Главный пояс астероидов Солнечной системы
Главный пояс астероидов — область Солнечной системы, расположенная между орбитами Марса и Юпитера, являющаяся местом скопления множества объектов всевозможных размеров, преимущественно неправильной формы, называемых астероидами или малыми планетами. Эту область также часто называют главным поясом астероидов или просто главным поясом, подчёркивая тем самым её отличие от других подобных областей скопления малых планет, таких как пояс Койпера за орбитой Нептуна или скопления объектов рассеянного диска.
Главный пояс астероидов
Первые астероиды пояса были обнаружены астрономами еще вначале XIX века. Сегодня, пояс астероидов известен астрономам, как одно из крупнейших скоплений космических объектов, находящихся в Солнечной системе. Данные космических объекты, также известные как «малые планеты», имеют размеры от нескольких сотен метров до нескольких сотен километров. Как минимум 300 тысяч таких огромных каменных объектов перемещаются по собственным орбитам в поясе астероидов Солнечной системы.
В 1802 году немецкий врач Ольберс, увлекавшийся астрономией, открыл неподалеку от Цереры новый астероид, который назвали Паллада. В 1804 году была открыта Юнона, в 1807 году – Веста. Их средний диаметр составляет более 400 км, а самый крупный из них, Церера, единственная в главном поясе карликовая планета, имеет диаметр более 950 км и вдвое превышает суммарную массу Паллады и Весты. Но большинство астероидов, которых насчитывается несколько миллионов, значительно меньше, вплоть до нескольких десятков метров. Большинство объектов Пояса Астероидов сосредоточено ближе к Юпитеру, поскольку мощное гравитационное поле Газового Гиганта переманивает их на свою сторону. Хотя Пояс Астероидов насчитывает большое количество объектов, все же из-за большого объема пространства они находятся на больших расстояниях друг от друга. Поэтому, попав в область Пояса, можно годами в нем находится, но так и не встретить ни одного астероида или комету.
Главной отличительной чертой, характеризующей отдельные астероиды, является их спектр, по которому можно судить о химическом составе данного тела. Подавляющее большинство объектов в главном поясе составляют астероиды трёх основных классов: тёмные углеродные астероиды класса C, светлые силикатные астероиды класса S и металлические астероиды класса M. Существуют астероиды и других, более специфических классов, но их содержание в поясе крайне незначительно. Все эти классы астероидов, особенно металлические, представляют интерес с точки зрения космической индустрии в целом и промышленного освоения астероидов в частности. Астероиды движутся по орбитам вокруг Солнца в том же направлении, что и планеты, в зависимости от величины большой полуоси, их период обращения колеблется от 3,5 до 6 лет. Большинство астероидов, движется по орбитам с эксцентриситетом не более 0,4, но существует немало астероидов, движущихся по сильно вытянутым орбитам. Наряду с астероидами, в поясе существуют также шлейфы пыли, состоящие из микрочастиц радиусом в несколько сотен микрометров, которые образовались в результате столкновений между астероидами и их бомбардировки микрометеоритами. Однако эта пыль под действием солнечной радиации постепенно по спирали движется к Солнцу. Сочетание астероидной пыли и пыли, выбрасываемой кометами, даёт явление зодиакального света. Это слабое свечение простирается в плоскости эклиптики в виде треугольника, и его можно увидеть в экваториальных районах вскоре после захода или незадолго перед восходом Солнца.
Крупнейшие объекты пояса астероидов
Ныне принято считать астероидами все тела, размеры которых не менее 1 км. Тела меньших размеров получили название метеороидов. Кроме астероидов в Поясе находится порядка 20 мелких планет (или крупных астероидов), а также одна карликовая планета Церера.
Церера – карликовая планета
Диаметр — 950 км.
Расстояние до Солнца 413,9 млн. км.
Подобно планетам земной группы, на Церере произошла дифференциация вещества на силикатное ядро, окружённое ледяной мантией, и тонкую углеродную кору.
Веста – астероид
Диаметр — 525,4 км.
Расстояние до Солнца 353,2 млн. км.
Занимает первое место по яркости, второе место по массе и третье место по размеру.
Паллада – астероид
Диаметр — 512 км.
Расстояние до Солнца 414,7 млн. км.
Паллада подобно Урану, имеет довольно сильный наклон оси вращения, равный 34°, в то время как у трёх других крупнейших астероидов этот угол не превышает 10°.
Гигея – астероид
Диаметр — 407,12 км.
Расстояние до Солнца 350 млн. км.
Крупнейший углеродный астероид (75% всех астероидов углеродные), неправильной формы.
Астероидами считают тела диаметром более 30 м, меньшие называют метеороидами или метеоритами. Особо крупных тел в главном поясе астероидов довольно мало, например стокилометровых астероидов всего около 200, и известно порядка тысячи астероидов радиусом больше 15 км. Основное население главного пояса, судя по всему, образует несколько миллионов астероидов диаметром в десятки и сотни метров.
Малые объекты главного пояса астероидов
На начало 21-го века астрономам известно более 285 тысяч малых планет, находящихся в Большом (главном) поясе астероидов. Причем, огромное количество приходится на астероиды диаметром от 0,7 до 100 км. Как и следовало ожидать, такие небесные тела существуют без атмосферы.
Юнона – астероид
Диаметр — 233,92 км.
Расстояние до Солнца 400 млн. км.
Юнона — самый крупный астероид класса S после Эвномии. Его масса составляет 3 % массы крупнейшего тела Пояса астероидов — Цереры.
Антиопа – двойной астероид
Диаметр — 87,8 км.
Расстояние до Солнца 467 млн. км.
Антиопа — двойной астероид главного пояса. Компоненты системы обращаются вокруг общего центра масс на расстоянии 171 км.
Прослеживается довольно чёткая зависимость между составом астероида и его расстоянием от Солнца. Как правило, каменные астероиды, состоящие из безводных силикатов, расположены ближе к Солнцу, чем углеродные глинистые астероиды, в которых часто обнаруживают следы воды, в основном в связанном состоянии, но возможно, и в виде обычного водяного льда. При этом близкие к Солнцу астероиды обладают значительно более высоким альбедо, чем астероиды в центре и на периферии. Считается, что это связано со свойствами той части протопланетного диска, из которого формировались астероиды. Во внутренних областях пояса влияние солнечной радиации было более значительно, что привело к выдуванию лёгких элементов, в частности, воды, на периферию. В результате вода сконденсировалась на астероидах внешней части пояса, а во внутренних областях, где астероиды прогреваются достаточно хорошо, её практически не осталось.
С точки зрения промышленного освоения астероиды являются одними из самых доступных тел в Солнечной системе. Ввиду малой гравитации посадка и взлёт с их поверхности требуют минимальных затрат топлива, а если использовать для разработки околоземные астероиды, то и стоимость доставки ресурсов с них на Землю будет низкой. Астероиды могут быть источниками таких ценных ресурсов, как, например, вода (в виде льда), из которой можно получить кислород для дыхания и водород для космического топлива, а также различные редкие металлы и минералы, такие как железо, никель, титан, кобальт и платина, и, в меньшем количестве, другие элементы вроде марганца, молибдена, родия.
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)
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
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
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
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.
Основные объекты Пояса астероидов
(10 9 км 3 )
10 17 кг
г/см 3
