Как образовался пояс астероидов

Пояс астероидов — что это?

Пояс астероидов – это область нашей Солнечной системы, находящейся между орбитами Марса (четвертой планеты от Солнца) и Юпитера. Является местом скопления космических объектов различной формы и размеров, начиная от астероидов и заканчивая карликовыми планетами.

Еще его называют «главный пояс», тем самым выделяя его от других таких же областей в нашей системе.

Да, есть также еще Пояс Койпера, который находится за орбитой самой дальней планеты от нас – Нептуна. И есть Облако Оорта – это уже самые задворки – внешняя граница этой области определяет гравитационную границу Солнечной системы.

Так что же из себя представляет пояс астероидов?

Как я писал ранее, это область скопления различных объектов. Самые крупные из них – карликовая планета Церера, астероиды Веста, Паллада и Гигея. Всего в поясе насчитывается несколько миллионов объектов. На данный момент открыто более 300 000 астероидов.

Хотя, визуально, на схематических рисунках, кажется, что эта область достаточно плотная, и там огромное количество объектов, но на самом деле вся суммарная их масса составляет всего лишь 4% от массы Луны. При этом более половины этой массы как раз и составляют четыре самых крупных объекта из предыдущего абзаца.

Да и расстояние между объектами достаточно большое – совсем не как в фильмах про космос, где межпланетный корабль входит в такой пояс астероидов и едва успевает уворачиваться от них. А на деле, расстояния между ними достаточно большие. Вероятность столкновения космического аппарата, который пролетает эту область, с любым местным объектом невероятно мала – один к миллиарду.

Даже столкновения внутри этого пояса между крупными астероидами с радиусами в 10 км происходят раз в 10 млн лет.

Когда такие астероиды сталкиваются – от них остаются отдельные фрагменты, которые, в свою очередь, могут в дальнейшем образовывать так называемую «астероидную семью» — группу астероидов, у которых одинаковые орбитальные характеристики, или, говоря простым языком, «летают» рядом друг с другом.

Наряду с астероидами, в главном поясе также содержится пыль, состоящая из микрочастиц радиусом в сотни микрометров – то, что осталось от таких столкновений.

Но, если астероиды сталкиваются на достаточно небольших скоростях, вместо того, чтобы разрушаться, они наоборот – срастаются в одно крупное тело. Именно этот процесс повлиял на образование планет более 4 млрд лет назад.

По меркам космоса, пояс астероидов находится относительно недалеко от нас. С точки зрения промышленного освоения астероиды являются самыми удобными объектами в Солнечной системе. Как минимум, взлет и посадка потребует минимальных затрат топлива. А вот на Земле как раз в течение 50-60 лет будет истощены такие ресурсы, как олово, серебро, золото, медь, свинец. Все это можно «достать» на астероидах. Даже такие редкие элементы на Земле, как титан, платина, никель, кобальт.

По сути, все эти элементы, добываемые с поверхности нашей планеты, как раз появились у нас в результате поздней тяжёлой бомбардировки (временной период от 4 до 3,8 млрд лет назад, в течение которого, как полагают ученые, сформировалось большинство кратеров на Луне и, предположительно, на Земле, Венере и Марсе.

Может быть, в ближайшем будущем человечество научится добывать редкие элементы с астероидов?

Читать еще:  Какой мотоцикл в фильме мажор 3

Как далеко находится пояс астероидов?

В 18-ом веке астрономы, используя закон Тициуса-Боде, который даёт приблизительное значение для расстояний между планетами и Солнцем обнаружили, что между орбитами Марса и Юпитера имеется значительный разрыв.

В результате расследования данного факта учёными было обнаружено несколько тел различного размера, что в свою очередь привело к появлению термина “астероид” (греч. “подобный звезде”) и района в нашей Солнечной системе известного как “пояс астероидов”. Используя различные методы и инструменты, астрономы с тех пор подтвердили существование нескольких миллионов объектов между орбитой Марса и Юпитера. Они также определили, насколько далеко от нашей планеты располагается сам пояс.

Состав пояса астероидов

Пояс астероидов состоит из нескольких крупных тел, а также миллионов объектов меньшего размера. На долю крупнейших тел, таких как Церера, Веста, Паллада и Гигея, приходится половина от общей массы пояса, при этом масса Цереры составляет почти одну треть от массы этих четырёх объектов. Кроме того, на сегодняшний день обнаружено около 200 астероидов размером более 100 километров в диаметре, и 0,7-1,7 миллиона астероидов с диаметром 1 километр и более.

Общая, масса пояса астероидов, по оценкам учёных составляет от 2,8*10 21 до 3,2*10 21 килограмм – что примерно в 25 раз меньше, чем масса Луны. В то время как большинство астероидов состоит из силикатов, небольшая часть из них содержат такие металлы, как железо и никель. Более далёкие астероиды, как правило, имеют большее процентное содержание льда и летучих веществ.

Несмотря на внушительное количество объектов, находящихся в пределах пояса, все они находятся на большом расстоянии друг от друга. Среднее расстояние между объектами составляет около 965 600 километров (600 000 миль), а это означает, что главный пояс астероидов состоит в основном из пустого пространства. На самом деле, из-за низкой плотности астероидов в пределах пояса, шансы любого исследовательского зонда столкнуться с одним из них оцениваются менее, чем один на миллиард.

Орбита вокруг Солнца

Расположенный между Марсом и Юпитером пояс астероидов занимает пространство от 2,2 до 3,6 астрономических единиц (а.е.) от Солнца, или от 329 миллионов до 478,7 миллионов километров (204 430 миллионов до 297 450 миллионов миль). Таким образом ширина пояса превышает 1 а.е., что больше, чем расстояние от Земли до Солнца.

Иллюстрация Цереры, основанная на наблюдениях космического корабля “Dawn” (НАСА). Авторы и права: SO / L.Calçada / NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA / Steve Albers / N. Risinger.

Пояс астероидов разделён на три зоны: зона I занимает область от 2,06 до 2,5 а.е. от Солнца, зона II – 2,5 до 2,82 а.е., а зона III удалена от Солнца примерно на 2,82 а.е.

Расстояние от Земли

Расстояние между поясом астероидов и нашей планетой значительно варьируется в зависимости от того, как мы его измеряем. Основываясь на среднем расстоянии от Солнца до Земли и до ближайшего края пояса можно сказать, что расстояние до него составляет от 1,2 до 2,2 а.е., или от 179,5 миллионов до 329 миллионов километров. Но, конечно же, в любой момент времени, часть пояса астероидов будет на противоположной стороне Солнца относительно нас. С этой точки зрения, расстояние между Землей и поясом астероидов находится в диапазоне от 3,2 до 4,2 а.е., или от 478,7 миллионов до 628,3 миллионов километров.

Естественно, что в любой миссии по изучению пояса астероидов будет использоваться самый короткий путь, если только её целью не является какой-то конкретный астероид. Следовательно, можно смело заявлять о том, что расстояние до пояса астероидов варьируется в пределах от 1,2 до 2,2 а.е.

Читать еще:  Darkness Rises как получить питомца

Пояс астероидов между Марсом и Юпитером.

Пояс астероидов — общие сведения.

Пояс астероидов между Марсом и Юпитером, точнее между их орбитами, называется «Главным поясом астероидов» На приведённом ниже рисунке он обозначен белыми точками.

Пояс астероидов между Марсом и Юпитером представляет из себя кольцо крупных и мелких астероидов, которые вращаются вокруг Солнца по своим собственным орбитам. Расстояния между ними довольно велики, за миллиарды лет всё уравновесилось и взаимные столкновения случаются уже редко. Но, всё-же столкновения видимо происходят под действием гравитации Юпитера, иначе эти обломки давно бы соединились в планету.

«Главным» этот пояс астероидов называется по трациции — его начали изучать довольно давно.
Как следует из названия, в Солнечной системе есть ещё один пояс астероидов — Пояс Койпера. На рисунке видны другие группы астероидов — «Троянцы», «Греки» и «Хильды», обозначенные зелёным и оранжевым цветами, но сейчас мы не будем на них останавливаться.

Согласно правилу Тициуса-Боде, на расстоянии около 2,8 а.е. от Солнца должна была находиться планета. Её долго искали и наконец обнаружили Цереру, а затем и Палладу. Увы, это были слишком маленькие планеты.
Затем, там, где расположен Главный пояс астероидов, на орбитах в пределах 2,2-3,6 а.е., были обнаружены более мелкие астероиды. В 19 веке возникло предположение, что это остатки несчастной планеты Фаэтон, погибшей от столкновения с кометой или разорванной гравитацией Юпитера.
Далее, с развитием астрономической аппаратуры стало понятно, что поясе астероидов между Марсом и Юпитером располагаются многие десятки, если не сотни тысяч мелких фрагментов (сейчас открыто уже около 300 тысяч).

Однако, расчёты показали, что воздействия Юпитера всё-же недостаточно для того, чтобы разрушить целую планету.
Зато те же расчёты показали, что его гравитации вполне хватает, чтобы сообщать астероидам достаточно большие орбитальные скорости. Эта избыточная энергия заставляет астероиды сталкиваться на больших скоростях и разрушаться, не давая плавно слипаться друг с другом.

В начале космической эры, были опасения, что космические аппараты могут быть повреждены при пролёте через пояс астероидов.
На деле оказалось, что обломки довольно редко рассеяны по Главному поясу астероидов. Через него пролетело уже около дюжины аппаратов, но пока не было ни одного столкновения с астероидами.

Общая масса всех объектов пояса астероидов составляет всего 4% от массы Луны. Причём, больше половины приходится на четыре крупнейших астероида: на Цереру, Палладу, Весту и Гигею. А, 32% всей массы главного пояса астероидов приходятся на одну только Цереру.
Ниже даны сравнительные размеры первых десяти астероидов на фоне Луны:
В порядке открытия: 1 — Церера, 2 — Паллада, 3 — Юнона, 4 — Веста, 5 — Астрея, 6 — Геба, 7 — Ирис, 8 — Флора, 9 — Метис, 10 — Гигея.

Щели Кирквуда

Орбиты астероидов располагаются в Главном поясе неравномерно. Здесь есть так называемые «щели Кирквуда». Это орбиты, на которых астероиды почти отсутствуют. Механизм образования щелей Кирквуда довольно интересен.

Вращаясь на этих орбитах вокруг Солнца, астероиды Главного пояса попадают в орбитальный резонанс относительно вращения Юпитера вокруг нашего светила. Благодаря этому, Юпитер действует на них своей гравитацией, с одной и той же периодичностью. То есть, Юпитер как бы раскачивает астероиды, искажая их орбиты. Это слабое влияние, но оно накапливается раз от раза. В итоге, астероиды на этих орбитах либо сталкиваются со своими соседями и меняют орбиту, или Юпитер их «выбрасывает» из Солнечной системы вообще. Образуются пустые орбиты, которые и назвали щелями Кирквуда.

Читать еще:  Что такое липома и как ее лечить

Наиболее известные щели Кирквуда находятся на следующих орбитальных радиусах:
2,06 а. е. (резонанс 4:1)
2,5 а. е. (резонанс 3:1)
2,82 а. е. (резонанс 5:2)
2,95 а. е. (резонанс 7:3)
3,27 а. е. (резонанс 2:1)

Области пустых орбит, подобные щелям Кирквуда, есть и в кольцах Сатурна, природа их та же — орбитальный резонанс частиц со спутниками Сатурна. Там они называются щелями Кассини, Гюйгенса и Лапласа.

Изучение пояса астероидов между Марсом и Юпитером

Для исследований именно объектов Главного пояса астероидов пока было отправлено всего три аппарата:
«NEAR Shoemaker» изучал астероиды (433) Эрос и Матильду[23] в 1997 по 2001 годах соответственно.
Японский аппарат «Хаябуса» произвёл посадку на астероид (25143) Итокава и доставил образцы его грунта на Землю 13 июня 2010 г.
Аппарат Dawn («Рассвет») Изучал Весту в 2011 году, а с 2015 г. он изучает Цереру.

Кроме них, объекты главного пояса астероидов изучались «транзитом» аппаратами, которые были отправлены к более далёким областям Солнечной системы — к Юпитеру, Сатурну и др.

Пояс астероидов — наблюдения за его объектами.

Большинство тел пояса астероидов являются слишком слабыми объектами для наблюдений с Земли в любительские телескопы. Но, на деле не всё так плохо.
Блеск Цереры колеблется примерно от 6,7 до 9,3 m .
Блеск Весты, самой яркой из малых планет, достиг рекордных 5,3 m в 1989 году.
Наибольший блеск Паллады — около 6,5 m
То есть, во время наибольшей яркости, эти астероиды теоретически могут различаться невооружённым глазом как самые слабые звёзды. Естественно, для того чтобы увидеть астероиды своими глазами, без телескопа, небо должно быть идеально чёрным, без засветки от уличных фонарей. Но, проще взять обычный бинокль — в него эти астероиды видны уже уверенно видны как маленькие звёздочки.
Блеск Гигеи не превышает 7,2 m даже при наибольшем сближении с Землёй, что маловато при размерах 520х360 км. — уже нужен телескоп. Виной тому — тёмная поверхность Гигеи.

Остальные тела Главного пояса астероидов радуют высокой яркостью редко — во время Противостояний, когда Земля находится между ними и Солнцем (как и четыре астероида названные выше). Но, и в это время, рассмотреть их можно только в телескоп — это довольно мелкие объекты и видны также — как слабые звёздочки.

Пример тому — этот снимок Цереры, сделанный телескопом Хаббл:
Как ни глазаст этот аппарат, но это — всё, на что он оказался способен.

Как я уже писал выше, проще всего увидеть желаемый астероид когда он находится в противостоянии к Солнцу относительно Земли. Тогда его расстояние до Земли минимально, а видимая освещаемая поверхность — наибольшая. Для этого есть специальные астрономические таблицы.

Да, возможно наблюдения за астероидами Главного пояса не столь зрелищны. Однако, астроному-любителю с нереализованными научными наклонностями и запасом терпения здесь есть где развернуться. Потому что увидеть своими глазами далёкий астероид, вычислить и точно знать что это именно он, собрать коллекцию увиденных астероидов — это не только спорт, но и ни с чем не сравнимое удовлетворение от трудных наблюдений.
Можно забыть какой сейчас век и представить себя исследователем годов этак 1950-ых. Тогда возникает непередаваемое чувство первопроходца, романтика начала эры освоения космоса, когда есть только ты с телескопом и мало что ещё открыто.

Наблюдение за Главным поясом астероидов — это «астрономия не для всех».
Но, каждому — своё.

Источники:

http://zen.yandex.ru/media/id/5d38a34dddfef600b01e7466/5d73a183e882c300af10dddc

Как далеко находится пояс астероидов?

http://kosmoved.ru/poyas_asteroidov_glavny.shtml

Ссылка на основную публикацию
Статьи на тему:

Adblock
detector
×
×
×
×