Главная            О проекте            Карта сайта            Обновления            Ссылки

Пояс астероидов

Представляет собой пояс астероидов околозвёздный диск, расположенный в Солнечной системе между орбитами Марса и Юпитера. Состоит он из множества космических тел неправильной формы, называемых астероидами и малыми планетами. Данный пояс также называют основным или главным поясом астероидов, но чаще всего просто главным поясом. Этим подчёркивается его отличие от других аналогичных образований в Солнечной системе – пояс Койпера, рассеянный диск, облако Оорта.

Под астероидом понимается небольшое астрономическое тело, которое движется по своей орбите вокруг Солнца. Такое тело имеет неправильную форму, маленькую массу, характеризуется отсутствием атмосферы и не обладает характерными признаками кометы.

Под малой планетой понимается астрономический объект, двигающийся вокруг Солнца по своей орбите. Он не является ни планетой, ни кометой. В данную категорию входят карликовые планеты, астероиды, трояны, кентавры, объекты пояса Койпера и другие транс-нептунские объекты.

Пояс астероидов на карте Солнечной системы

Главный пояс имеет сравнительно небольшую массу. Она составляет 4% от массы Луны, 22% от массы Плутона и в 2 раза больше массы Харона (спутник Плутона с диаметром 1200 км). Около половины массы главного пояса приходится на 4 крупнейших астероида. Это Церера, Веста, Паллада и Гигея. Самой крупной является Церера (карликовая планета). Её диаметр достигает 950 км. Остальные 3 астероида имеют средний диаметр менее 600 км.

Другие астероиды обладают гораздо меньшими размерами вплоть до пылевых частиц. Общее их количество составляет несколько миллионов. Но это вовсе не означает, что они сплошной массой распределены в космическом пространстве. Данные астрономические тела находятся на большом расстоянии друг от друга, поэтому космос в этой части Солнечной системы можно смело назвать пустым. На это указывает хотя бы тот факт, что космические аппараты беспрепятственно пролетают через пояс астероидов, и не было зафиксировано ни одного столкновения.

А вот столкновения между астероидами происходят регулярно в астрономических временных масштабах. Тела со средним радиусом 10 км сталкиваются 1 раз примерно в 10 млн. лет. Такое столкновение может привести к фрагментированию астероидов на мелкие кусочки. В результате вместо 2-х астероидов образуется семейство астероидов. Но совсем другая картина наблюдается при низких скоростях столкновения. В этом случае 2 космических тела могут соединиться и образовать 1 объект.

В главном поясе содержится много полос пыли с радиусом частиц до нескольких сотен микрометров или микронов (микрон – миллионная часть метра: 1×10-6 метров). Этот мелкий материал образуется от столкновения космических тел и от воздействия мелких метеоритов на них. Давление солнечной радиации (эффект Пойнтинга-Робертсона) заставляет эту мелкую пыль медленно вращаться по спирали в сторону Солнца.

Так выглядит астероид

Сочетание астероидной пыли и выброшенного в космос кометного материала вызывает зодиакальный свет. Представляет он собой слабое сияние. Увидеть его можно ночью, исходя от направления Солнца по плоскости эклиптики. Жизнь таких зодиакальных облаков продолжается примерно 700 тыс. лет. Вместо исчезнувших появляются новые, поэтому сияние не ослабевает.

Классификация астероидов

Все астероиды, находящиеся в главном поясе, подразделяются по своему химическому составу на 3 спектральных класса: углеродные (класс C), силикатные (класс S) и железные (класс M). Данная классификация представляет в первую очередь интерес для космической индустрии. Ни для кого не секрет, что уже давно рассматривается колонизация астероидов в плане их промышленного освоения. Поэтому данный вопрос имеет большое значение для человечества.

Углеродные астероиды чрезвычайно тёмные, их альбедо находится в диапазоне 0,03-0,10. В небе их можно увидеть только с помощью телескопа. Потенциально ярким является астероид 324 Бамберга. Но он обладает высоким эксцентриситетом, поэтому его яркость редко достигает максимальной величины.

Данные космические тела помимо горных пород и минералов имеют высокое содержание углерода. Они самые многочисленные и составляют 75% от общего количества астероидов. Преобладают на внешнем крае главного пояса (80%). Это 3,5 астрономических единицы от Солнца. А вот на расстоянии 2-х астрономических единиц их насчитывается только 40%.

Силикатные астероиды имеют кремниевую (каменистую) композицию и по своему составу соответствуют каменным метеоритам. Насчитывается их 17%. Они умеренно яркие с альбедо 0,10-0,22. Самым крупным из них является 15 Эвномия с максимальной шириной 330 км. Наибольшее их количество в поясе астероидов расположено на расстоянии 2,2 астрономических единиц от Солнца, а на расстоянии 3-х астрономических единиц они становятся редкими.

Железные астероиды умеренно яркие с альбедо 0,10-0,20. Они самые малочисленные, а состоят в основном из никеля-железа с небольшим добавлением камня. Их считают кусками металлических ядер астероидов, фрагментированным после ударов. Некоторые представители данного класса имеют неизвестный состав. Их плотность слишком низкая для металлического твёрдого тела. К таковым относится, к примеру, 22 Каллиопа, открытая 16 ноября 1852 года. А крупнейшим астероидом данного класса является 16 Психея.

Открытие пояса астероидов

Когда и при каких обстоятельствах был открыт пояс астероидов? В 1596 году Иоганн Кеплер предположил, что между Марсом и Юпитером должна быть планета, так как расстояние между этими космическими телами слишком большое, поэтому оно не может быть пустым. В 1766 году Иоганн Даниэль Тициус на основании работ Иоганна Элерта Боде изложил очевидную закономерность расположения планет Солнечной системы. Эту закономерность назвали правилом Тициуса – Боде. Она также известна как закон Боде.

Данный закон утверждает, что если начать отсчёт от 0 и рассмотреть последовательность цифр 3, 6, 12, 24, 48, удваивая каждый раз предыдущую величину, а затем добавить к каждому числу по 4 и разделить на 10, то получатся величины, близкие по своим значениям к радиусам орбит известных планет в астрономических единицах. Согласно закону, между орбитами Марса (12) и Юпитера (48) должна находиться планета (24).

Надо сказать, что до открытия Урана в 1781 году Уильям Гершелем, на этот закон мало кто обращал внимание. Но вот Уран открыли, и оказалось, что его орбита полностью соответствует закону Боде. После этого возникло устойчивое мнение, что между орбитами Марса и Юпитера обязательно должна существовать планета.

Астрономы предполагали, что между Марсом и Юпитером должна быть планета

Начало открытия пояса астероидов было положено астрономом Джузеппе Пиацци. Он 1 января 1801 года обнаружил между Марсом и Юпитером крошечное космическое тело, которое двигалось по орбите, предсказанной законом Боде. Эту планету Пиацци назвал Церерой в честь римской богини жатвы и покровительницы Сицилии.

Через 15 месяцев Генрих Ольберс открыл Палладу. В 1802 году Уильям Гершель отнёс эти новые космические тела к новой категории и назвал их астероидами, то есть звёздными. После серии наблюдений он пришёл к выводу, что их нельзя охарактеризовать ни как планеты, ни как кометы.

В 1807 году были обнаружены Юнона и Веста, а в 1848 году настала очередь Астреи. Далее всё пошло ускоренными темпами, так как к поискам подключились астрономы по всему миру. В 1868 году количество открытых космических тел превысило сотню. Но ещё в начале 50-х годов все признали правоту Гершеля и обозначили новые космические тала как астероиды.

Открытие Нептуна в 1846 году дискредитировало закон Боде, так как орбита новой планеты оказалась далеко от предсказанной позиции. На сегодняшний день никакого научного объяснения данному закону не существует, а соответствующие ему орбиты считаются простым совпадением.

Само название «пояс астероидов» появилось в начале 50-х годов XIX века. Но неизвестно, кто конкретно его придумал. К 1921 году была найдена 1 тыс. астероидов, а в 1981 году их насчитывалось уже 10 тыс. К началу XXI века астрономы уже знали 100 тыс. космических тел, вращающихся в главном поясе. Современные системы наблюдения используют автоматические средства поиска для поиска новых маленьких объектов. И их количество всё время возрастает.

Как образовался пояс астероидов

Образование Солнечной системы началось 4,6 млрд. лет назад с гравитационного коллапса. В результате этого образовался протопланетный диск, а в нём появились твёрдые объекты – планетезималы. Последние считаются предшественниками протопланет. А те в свою очередь характеризуются как планетарные эмбрионы, из которых в результате столкновений и образовались планеты.

Астероиды между Юпитером и Марсом расположены не так густо, как показано на рисунке. Космос между двумя планетами можно назвать пустым

Что касается образования пояса астероидов, то он рассматривается как группа планетезималей, оказавшихся вблизи быстро растущего зародыша Юпитера. Его гравитационные возмущения спровоцировали слишком жёсткие столкновения. Они не дали твёрдым объектам объединиться в протопланеты. В результате этого 99,9% первоначальной твёрдый массы было потеряно. Одна часть столкнулась с внутренними планетами, другую выбросило за пределы Солнечной системы, а формирования большой планеты между Марсом и Юпитером не получилось.

Из оставшейся 0,1% первоначальной массы и возник пояс астероидов после того, как гравитационные возмущения Юпитера стабилизировались. Малые объекты начали вращаться по своим орбитам, а число столкновений между ними резко снизилось. Многие из них содержат на поверхности достаточное количество льда, так как образовались за пределами снеговой линии (характеризуется температурой, при которой происходит таяние льда). Во время формирования Солнечной системы она находилась на расстоянии 2,7 астрономических единицы от светила.

Температурный режим пояса астероидов не постоянен и зависит от расстояния до Солнца. Он колеблется от минус 73 градусов по Цельсию на расстоянии 2,2 астрономические единицы до минус 108 градусов по Цельсию на расстоянии 3,2 астрономические единицы. Однако из-за вращения космических тел их температура поверхности может значительно меняться, так как стороны попеременно подвергаются то воздействию солнечной радиации, то звёздному фону.

Владислав Иванов