| |||||||||||||
| Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы! |
|
Исследование Солнечной Системы - Астероиды и Кометы
| |||||
Астероиды |
|||||
Многообразие |
Страница:
Многообразие астероидов,
Пояс астероидов (Part #1, Part #2, Part #3, Part #4),
Спектральные классы (Part #1, Part #2),
Характеристики, Семейства астероидов (Part #1, Part #2, Part #3), Спутники астероидов, Троянские астероиды, Астероиды Кентавры; |
|
Крупнейшими объектами пояса астероидов являются Церера, (4) Веста, (2) Паллада и (10) Гигея. Хотя они имеют много общих характеристик, только одна из них - Церера - оказалась достаточно круглой для присвоения статуса карликовой планеты. Впрочем, трём остальным в будущем, возможно, тоже будет присвоен этот статус. Церера (1 Ceres)
Церера (1 Ceres) - карликовая планета в поясе астероидов внутри Солнечной системы. Церера - самая близкая к Земле карликовая планета (среднее расстояние между орбитами - около 263 млн км). Церера была открыта вечером 1 января 1801 года итальянским астрономом Джузеппе Пиацци в Палермской астрономической обсерватории. Некоторое время Церера рассматривалась как полноценная планета Солнечной системы; в 1802 году она была классифицирована как астероид, а по результатам уточнения понятия «планета» Международным астрономическим союзом 24 августа 2006 года на XXVI Генеральной Ассамблее МАС была отнесена к карликовым планетам. Она была названа в честь древнеримской богини плодородия Цереры.
При диаметре около 950 км, Церера является крупнейшим и наиболее массивным телом в поясе астероидов, по размерам превосходит многие крупные спутники планет-гигантов, и содержит почти треть (32%) общей массы пояса. Недавние наблюдения показали, что она имеет сферическую форму, в отличие от большинства малых тел, имеющих из-за низкой гравитации неправильную форму. Поверхность Цереры, вероятно, представляет собой смесь водяного льда и различных гидратированных минералов, таких как карбонаты и глины. Церера, как предполагается, имеет каменное ядро и ледяную мантию, и даже возможно содержит местами океаны жидкой воды под своей поверхностью. Недавно телескоп Гершель обнаружил водяной пар вокруг карликовой планеты.
Открытие Идея о том, что между орбитами Марса и Юпитера может существовать неоткрытая планета, впервые была предложена Иоганном Элертом Боде в 1772 году. Его соображения основывались на правиле Тициуса - Боде, впервые предложенном в 1766 году немецким астрономом и математиком Иоганном Тициусом, который заявил, что выявил простую закономерность в нарастании радиусов околосолнечных орбит планет. После открытия в 1781 году Уильямом Гершелем Урана, которое соответствовало данному правилу, начались поиски планеты на удалении 2,8 а. е. от Солнца (расстояние между орбитами Марса и Юпитера), приведшие к созданию в 1800 году группы из 24 астрономов, носящей название «Небесная стража». Данная группа, возглавляемая фон Цахом, вела ежедневные круглосуточные наблюдения в несколько самых мощных телескопов того времени. Ими не была обнаружена Церера, однако, было открыто несколько крупных астероидов. Церера была открыта вечером 1 января 1801 года итальянским астрономом Джузеппе Пиацци в Палермской астрономической обсерватории, который также был приглашен в группу «Небесная стража», но сделал своё открытие до приглашения. Он искал «87-ю звезду Каталога Зодиакальных звезд г-на ла Кайля», но нашел, что «ей предшествовала другая». Вместо звезды он обнаружил космический объект, который сначала посчитал кометой. Пьяцци наблюдал за Церерой в общей сложности 24 раза (последние наблюдения были 11 февраля 1801 года), пока болезнь не прервала его наблюдения. 24 января 1801 года он объявил о своем открытии в письмах двум своим коллегам: своему соотечественнику Барнабе Ориани (Barnaba Oriani) из Милана и Иоганну Боде из Берлина. В этих письмах он описал этот объект как комету, но тут же пояснил, что «так как её движение является медленным и довольно однородным, мне несколько раз пришло в голову, что это могло бы быть что-то лучше, чем комета». В апреле того же года Пиацци послал наиболее полные свои наблюдения к перечисленным выше коллегам и к Жерому Лаланду в Париж. Наблюдения были изданы в сентябрьском выпуске журнала «Monatliche Correspondenz» 1801 года. К моменту выпуска журнала видимое положение Цереры изменилось (в основном, из-за орбитального движения Земли), и из-за бликов солнца другие астрономы не смогли подтвердить наблюдения Пиацци. К концу года Цереру вновь можно было наблюдать, но после такого долгого времени было трудно предсказать её точное положение. Специально для определения орбиты Цереры Карл Фридрих Гаусс в 24 года разработал эффективный метод определения орбиты. Он поставил перед собой задачу найти способ определения элементов орбиты по трём полным наблюдениям (если на три момента времени известны — время, прямое восхождение и склонение). Всего за несколько недель он рассчитал путь Цереры и отправил свои результаты фон Цаху. 31 декабря 1801 года Франц Ксавер фон Цах совместно с Генрихом Ольберсом однозначно подтвердили обнаружение Цереры. Первые наблюдатели Цереры смогли вычислить её размер довольно приблизительно: от 260 км (по расчетам Гершеля в 1802 году) до 2613 км (расчёты Иоганна Шрётера, сделанные в 1811 году) Первоначально Пьяцци предложил название Церере - Церера Фердинанда (Ceres Ferdinandea), в честь римской богини земледелия Цереры и короля Сицилии Фердинанда III. Название «Ferdinandea» было неприемлемо для других стран мира, и поэтому впоследствии было снято. В течение короткого времени в Германии Цереру называли Герой, в Греции же планету называют Деметрой, которая является греческим эквивалентом римской богини Цереры. Старым астрономическим символом Цереры является серп ⚳ (Sickle variant symbol of Ceres), похожий на символ Венеры, но с промежутком в одной из части круга; позже символ был заменен нумерацией диска. Адъективной формой Цереры будет Церерианский. В честь Цереры был назван химический элемент церий, обнаруженный в 1803 году. В том же году ещё один химический элемент был также первоначально назван в честь Цереры, но его первооткрыватель изменил свое название на палладий (в честь открытия второго крупного астероида Паллада), когда наименование получил церий. Статус Цереры не раз менялся и был предметом некоторого разногласия. Иоганн Элерт Боде считал Цереру «недостающей планетой», которая должна была существовать на промежутке между Марсом и Юпитером, на расстоянии 419 млн км (2,8 а.е.) от Солнца. Церере был назначен планетарный символ и в течение полувека она считалась планетой (наряду с 2 Паллада, 3 Юнона и 4 Веста), что было запечатлено в астрономических таблицах и книгах. Через некоторое время были обнаружены другие объекты в области между Марсом и Юпитером и стало ясно, что Церера — один из данных объектов. В 1802 году Уильям Гершель ввёл для таких тел термин «астероид» (подобный звезде), написав: Они напоминают маленькие звёзды, так как едва отличаются от них, даже если смотреть в очень хорошие телескопы. Таким образом, Церера стала первым открытым астероидом.
Дискуссии о Плутоне и о том, что представляют собой планеты, привели к рассмотрению вопроса о возвращении Церере статуса планеты. Международный астрономический союз предложил определение, что планета - это небесное тело, которое: а) имеет достаточную массу для того, чтобы под действием сил гравитации поддерживать гидростатическое равновесие и иметь близкую к округлой форму. б) обращается по орбите вокруг звезды и не является ни звездой, ни спутником планеты. Данная резолюция сделала бы Цереру пятой планетой по удалённости от Солнца, но не была принята в том виде, и с 24 августа 2006 года вступило в силу альтернативное определение, в котором вводилось дополнительное требование, что термин «планета» означает, что космическое тело, помимо вышеперечисленных характеристик, под воздействием собственной гравитации должно иметь вблизи своей орбиты «пространство, свободное от других тел». По данному определению Церера не попадает под термин «планеты», поскольку она не доминирует на своей орбите, а разделяет её с тысячами других астероидов в поясе астероидов, и составляет лишь около трети от общей массы. Поэтому она теперь классифицируется как карликовая планета. 11 июня 2008 года МАС ввел новое определение для карликовых планет — «плутоиды», которые отделяются от остальных карликовых планет тем, что их радиус орбиты должен быть больше радиуса орбиты Нептуна. А из-за того, что определить форму и отношение к классу карликовых планет на таком расстоянии довольно трудно, учёные решили временно относить к ним все объекты, абсолютная астероидная величина которых (блеск с расстояния в 1 а. е.) ярче +1. Из определённых карликовых планет Церера единственная не попадает в категорию плутоидов. В некоторых источниках предполагается, что раз Церере присвоена категория карликовой планеты, то она больше не является астероидом. Например, в новостях на Space.com говорится, что «Паллада, крупнейший астероид, и Церера, карликовая планета, ранее были классифицированы как астероиды», а Международный астрономический союз при размещении вопросов и ответов заявляет, что «Церера является (или теперь мы можем сказать „являлась“) самым большим астероидом», хотя когда речь заходит о «других астероидах» на пути пересечения Цереры, то подразумевают, что Церера по-прежнему один из астероидов. Центр малых планет отмечает, что у таких космических объектов может быть двойное обозначение. В действительности, решением МАС 2006 года, которое классифицировало Цереру как карликовую планету, не было уточнено, является или не является она теперь астероидом, поскольку МАС никогда не давал определения слову «астероид», предпочитая до 2006 года использовать термин «малая планета», а после 2006 года — термины «малое тело Солнечной системы» и «карликовая планета». Кеннет Лэнг (2011) прокомментировал, что «МАС дал новое обозначение Церере, классифицируя его как карликовую планету. […] По [его] определению, Эрида, Хаумеа, Макемаке и Плутон, также как и самый большой астероид, 1 Церера, являются карликовыми планетами», а в другом месте описывает Цереру, как «карликовый астероид-планета 1 Церера». НАСА, как и большинство различных академических учебников, говоря о Церере, также продолжает упоминать о том, что она является астероидом, заявляя, например, что «Dawn выйдет на орбиту двух крупнейших астероидов в главном поясе». Орбита Цереры Орбита Цереры лежит между орбитами Марса и Юпитера в поясе астероидов и весьма «планетообразна»: слабоэллиптична (эксцентриситет 0,08) и имеет умеренный (10,6°) по сравнению с Плутоном (17°) и Меркурием (7°) наклон к плоскости эклиптики. Большая полуось орбиты составляет 2,76 а. е., расстояния в перигелии и афелии - 2,54, 2,98 а. е. соответственно. Период обращения вокруг Солнца - 4,6 года. Среднее расстояние до Солнца 2,77 а. е. (413,9 млн км). Среднее расстояние между Церерой и Землёй ~ 263,8 млн км. Церерианский день составляет 9 часов и 4 минуты. В прошлом Церера, вероятно, принадлежала к семейству астероидов. Эти группы астероидов, как правило, имеют одинаковые орбитальные характеристики, что указывает на их общее происхождение. При помощи спектрального анализа Цереры обнаружились отличия от других членов группы в поясе астероидов и потому сейчас это семейство называют Семейство Гефьён, названное в честь астероида с наименьшим порядковым номером (1272) Гефьён. Церера, по-видимому, с данным семейством астероидов имеет лишь общую орбиту, а не общее происхождение. Изображение демонстрирует орбиту Цереры (выделена синим цветом) и орбиты некоторых других планет (выделены белым и серым цветом). Более тёмным цветом выделена область орбиты ниже эклиптики, а оранжевым плюсом по центру обозначено Солнце. На диаграмме сверху слева показано расположение орбиты Цереры между орбитами Марса и Юпитера. На диаграмме слева видно расположение перигелия (q) и афелия (Q) Цереры и Марса. Перигелий Марса находится на противоположной стороне Солнца от перигелия Цереры и нескольких из больших астероидов, таких как 2 Паллада и 10 Гигея. Нижняя диаграмма демонстрирует наклон орбиты Цереры относительно орбит Марса и Юпитера.
В 2011 году сотрудники Парижской обсерватории, после компьютерного моделирования с учётом поведения 8 планет Солнечной системы, а также Плутона, Цереры, Луны, Паллады, Весты, Ириды и Бамберги, обнаружили, что у карликовых планет Солнечной системы - Цереры и Весты - наблюдается склонность к хаотическому поведению. Физические характеристики Церера - самый крупный известный объект в поясе астероидов, располагающемся в пространстве между Марсом и Юпитером. Её масса была определена на основе анализа влияния на меньшие астероиды. Полученные результаты у разных исследователей немного отличаются. Принимая во внимание три наиболее точных значения, измеренных с 2008 годы, считается, что масса Цереры равна 9,4·1020 кг, что составляет почти треть всей массы пояса астероидов (3.0 ± 0.2·1021 кг), но в то же время более чем в 6000 раз уступает массе Земли и составляет около 4% от массы Луны. Значительная масса Цереры привела к тому, что под действием собственной гравитации это небесное тело, как и многие другие планетоиды, приобрело форму, близкую к сферической, с размерами 975x909 км. Этим Церера отличается от других крупных астероидов, таких как 2 Паллада, 3 Юнона, и, в частности, 10 Гигея, у которых, как известно, форма не сферическая. Строение Цереры В отличие от большинства астероидов, на Церере после приобретения сферической формы началась гравитационная дифференциация внутренней структуры - более тяжёлые породы переместились в центральную часть, более лёгкие сформировали поверхностный слой. Таким образом сформировалось каменное ядро и криомантия из водяного льда. Судя по низкой плотности Цереры, толщина её мантии достигает 100 километров (23—28% массы Цереры; 50% от её объёма), и кроме того она содержит значительное количество льда, который составляет 200 миллионов кубических километров, что превосходит количество пресной воды на Земле. Эти данные подтверждаются наблюдениями, сделанными телескопом Кек в 2002 году и эволюционным моделированием. Кроме того, некоторые характеристики поверхности и геологической истории (например, большое расстояние Цереры от Солнца, благодаря чему солнечное излучение ослаблено настолько, чтобы позволить некоторым компонентам с низкой температурой замерзания сохраниться в её составе в процессе формирования), указывают на наличие летучих веществ в недрах Цереры.
На начальном этапе существования ядро Цереры могло разогреваться за счёт радиоактивного распада и, возможно, какая-то часть ледяной мантии находилась в жидком состоянии. По всей видимости, значительная часть поверхности и сейчас покрыта льдом или некой разновидностью ледяного реголита. По аналогии с ледяными спутниками Юпитера и Сатурна можно предположить, что под действием УФ излучения Солнца часть воды диссоциирует и образует сверхразреженную «атмосферу» Цереры. Также остаётся открытым вопрос о наличии на Церере сейчас или в прошлом криовулканизма.
О внешнем облике Цереры известно не так уж и много. На земном небосклоне она предстаёт слабой звёздочкой всего лишь 7-й величины. Видимый диск Цереры очень мал, поэтому первые подробности удалось разглядеть только в конце XX века с помощью орбитального телескопа «Хаббл». На поверхности Цереры различимы несколько светлых и тёмных структур, предположительно кратеров. По слежению за ними удалось точно установить период вращения Цереры (9,07 часа) и наклон оси вращения к плоскости орбиты (менее 4°). Самая яркая структура в честь первооткрывателя Цереры получила название «Пьяцци». Возможно, это кратер, обнаживший ледяную мантию или даже криовулкан. Наблюдения в ИК диапазоне показали, что средняя температура поверхности составляет 167 К (-106 °C), в перигелии она может достигать 240 К (-33 °C). Радиотелескопом в Аресибо несколько раз проводилось исследование Цереры в диапазоне радиоволн. По характеру отражения радиоволн было установлено, что поверхность Цереры довольно гладкая, видимо, за счёт высокой эластичности ледяной мантии. Спутников у Цереры не обнаружено. По крайней мере пока, наблюдения «Хаббла» исключают существование сателлитов размерами более 10-20 км. (2) Паллада
2 Паллада (2 Pallas) - второй открытый астероид. Открыт 28 марта 1802 г. Генрихом Вильгельмом Ольберсом и назван в честь Паллады - дочери Тритона и подруги Афины Паллады из древнегреческой мифологии (хотя у греков это могло быть и мужским именем и эпитетом самой Афины, но считается, что первые астероиды получали лишь женские имена).
Относится к главному поясу астероидов. Паллада была вторым по размерам телом главного пояса астероидов — 582x556x500 км (несколько превосходя Весту). Но в августе 2006 Церера была переведена в статус карликовой планеты, и в настоящий момент Паллада является наибольшим астероидом. (4) Веста (4 Vesta)
(4) Веста (лат. Vesta) - один из крупнейших астероидов в главном астероидном поясе. Среди астероидов занимает первое место по массе и второе по размеру после Паллады. До того, как Церера была признана карликовой планетой, по размеру Веста считалась третьим астероидом после неё и Паллады, а по массе была второй, уступая только Церере. Это также самый яркий астероид из всех и единственный, который можно без усилий наблюдать невооружённым взглядом. Веста была открыта 29 марта 1807 года Генрихом Вильгельмом Ольберсом и по предложению Карла Гаусса получила имя древнеримской богини дома и домашнего очага Весты.
Орбита Орбита Весты лежит во внутренней части пояса астероидов, в пределах основной щели Кирквуда на 2,5 а. е. Орбита слабоэллиптичная с умеренным наклоном к плоскости эклиптики. Астероид не пересекает орбиту Земли и обращается вокруг Солнца за 3,63 юлианских лет. Физические характеристики Размеры Весты составляют 578х560х458 км, и, если бы асимметрия формы была бы чуть поменьше, то, согласно уточнённой классификации тел Солнечной системы, её следовало бы отнести к классу карликовых планет. С планетами Весту сближает и сложная геологическая история. Вскоре после формирования началась дифференциация её внутренней структуры: образовалось железо-никелевое ядро и каменная мантия. За счёт тепла, выделяемого при распаде радиоактивных изотопов, ядро и значительная часть мантии расплавились. На протяжении последующих эпох происходило постепенное остывание и кристаллизация пород мантии и коры, что в конечном итоге привело к чрезвычайному разнообразию минералов, составляющих Весту. Об этом мы можем судить по метеоритам и малым астероидам класса V, родоначальницей которых является Веста. В 1990-х годах с помощью телескопа «Хаббл» удалось довольно подробно рассмотреть поверхность Весты и получить представление о её составе. Самой заметной деталью является огромный кратер 460 км в поперечнике, расположенный вокруг южного полюса. Дно кратера лежит на 13 км ниже среднего уровня, края возвышаются над прилегающими равнинами на 4-12 км, а центральная горка имеет высоту 18 км. Размеры кратера сопоставимы с размерами астероида; остаётся загадкой то, как Веста смогла пережить столь чудовищный катаклизм. Вероятно, что многочисленные астероиды класса V - просто обломки, разлетевшиеся после этого столкновения. Спектрометрический анализ показывает, что кратер обнажил несколько слоёв коры Весты и частично - её мантию. На Весте обнаружены и другие крупные кратеры размерами до 150 км и глубиной до 7 км. Поверхность Весты существенно неоднородна: восточное полушарие имеет более высокое альбедо, западное же полушарие более тёмное, встречаются участки с аномально низким альбедо. Считается, что более тёмные области соответствуют базальтовым равнинам, аналогам лунных «морей», а более светлые - сильно кратерированным возвышенностям.
Осколки Считается, что некоторые объекты Солнечной системы образовались в результате столкновений с Вестой: к примеру, астероиды из семейства Весты, а также некоторые метеориты. Наблюдения с Земли Веста является самым ярким астероидом. Это единственный астероид, который в ясную ночь виден невооружённым глазом с Земли благодаря яркости его поверхности, его размеру, который составляет 576 км в поперечнике, и тому, что он может приближаться к Земле на расстояние всего 177 млн км. (10) Гигея (10 Hygiea)
10 Гигея (10 Hygiea) - астероид главного астероидного пояса. Открыт 12 апреля 1849 г. итальянским астрономом Аннибале де Гаспарисом в обсерватории Каподимонте, Неаполе, Италия. Астероид назван в честь древнегреческой богини здоровья Гигиеи. Гигея - четвёртый по размерам объект главного астероидного пояса, после Цереры, Паллады и Весты. Астероид не пересекает орбиту Земли и обращается вокруг Солнца за 5,56 юлианских лет.
Несмотря на то, что Гигея один из крупнейших астероидов, при наблюдении с Земли она очень тусклая из-за своей тёмной поверхности и большого расстояния от Солнца. По этой причине она была открыта позже нескольких астероидов меньшего размера. Как правило, для наблюдения Гигеи требуется телескоп с диаметром объектива 100 мм, но когда момент соединения с Землёй приходится на перигелий, её можно различить в бинокль. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|