическую орбиту, пересекая при этом орбиты сразу трёх планет: Венеры, Земли и Марса.
Круитни был обнаружен 10 октября 1986 года британским астрономом-любителем Дунканом Уалдроном на фотопластинке, которая была получена с телескопа Шмидта, находящегося под управлением обсерватории Сайдинг-Спринг города Кунабарабран, Австралия. Тогда же он получил своё первое временное обозначение 1986 TO. Орбита астероида была вычислена в 1997 году Paul Wiegert и Kimmo Innanen, работавшими в Йоркском университете в Торонто, и финским астрономом Сеппо Микколой, работавшим в университете Турку в Финляндии.
Диаметр данного космического тела составляет 5 км. Данных по составу спутника нет.
(469219) Камоалева
Данный спутник считается наиболее стабильным, из всех квазиспутников Земли. Открыто данное небесное тело совсем недавно – 27 апреля 2016 года. Что немудрено так как Камоалева стал квазиспутником Земли около 100 лет назад, по данным на середину июня 2016 года считалось, что объект будет представлять собой спутник Земли всего несколько столетий. Однако в начале августа 2016 года стало известно, что предыдущие оценки оказались заниженными, объект останется квазиспутником миллион лет или даже больше.
Спутник Камоалева представляет собой огромный камень неправильной формы. Его диаметр составляет 30-100 метров. То есть это, по сути, такой здоровенный, овальный голыш, как на пляже.
Как и о других квазиспутниках, о нём практически ни чего неизвестно, но именно это небесное тело будет в ближайшее время детально изучено при помощи космического зонда.
Китайское национальное космическое управление планирует отправить на Камоалева зонд ZhengHe, который совершит облёт астероида, посадку на его поверхность, сбор образцов и передачу их на Землю в возвращаемом модуле. После этого сам зонд отправится к комете 133P/Эльст — Писарро.
(367943) Дуэнде
По сравнению с предыдущим спутником этот просто малыш. Его диаметр составляет всего 30 метров и массу около 40 000 тонн.
Данный спутник относится к так называемой группе астероидов аполлонов. Открыт он был сравнительно недавно, 23 февраля 2012 года и так же практически не изучен.
2003 YN107
Не смотря на то, что этот спутник был открыт ещё в 2003 году он ещё меньше чем предыдущее космическое тело. Это то же элипсоподобный камень с диаметром 10-30 метров. Относится он группе околоземных астероидов типа атон. Больше об этом спутнике ни чего неизвестно.
(164207) 2004 GU9
По мнению учёных, считается, что это космическое тело будет оставаться спутником Земли ещё 2600 лет. Этот спутник относится к группе аполлонов. Он был открыт 13 апреля 2004 года в лаборатории поиска околоземных астероидов имени Линкольна.
По сравнению с другими телами этот спутник достаточно приличный, его диаметр составляет 163 метра. Состав вещества спутника неизвестен.
(419624) 2010 SO16
Спутник был открыт 17 сентября 2010 года с помощью инфракрасного космического телескопа WISE, данные с которого были проанализированы в обсерватории Армы, близ одноимённого города в Ирландии. Космическое тело имеет диаметр 200-400 м. Масса и состав вещества, из которого он состоит, пока неизвестны.
2010 TK7
Данный спутник был открыт с помощью инфракрасного космического телескопа WISE в 2010 году. Он относится к группе аполлонов, представляя собой скалу диаметром 300 м.
Это пока единственный известный троянский спутник Земли. Он движется в 60° впереди нашей планеты, в точке Лагранжа L4.
Считается, что троянские астероиды могут стать первой ступенью в промышленном освоении космоса. В силу особенностей небесной механики к троянцам
долететь даже легче, чем до Луны, несмотря на большее расстояние до них.
Однако, к астероиду 2010 TK7 это не относится. Из-за большого наклона орбиты и, как следствие, значительных колебаний астероида в вертикальной плоскости относительно земной орбиты, полёт к нему потребует большего количества топлива. Чтобы долететь до него требуется разогнать корабль до скорости около 9,4 км/с, в то время как для большинства околоземных астероидов достаточно скорости в 4 км/с.
Впрочем, данная находка даёт повод надеяться, что в земных точках Лагранжа могут находиться и другие троянские астероиды с более спокойными орбитами и стало быть, более доступные.
Резюме
Насколько можно понять, это далеко не конечное число квазиспутников Земли. По мере совершенствования инструментов наблюдения, их будет открываться всё больше и больше. Но пока известно всего 7.
Источник