Астероиды и кометы
Кометы и астероиды имеют много общего. Все объекты подобных типов вращаются вокруг Солнца. И астероиды, и кометы намного меньше, чем планеты. И те, и другие являются свидетелями образования Солнечной системы. Которое произошло почти 5 миллиардов лет назад.
Итак, каковы различия между кометами и астероидами?
Что такое комета?
Кометы сравнивают с грязными снежками. И это довольно точное описание. Тело кометы представляет собой слабо связанные между собой льдинки, пыль и камни. Ядро кометы относительно невелико — часто всего несколько километров в поперечнике. Состоит оно в основном из водяного льда и замороженного углекислого газа. Также в теле кометы, как правило, присутствуют окись углерода, метан и аммиак.
Большинство комет обращается вокруг Солнца далеко за пределами планеты Нептун. И им требуются столетия для совершения одного оборота. Но орбиты некоторых комет таковы, что иногда они приближаются к Солнцу. Становясь ближе к нему, чем Земля и другие планеты. Когда это происходит, тепло Солнца заставляет ядро кометы образовывать облако пара из тающего льда (называемое комой), и хвост из газа и пыли. Этот хвост растягивается на расстояние до десятков миллионов километров. В некоторых случаях кометы и их хвосты настолько велики, что их можно наблюдать в небе невооруженным глазом.
Земная орбита периодически пересекает обломки хвостов комет. Когда эти обломки попадают в атмосферу, они сгорают. При этом создаются короткие, но яркие полосы света. Они известны как падающие звезды, или метеорные потоки. Несколько метеоритных потоков можно наблюдать в одно и то же время каждый год. Пример такого явления — Персеиды. Они напоминают о себе каждый август, и связан с кометой Свифта-Таттла.
Что такое астероид?
Астероиды состоят в основном из камней и металлов. Это делает их источниками ценных минералов, которые можно добывать в космосе.
Астероиды имеют размеры от нескольких метров в диаметре до размеров гор или даже континентов. Самый большой из известных астероидов — Церера. Его размер составляет примерно одну четверть от размера Луны. Церера считается карликовой планетой.
Церера является одним из 1,9 миллиона крупных астероидов, вращающихся вокруг Солнца в поясе астероидов. Этот пояс находится между орбитами Марса и Юпитера. Некоторые астероиды иногда попадают во внутреннюю Солнечную систему. Где они (очень редко) сталкиваются с нашей планетой.
Откуда берутся кометы и астероиды?
И астероиды, и кометы являются обломками, оставшимися от материи, из которой почти 5 миллиардов лет назад сформировалась Солнечная система. Каменные и металлические астероиды сформировались ближе к Солнцу. А ледяные кометы образовались дальше.
Из-за своих роскошных и очень заметных хвостов кометы известны с древних времен. Слово комета происходит от древнегреческого «длинные волосы».
Астероиды же гораздо сложнее обнаружить. Поэтому об их существовании ничего не было известно до 19-го века. Только тогда телескопы стали достаточно мощными для их обнаружения. В телескопе астероид выглядит как слабая звезда, просто точка света. И поэтому их название произошло от слова «звезда».
Знаменитые кометы и астероиды
Кометы часто наблюдались людьми в прошлом. И в древние времена это явление иногда воспринималось как предвестник катастроф или войн.
Первое известное изображение кометы появляется в Гобелене из Байё, на котором изображено Нормандское завоевание 1066 года. Комета была замечена за несколько месяцев до решающего сражения. И позже была истолкована как дурное предзнаменование.
В 1705 году английский астроном Эдмунд Галлей определил, что комета, появившаяся в 1758 году, уже наблюдалась по крайней мере три раза раньше — в 1531, 1607 и 1682 годах. То есть между посещениями проходило примерно 75 лет. Последующие исследования показали, что комета Галлея, так она известна теперь, была той же кометной, что изображена на Гобелене Байё.
Последний раз комета Галлея наблюдалась с Земли в 1986 году. И должна появиться снова в 2061.
На Земле было обнаружено несколько древних ударных кратеров. Они являются свидетельствами падения на Землю в прошлом крупных астероидов. Самый большой из этих кратеров имеет почти 300 километров в поперечнике. Его название — Вредефорт. Он находится в Южной Африке. Его возраст — около 2 миллиардов лет.
Астероид, который упал на полуостров Юкатан около 66 миллионов лет назад, имел размер не менее 10 километров в поперечнике. И это падение, как полагают, вызвало внезапный климатический сдвиг, который уничтожил динозавров.
Астероиды и кометы могут теоретически распространять жизнь, а не только приносить разрушения. Ученые предположили, что жизнь на Земле могла возникнуть от микробов, переносимых кометами или астероидами. Она могла попасть к нам с других планет. Или даже из далеких звездных систем. Этот процесс называется панспермия.
Источник
Астероиды
Астероиды – сравнительно небольшие небесные тела, движущиеся по орбите вокруг Солнца. Они значительно уступают по размерам и массе планетам, имеют неправильную форму и не имеют атмосферы.
В этом разделе сайта Kvant.Space каждый сможет узнать много интересных фактов об астероидах. Возможно, с некоторыми Вы уже знакомы, другие будут для Вас новыми. Астероиды – интересный спектр Космоса, и мы предлагаем Вам ознакомиться с ними как можно подробнее.
Термин «астероид» впервые был придуман известным композитором Чарльзом Берни и использован Уильямом Гершелем на основе того, что данные объекты при просмотре в телескоп смотрятся как точки звезд, в то время как планеты выглядят дисками.
До сих пор нет точного определения термина «астероид». Астероиды до 2006 года было принято называть малыми планетами.
Основной параметр, по которому их классифицируют, – размер тела. К астероидам относят тела с диаметром больше 30 м, а тела, имеющие меньший размер, называют метеоритами.
Международный астрономический союз в 2006 году отнес большинство астероидов к малым телам нашей Солнечной системы.
На сегодняшний день в Солнечной системе выявлено сотни тысяч астероидов. На 11 января 2015 года в базе данных числится 670474 объекта, из числа которых у 422636 определены орбиты, они имеют официальный номер, более 19 тыс. из них имели официальные наименования. По мнению ученых, в Солнечной системе может быть от 1,1 до 1,9 млн объектов, размером больше 1 км. Большинство астероидов, известных на текущий момент, находится в пределах пояса астероидов, находящегося между орбитами Юпитера и Марса.
Самый большой астероид в Солнечной системе – Церера, имеющая размеры примерно 975х909 км, но с 24 августа 2006 г. ее отнесли в число карликовых планет. Остальные два крупных астероида (4) Веста и (2) Паллада имеют диаметр около 500 км. Причем (4) Веста – это единственный объект пояса астероидов, который видно невооруженным глазом. Все астероиды, которые двигаются по другим орбитам, могут прослеживаться в период прохождения вблизи нашей планеты.
Что касается общего веса всех астероидов главного пояса, то его оценивают в 3,0 – 3,6•1021 кг, что составляет примерно 4% от веса Луны. Однако на массу Цереры приходится около 32% от всей массы (9,5•1020 кг), а вместе с тремя другими крупными астероидами – (10) Гигея, (2) Паллада, (4) Веста – 51%, то есть большинство астероидов отличаются ничтожной массой по астрономическим меркам.
Изучение астероидов
После того как Уильям Гершель в 1781 году открыл планету Уран, начались первые открытия астероидов. Среднее гелиоцентрическое расстояние астероидов соответствует правилу Тициуса-Боде.
Франц Ксавер в конце 18 века создал группу из двадцати четырех астрономов. Начиная с 1789 года данная группа специализировалась на поисках планеты, которая согласно правилу Тициуса-Боде должна располагаться на расстоянии примерно 2,8 астрономических единиц (а.е.) от Солнца, а именно между орбитами Юпитера и Марса. Основная задача заключалась в описании координат звезд, находящихся в области зодиакальных созвездий на конкретный момент. Координаты проверялись в последующие ночи, выделялись объекты, смещающиеся на большие расстояния. По их предположению смещение искомой планеты должно составлять около тридцати угловых секунд в час, что было бы очень заметно.
Первый астероид, Церера, был выявлен итальянцем Пиации, который не участвовал в данном проекте, совершенно случайно, в первую же ночь столетия – 1801 год. Три остальных – (2) Паллада, (4) Веста и (3) Юнона – были обнаружены в следующие несколько лет. Самой последней (в 1807 году) была Веста. Еще через восемь лет бессмысленных поисков многие астрономы решили, что там больше нечего искать, и отказались от всяких попыток.
Но Карл Людвиг Хенке выявлял настойчивость и в 1830 г. опять приступил к поиску новых астероидов. Через 15 лет он обнаружил Астрею, которая была первым астероидом за 38 лет. И уже через 2 года обнаружил Гебу. После этого к работе подключились другие астрономы, и затем обнаруживалось не меньше одного нового астероида в год (кроме 1945 г.).
Метод астрофотографии для поиска астероидов впервые использовал Макс Вольф в 1891 году, согласно с которым на фото с длинным периодом экспонирования астероиды оставляли светлые короткие линии. Такой метод существенно ускорил выявление новых астероидов по сравнению с методами визуального наблюдения, использованными ранее. В одиночку Максу Вольфу удалось обнаружить 248 астероидов, тогда как до него немногим удалось найти больше 300. В наше время 385 000 астероидов имеют официальный номер, а 18 000 из них – еще и имя.
Пять лет назад две независимые группы астрономов из Бразилии, Испании и США заявили, что одновременно выявили водяной лед на поверхности Фемиды, одного из крупнейших астероидов. Их открытие позволило узнать происхождение воды на нашей планете. В начале своего существования она была слишком горячая, не в состоянии удержать большое количество воды. Данное вещество появилось позднее. Ученые предположили, что воду на Землю занесли кометы, но только изотопные составы воды в кометах и земной воды не совпадают. Поэтому можно предположить, что она попала на Землю при ее столкновении с астероидами. Вместе с тем ученые обнаружили на Фемиде сложные углеводороды, в т.ч. молекулы – предшественники жизни.
Название астероидов
Изначально астероидам давали имена героев греческой и римской мифологии, позже открыватели могли называть их, как им захочется, вплоть до своего имени. Сначала астероидам почти всегда давали женские имена, мужские же получали только те астероиды, которые имели необычные орбиты. С течением времени данное правило соблюдаться перестало.
Стоит отметить и то, что не любой астероид может получить имя, а только тот, орбита которого надежно вычислена. Нередко бывали случаи, когда астероид называли спустя много лет после открытия. Пока орбита не была вычислена, астероиду давалось только временное обозначение, отображающее дату его открытия, к примеру, 1950 DA. Первая буква означает номер полумесяца в году (в примере, как видите, это вторая половина февраля), соответственно, вторая обозначает его порядковый номер в указанном полумесяце (как видите, этот астероид был открыт первым). Цифры, как несложно догадаться, обозначают год. Поскольку английских букв 26, а полумесяцев 24, в обозначении никогда не применялись две буквы: Z и I. В том случае, если число астероидов, открытых в течение полумесяца, будет больше 24, ученые возвращались к началу алфавита, а именно прописывая второй букве – 2, соответственно, при следующем возвращении – 3 и т.д.
Наименование астероида после получения имени состоит из порядкового номера (числа) и названия – (8) Флора, (1) Церера и т.д.
Определение размеров и формы астероидов
Первые попытки измерить диаметры астероидов, применяя метод прямого измерения видимых дисков посредством нитяного микрометра, предприняли Йоганн Шретер и Уильям Гершель в 1805 году. Затем в 19 веке другими астрономами точно таким же методом проводились измерения самых ярких астероидов. Основной недостаток такого способа – значительные расхождения результатов (к примеру, максимальные и минимальные размеры Цереры, которые были получены астрономами, отличались в 10 раз).
Современные методы определения размеров астероидов состоят из методов поляриметрии, тепловой и транзитной радиометрии, спекл-интерферометрии, радиолокационного метода.
Один из самых качественных и простых – транзитный метод. При движении астероида относительно Земли он может проходить на фоне отделенной звезды. Такое явление получило название «покрытие звезд астероидами». Измерив длительность снижения яркости звезды и имея данные о расстоянии до астероида, можно точно определить его размер. Благодаря такому методу можно точно вычислить размеры крупных астероидов, по типу Паллады.
Сам метод поляриметрии состоит в определении размера на основе яркости астероида. От величины астероида зависит количество солнечного света, который он отражает. Но во многом яркость астероида зависит от альбедо астероида, что определяется составом, из которого состоит поверхность астероида. К примеру, из-за высокого альбедо астероид Веста отражает в четыре раза больше света по сравнению с Церерой и считается самым заметным астероидом, который нередко можно заметить даже невооруженным глазом.
Однако само альбедо тоже очень легко определяется. Чем меньше яркость астероида, то есть чем он меньше отражает в видимом диапазоне солнечной радиации, тем, соответственно, больше он ее поглощает, после того как он нагревается, излучает ее в виде тепла в инфракрасном диапазоне.
Также он может быть использован для вычисления формы астероида посредством регистрации изменения его блеска во время вращения, так и для определения периода данного вращения, а также для выявления наиболее крупных структур на поверхности. К тому же результаты, полученные посредством инфракрасных телескопов, используются для определения размеров посредством тепловой радиометрии.
Астероиды и их классификация
В основе общей классификации астероидов лежат характеристики их орбит, а также описание видимого спектра солнечного света, который отражается их поверхностью.
Астероиды принято объединять в группы и семейства, опираясь на характеристики их орбит. Чаще всего группа астероидов получает название по имени самого первого обнаруженного на данной орбите астероида. Группы – сравнительно свободное образование, в то время как семейства – более плотные, сформировавшиеся в прошлом при разрушении больших астероидов в результате столкновения с прочими объектами.
Спектральные классы
Бен Целлнер, Дэвид Моррисон, Кларк Р. Чампен в 1975 году разработали общую систему классификации астероидов, которая опиралась на показатели альбедо, цвета и характеристики спектра отраженного солнечного света. В самом начале данная классификация определяла исключительно 3 типа астероидов, а именно:
— Класс С – углеродные (большинство известных астероидов).
— Класс S – силикатные (около 17% известных астероидов).
— Класс М – металлические.
Данный список по мере изучения все большего числа астероидов был расширен. Появились следующие классы:
— Класс А – отличаются высоким альбедо и красноватым цветом в видимой части спектра.
— Класс B – относятся к астероидам класса C, вот только они не поглощают волны ниже 0,5 микрон, а их спектр немного голубоватый. В целом альбедо выше по сравнению с другими углеродными астероидами.
— Класс D – имеют низкое альбедо и ровный красноватый спектр.
— Класс E – поверхность данных астероидов содержит в своем составе энстатит и имеет сходство с ахондритами.
— Класс F – схожи с астероидами B класса, но не имеют следов «воды».
— Класс G – имеют низкое альбедо и практически плоский спектр отражения в видимом диапазоне, что говорит о сильном УФ-поглощении.
— Класс P – точно так же, как и астероиды D-класса, отличаются низким альбедо и ровным красноватым спектром, не имеющим четких линий поглощения.
— Класс Q – имеют широкие и яркие линии пироксена и оливина на длине волны в 1 микрон и особенности, говорящие о наличии металла.
— Класс R – отличаются сравнительно высоким альбедо и на длине 0,7 мкм имеют красноватый спектр отражения.
— Класс Т – отличаются красноватым спектром и низким альбедо. Спектр похож на астероиды D и P классов, но занимает промежуточное положение по наклону.
— Класс V – характеризуются умеренными яркими и схожими к более общему S-классу, которые тоже в большей степени состоят из силикатов, камня и железа, но отличаются высоким содержанием пироксена.
— Класс J – класс астероидов, которые образовались предположительно из внутренних частей Весты. Несмотря на то что их спектры приближены к спектрам астероидов класса V, на длине волн 1 микрон их отличают сильные линии поглощения.
Стоит учитывать, что число известных астероидов, которые относятся к определенному типу, необязательно отвечает действительности. Многие типы сложны для определения, тип какого-то астероида может изменяться при более подробных исследованиях.
Распределение астероидов по размерам
С ростом размеров астероидов их количество заметно уменьшалось. Несмотря на то что в целом это отвечает степенному закону, существуют пики при 5 и 100 километрах, где больше астероидов, чем это прогнозировалось в соответствии с логарифмическим распределением.
Как образовывались астероиды
Ученые полагают, что в поясе астероидов планетезимали эволюционировали точно так же, как и в прочих областях солнечной туманности до того, пока планета Юпитер не достигла своей нынешней массы, после чего в результате орбитальных резонансов с Юпитером из пояса 99% планетезималей было выброшено. Моделирование и скачки спектральных свойств и распределений скоростей вращений показывают, что астероиды, имеющие диаметр больше 120 километров, сформировались в результате аккреции в эту раннюю эпоху, тогда как меньшие тела представляют собой осколки от столкновений между разными астероидами после или во время рассеивания гравитацией Юпитера изначального пояса. Вести и Церера приобрели габаритный размер для гравитационной дифференциации, во время которой тяжелые металлы погрузились к ядру, а из относительно скальных пород сформировалась кора. Что касается модели Ниццы, множество объектов пояса Койпера сформировались во внешнем поясе астероидов, на расстоянии больше чем 2,6 астрономических единиц. Причем позже большинство из них были выброшены гравитацией Юпитера, но те, что сохранились, могут относиться к астероидам класса D, в том числе и Церера.
Угроза и опасность от астероидов
Несмотря на то что наша планета существенно больше всех астероидов, столкновение с телом, имеющим размер больше 3 километров, может стать причиной уничтожения цивилизации. Если размер меньший, но более 50 м в диаметре, то он может привести к гигантскому экономическому ущербу, включая многочисленные жертвы.
Чем тяжелее и больше астероид, тем, соответственно, он представляет большую опасность, но и выявить его в данном случае куда проще. На данный момент самым опасным является астероид Апофис, диаметр которого составляет около 300 метров, при столкновении с ним может быть уничтожен целый город. Но, по мнению ученых, в целом никакой угрозы человечеству при столкновении с Землей он не несет.
Астероид 1998 QE2 приблизился к планете 1 июня 2013 года на самое близкое расстояние (5,8 млн км) за последние двести лет.
Источник