ГлавнаяЧеловек с планеты Земля → Малые планеты - Юнона, Церера, Веста, Паллада

Малые планеты – Юнона, Церера, Веста, Паллада

31 Май 2014

shem

Планеты Солнечной системы

Мы привыкли представлять себе солнечную систему как обширную семью планет с их спутниками, в центре которой находится огромное массивное Солнце, своим притяжением определяющее движение планет. Большие планеты в порядке их расстояний от Солнца располагаются в такой последовательности: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Нептун, Уран и Плутон. Но не все знают, что, кроме девяти «больших» планет, существуют еще десятки тысяч планет малых, невидимых простым глазом, которые движутся вокруг Солнца, главным образом между орбитами Марса и Юпитера.

Расстояния планет от Солнца


Расстояния планет от Солнца очень велики, и мерить эти расстояния обычными земными мерами неудобно: слишком большие получались бы числа (все равно, как если бы мы стали мерить расстояния между городами в миллиметрах). Поэтому для измерения расстояний в солнечной системе принята специальная астрономическая единица – расстояние от Земли до Солнца, равное 149,5 миллионов километров. Расстояния планет от Солнца образуют равномерно возрастающую последовательность; только между Марсом и Юпитером пробел непропорционально велик. Это заметил еще в XVI веке знаменитый немецкий астроном Кеплер, который высказал предположение, что должна существовать неизвестная планета, заполняющая этот пробел.

Неизвестная планета

В конце XVIII века даже был выдвинут проект систематических поисков такой планеты. Но неожиданное открытие опередило его осуществление. В ночь на 1 января 1801 года итальянский астроном Пиацци, производивший наблюдения звезд на обсерватории в Палермо (остров Сицилия), заметил звездочку, которой никто не видел в этом месте раньше. На следующий день эта звездочка немного сместилась относительно соседних звезд. Пиацци внимательно следил за ее перемещением в течение шести недель, пока внезапная болезнь не заставила его прекратить наблюдения. По выздоровлении он уже не смог найти блуждающей незнакомки, которая далеко ушла от своего прежнего положения и затерялась среди ярких звезд. О своем открытии Пиацци сообщил друзьям-астрономам в Германии. Там предположили, что открыта планета, заполняющая пробел между Марсом и Юпитером. Но как опять найти беглянку, как указать место, где ее искать?

Вычисления Гаусса

Молодой немецкий математик Гаусс заинтересовался этим вопросом. Ему удалось решить задачу, как, зная три точно измеренных положения планеты, определить ее орбиту. Результаты вычислений Гаусса показали, что открытый Пиацци объект — действительно планета, движущаяся по эллиптической орбите как раз между Марсом и Юпитером, на расстоянии 2,8 астрономической единицы от Солнца. Гаусс предсказал, где должна находиться эта планета через год после того, как она была замечена. В декабре 1801 года она была вновь найдена как раз там, где ей и полагалось быть. Эта находка, сделанная на основании предварительных теоретических расчетов, служит ярким примером научного предвидения.

Церера, Паллада, Юнона, Веста – осколки большой планеты

Пиацци назвал новую планету Церерой в честь римской богини плодородия, считавшейся когда-то покровительницей Сицилии. В марте 1802 года немецкий любитель астрономии Ольберс, наблюдавший Цереру, ко всеобщему удивлению обнаружил вместо одной планеты две и открыл, таким образом, еще одну малую планету, названную Палладой. Это навело Ольберса на мысль, что обе планеты являются осколками какой- то большой планеты, под влиянием неизвестных причин разорвавшейся на части. А если так, то должны существовать еще другие осколки. И астрономы принялись за поиски, которые оказались успешными: в 1804 году была открыта третья планета – Юнона, а в 1807 году четвертая – Веста.

Открытие пятой и шестой планет

После этого на протяжении 38 лет ни одной планеты не открыли. Однако поиски не прекращались. Как велика была надежда найти новую планету, можно судить по тому, что любитель астрономии немецкий почтовый чиновник Генке посвятил 15 лет жизни поискам. И усердие его было вознаграждено: в 1845 году он открыл пятую, а через два года – шестую планету и тем начал уже непрекращающуюся до сих пор серию открытий. Вновь открытые планеты оказались прямо-таки крошечными по сравнению с известными ранее, большими членами солнечной системы.

Размеры Цереры, Паллады, Юноны и Весты

При помощи очень сильных телескопов удалось определить размеры первых четырех из них: оказалось, что диаметр Цереры – 768 километров, Паллады – 489 километров, Юноны – 193 километра, а Весты – 385 километров. Эти самые крупные из малых планет во много раз меньше даже нашей Луны. Наименьшие из доступных наблюдению в современные телескопы планеты имеют диаметр менее 1 километра. Только Веста бывает иногда заметна невооруженному глазу; четыре наиболее крупные из малых планет в моменты их противостояний можно видеть в бинокль.

Астероиды – малые планеты

В телескоп малые планеты выглядели как звезды, в виде точек, поэтому их назвали малыми планетами, или астероидами, что значит «звездоподобные» (от греческого слова «астрон» — звезда). На деле астероиды не имеют со звездами ничего общего. Звезды – это гигантские самосветящиеся тела, подобные нашему Солнцу, находящиеся от солнечной системы на расстоянии тысяч или даже миллионов астрономических единиц. Из-за такой отдаленности они кажутся нам слабо светящимися неподвижными точками. Малые же планеты – это очень небольшие тела – члены солнечной системы, светящие отраженным солнечным светом, движущиеся от Земли на расстоянии нескольких астрономических единиц (а иногда даже долей астрономической единицы) и перемещающиеся по небу на фоне неподвижных звезд.

Карта неба

Первые четыре из найденных малых планет – Церера, Паллада, Юнона и Веста – оказались самыми яркими: они светят как звездочки от 6-й до 9-й величины, все остальные значительно слабее. Чтобы найти слабую планету, наблюдатели составляли карту небольшого участка неба и с ее помощью тщательно обследовали его в поисках постороннего движущегося объекта. Это была трудная и кропотливая работа. Постепенно открывались все более слабые астероиды. Чтобы их обнаружить, нужны были крупные телескопы и очень подробные звездные карты. Поиски астероидов стали недоступны любителям.

Астрограф

В 1891 году для наблюдения малых планет впервые была применена фотография, что значительно упростило поиски и изучение астероидов. Снимки участков неба производятся специальными телескопами — астрографами, у которых окулярная часть заменена кассетой с фотопластинкой. Астрограф устанавливается так, что его труба, двигаясь с помощью часового механизма, может следовать за видимым вращением небесного свода. Если мы направим астрограф на какой-нибудь участок звездного неба и пустим часовой механизм, то звезды не будут выходить из поля зрения прибора (что случилось бы при неподвижной трубе), их свет будет все время попадать на одни и те же места пластинки, так, что звезды получатся в виде маленьких кружков или точек. Если же на снимаемом участке неба окажется малая планета, передвигающаяся относительно звезд, то при большой выдержке на пластинке появится след в виде черточки, который и выдаст ее присутствие. Иногда применяют другой способ поимки астероидов, предложенный советским астрономом С. Н. Блажко. Делают снимок со сравнительно короткой выдержкой (несколько минут), затем сдвигают немного пластинку и делают второй (а иногда и третий) снимок на той же пластинке. Получается по два (или три) изображения каждой звезды в виде цепочки, причем все цепочки параллельны друг другу. Так как малая планета за время фотографирования успеет сдвинуться, то соответствующая цепочка не будет параллельна остальным, и астероид можно легко обнаружить. Но мало найти след малой планеты на фотопластинке. Чтобы можно было определить орбиту астероида и предсказать его положение в будущем, нужно точно знать по меньшей мере три его положения в разное время. Поэтому только немногие астероиды, орбиты которых хорошо определены, заносятся в каталог, получают постоянный номер и название. Каталог малых планет к началу 1955 года содержал 1 605 номеров. Наблюдения малых планет ведут многочисленные обсерватории. В СССР большой вклад в дело наблюдения известных астероидов и открытия новых сделали астрономы Симеизской обсерватории в Крыму: Г. Н. Неуймин, С. И. Белявский, В. А. Альбицкий и П. Ф. Шайн. Всего в Симеизе открыто более 800 планет, из них 116 занесены в каталог. Малую планету нельзя наблюдать круглый год; она видима только около времени так называемых противостояний, когда планета находится в направлении, прямо противоположном Солнцу, если смотреть с Земли. В это время планета ближе всего к Земле, и ее видимая нам сторона лучше всего освещена. «Поймав» планету около времени ее противостояния, мы должны ждать год или даже больше, чтобы вновь ее увидеть. Но для этого нужно заранее определить место, где следует искать планету. Поэтому для всех занумерованных астероидов на время их видимости (обычно за два месяца около момента противостояния) ежегодно вычисляются так называемые эфемериды (от греческого слова эфемерис – годный на день), то есть координаты через равные промежутки времени. Ими пользуются при наблюдении малых планет на всех обсерваториях мира. В отличие от больших планет некоторые астероиды движутся по сильно вытянутым эллипсам, отчего их расстояния от Солнца и от Земли могут меняться в очень значительных пределах. Почти все малые планеты движутся в кольце, ограниченном орбитами Марса и Юпитера. Большая часть астероидов расположена в узком поясе на расстоянии от 2 до 3,5 астрономических единиц от Солнца. Но есть астероиды, выходящие далеко за пределы орбит Марса и Юпитера. Некоторые из них могут заходить внутрь орбиты Марса (Эрос), Земли (Амур) и Венеры (Аполлон, Адонис, Гермес), а открытый в 1949 году Икар заходит даже за орбиту Меркурия и проходит на расстоянии всего 0,2 астрономической единицы от Солнца. В некоторые годы эти малые планеты могут подходить очень близко к Земле. Все эти астероиды очень малы, и блеск их крайне слаб; они могли быть открыты только потому, что проходили близко от нашей планеты. Размеры их орбит и периоды обращения невелики. Эрос совершает полный оборот вокруг Солнца за 21 месяц, а Икар — всего за 13 месяцев. Наблюдения малых планет, близко подходящих к Земле, имеют большое значение, так как дают возможность точно определить расстояние от Земли до Солнца, то есть измерить в километрах длину астрономической единицы. В этом отношении особо важны наблюдения Эроса. Эрос – самая яркая планета из этой группы; он выглядит, как звездочка 10- 11-й величины, и потому может наблюдаться дольше и лучше других. В некоторые годы Эрос приближается к Земле на расстояние в 23 миллиона километров. Орбиты некоторых астероидов. Орбиты Икара и Гидальго сильно вытянуты. Ахилл принадлежит к группе Троянцев и движется почти по тому же пути, что и Юпитер. Орбита Паллады типична для большинства астероидов. Благодаря близости к нам его видимые положения среди звезд заметно отличаются друг от друга при наблюдении его с двух отдаленных обсерваторий. Измерив это смещение и зная расстояние между обсерваториями, мы можем вычислить расстояние до Эроса в километрах. С другой стороны, применяя закон Ньютона, мы можем вычислить расстояние до Эроса в астрономических единицах. Из сравнения полученных чисел найдем длину астрономической единицы. Существуют астероиды, которые могут очень сильно удаляться от Солнца. Самая большая и очень вытянутая орбита принадлежит Гидальго. Он подходит к Солнцу на расстояние двух астрономических единиц и удаляется от него на расстояние 9,6 астрономической единицы, то есть на расстояние Сатурна. Есть группа планет, движущаяся почти на том же расстоянии от Солнца, что и Юпитер, причем часть из них идет всегда примерно на 60 градусов дуги впереди Юпитера, а часть – на таком же расстоянии позади, так что Солнце, астероид и Юпитер образуют приблизительно равносторонний треугольник. Называется эта группа планет Троянской, так как все ее члены названы именами героев Троянской войны. Большие планеты (кроме Плутона) движутся почти в той же плоскости, что и Земля, – плоскости эклиптики. Орбиты же многих малых планет наклонены к этой плоскости под значительными углами, лишь немногие из них движутся в плоскости эклиптики. Что мы знаем о физической природе астероидов? Астероиды – столь малые тела, что исследовать непосредственно их поверхности даже в самые сильные телескопы невозможно. Поэтому единственное, что может помочь нам составить некоторое представление о физической природе астероидов, – это их блеск. Астероиды, как и все планеты, светят отраженным солнечным светом. Блеск астероида зависит от его размеров, его расстояния от Солнца и от Земли, от угла, под которым он отражает солнечный свет, и от отражательной способности его поверхности (так называемого альбедо). Небольшое тело, близкое к Земле, кажется таким же ярким, как тело больших размеров, но находящееся от нас на далеком расстоянии. Поэтому, чтобы иметь возможность сравнивать размеры астероидов, надо знать их блеск на каком-нибудь определенном расстоянии. Оценив в звездных величинах блеск астероида и зная его расстояние от Земли и от Солнца в момент наблюдения, мы можем вычислить, каков будет его блеск на расстоянии одной астрономической единицы как от Солнца, так и от Земли, так называемый его абсолютный блеск. Абсолютный блеск зависит уже только от размеров астероидов и их альбедо. Зная диаметры первых четырех астероидов и их абсолютный блеск, мы можем подсчитать их альбедо, то есть можем подсчитать, какой процент падающего света они отражают. Как оказалось, Церера отражает только 10 процентов падающих лучей, Паллада – 13 процентов, Юнона – 22 процента, а самая яркая из всех малых планет, Веста, – 48 процентов. Если сравнивать с другими телами солнечной системы, то Церера отражает свет приблизительно, как Луна, Паллада – как Марс, Юнона немного светлее Mapca, a Веста так же светла, как Венера. Так мы получили первые, очень скудные сведения о свойствах поверхности первых четырех астероидов. Косвенным путем мы можем получить некоторые сведения и о других астероидах. Прежде всего интересно оценить хотя бы их размеры. Для этого нужно знать их альбедо. Предположим, например, что в среднем малые планеты отражают свет, как Марс. Тогда, зная абсолютный блеск планет, мы можем приближенно вычислить их диаметры. Крупных астероидов очень мало: при нашем предположении оказывается, что всего 33 из них имеют диаметр больше 200 километров, почти половина – меньше 40 километров. Есть астероиды совсем крошечные – астероиды близкие к Солнцу имеют всего 1-2 километра в диаметре. Понятно, что они могут быть видимы только тогда, когда проходят близко от Земли. Далекие же астероиды (например, Троянцы) – сравнительно крупные, с диаметром больше 40 километров (иначе их и не могли бы открыть). Можно считать, что все крупные астероиды нам уже известны. Уже довольно давно было замечено, что блеск некоторых астероидов может меняться. Впервые это было обнаружено в 1900 году при наблюдении Эроса: за 79 минут его яркость упала на 11/2 звездных величины, а затем вновь стала увеличиваться. Полный период изменения блеска этой малой планеты, как выяснилось, продолжается 5 часов 16 минут. Теперь известно много астероидов с переменным блеском, причем ни у одной планеты блеск не меняется так значительно, как у Эроса: обычно это изменение всего на несколько десятых звездной величины. Такие колебания блеска могут быть вызваны только тем, что астероиды – быстро вращающиеся тела очень неправильной формы. По-видимому, это громадные вращающиеся обломки, возникшие при какой-то космической катастрофе. Количество астероидов, движущихся вокруг Солнца в межпланетном пространстве, огромно. Кроме занесенных в каталог 1 605 малых планет, было открыто около 7 тысяч астероидов, для которых пока не удалось определить орбиты из-за недостатка наблюдений. Гораздо больше астероидов, никогда не наблюдавшихся. По подсчетам академика В. Г. Фесенкова, число астероидов до 19 видимой величины порядка 40 тысяч, а еще более мелких летающих камней неизмеримо больше. Возникает вопрос: возможно ли столкновение одного из этих бесчисленных обломков с Землей и не вызовет ли это катастрофы? В этом отношении мы можем быть совершенно спокойны: возможность столкновения с крупным астероидом совершенно исключена. Все крупные астероиды уже известны, и движутся они по орбитам, проходящим далеко от Земли. Столкновения с мелкими астероидами возможны, но никакими опасностями нашей планете не грозят. В худшем случае оно может вызвать лишь местные разрушения гораздо меньших размеров, чем, например, извержение вулкана или землетрясение. Метеориты — это единственные космические тела, попадающие на Землю из межпланетного пространства. Изучение физических свойств метеоритов – внешнего вида их поверхностей, их цвета, их альбедо – подтверждает существование связи астероидов и метеоритов. Между ними только одно формальное различие: астероиды – это более крупные тела, которые наблюдаются с Земли как небесные тела, метеориты – мелкие тела, доступные изучению только после их проникновения в земную атмосферу и после падения на Землю. Как же могли возникнуть эти межпланетные странники, астероиды и метеориты? Вероятно, они произошли в результате распада какого-то тела, может быть, планеты, двигавшейся между Марсом и Юпитером. Под влиянием каких-то, пока неизвестных, причин это тело распалось на части, которые сталкивались между собой, дробились; это дробление, раз начавшись, продолжается и дальше, наполняя межпланетное пространство осколками и пылью.




Рекомендуем к прочтению



Здесь вы можете написать отзыв

* Текст комментария
* Обязательные для заполнения поля