Когда в 1781 г. был открыт Уран и его среднее гелиоцентрическое расстояние оказалось соответствующим правилу Тициуса - Бодэ, то с 1789 г. начались поиски планеты, которая, согласно этому правилу, должна была находиться между орбитами Марса и Юпитера, на среднем расстоянии а = 2,8 а. е. от Солнца. Но разрозненные обзоры неба не приносили успеха, и поэтому 21 сентября 1800 г. несколько немецких астрономов во главе с К. Цахом решили организовать коллективные поиски. Они разделили весь пояс зодиакальных созвездий на 24 участка и распределили их между собой для тщательных исследований. Но не успели они приступить к систематическим розыскам, как 1 января 1801 г. итальянский астроном Дж. Пиации (1746- 1826) обнаружил в телескоп звездообразный объект 7-й звездной величины, медленно перемещавшийся по созвездию Тельца. Вычисленная К. Гауссом (1777-1855) орбита объекта оказалась планетной, соответствующей правилу Тициуса - Бодэ: большая полуось а = 2,77 а. е. и эксцентриситет е = 0,080. Вновь открытую планету Пиации назвал Церерой. 28 марта 1802 г. немецкий врач и астроном В. Ольберс(1758-1840) обнаружил вблизи Цереры еще одну планету, названную Палладой (а = 2,77 а.е. , е = 0,235). 2 сентября 1804 г. была открыта третья планета, Юнона, а 29 марта 1807 г.- четвертая, Веста. Все вновь открытые планеты имели звездообразный вид, без дисков, свидетельствующий об их небольших геометрических размерах. Поэтому эти небесные тела назвали малыми планетами или, по предложению В. Гершеля, астероидами (от греч. "астер" - звездный и "еидос" - вид).
К 1891 г. визуальными методами было обнаружено около 320 астероидов. В конце 1891 г. немецкий астроном М. Вольф (1863-1932) предложил фотографический метод поисков: при 2-3-часовой экспозиции изображения звезд на фотопластинке получались точечными, а след движущегося астероида - в виде небольшой черточки. Фотографические методы привели к резкому увеличению открытий астероидов.
Астероидам, орбиты которых надежно определены, присваивают имя и порядковый номер. Таких астероидов сейчас известно свыше 3500, но общее их число в Солнечной системе значительно больше.
Подавляющее большинство (до 98%) известных астероидов движется между орбитами Марса и Юпитера, на средних расстояниях от Солнца от 2,06 до 4,30 а. е. (периоды обращения от 2,96 до 8,92 года). Однако встречаются астероиды с уникальными орбитами, и им присваиваются мужские имена, как правило, из греческой мифологии: Икар, Гермес, Эрос, Адонис. Первые три из этих малых планет движутся вне пояса астероидов, причем в перигелии Икар подходит к Солнцу вдвое ближе Меркурия, а Гермес и Адонис - ближе Венеры. Они могут сближаться с Землей на расстоянии от 6 до 23 млн. км, а Гермес в 1937 г. прошел вблизи Земли даже на расстоянии 580 тыс. км, т. е. всего лишь в полтора раза дальше Луны.
Блеск большинства известных астероидов во время противостояния от 7m до 16m, но есть и более слабые объекты. Самым ярким (до 6m) является Веста.
Поперечники астероидов вычисляются по их блеску и отражательной способности в визуальных и инфракрасных лучах. Оказалось, что крупных астероидов не так уж много. Наиболее крупные - это Церера (поперечник 1000 км), Паллада (610 км), Веста (540- км) и Гигия (450 км). Только у 14 астероидов поперечники более 250 км, а у остальных меньше, вплоть до 0,7 км. У тел таких малых размеров не может быть сфероидальной формы, и все астероиды (кроме, может быть, наиболее крупных) представляют собой бесформенные глыбы.
Массы астероидов крайне различные: наибольшей, близкой к 1,5-1021 кг (т. е. в 4 тыс. раз меньше массы Земли), обладает Церера. Суммарная масса всех астероидов не превышает 0,001 массы Земли. Конечно, все эти небесные тела лишены атмосферы. У многих астероидов по регулярному изменению их блеска обнаружено осевое вращение. В частности, период вращения Паллады равен 7,9 часов. Быстрее всех вращается Икар, за 2 часа 16 минут.
Изучение отражательной способности многих астероидов позволило объединить их в три основные группы: темные, светлые и металлические. Поверхность темных астероидов отражает всего лишь до 5% падающего на нее солнечного света и состоит из веществ, сходных с черными базальтовыми и углистыми породами. Эти астероиды часто называют углистыми. Светлые астероиды отражают от 10 до 25% солнечного света, что роднит их поверхность с кремниевыми соединениями - это каменные астероиды. Металлические астероиды (их абсолютное меньшинство) тоже светлые, но по своим отражательным свойствам их поверхность похожа на железоникелевые сплавы. Такое подразделение астероидов подтверждается и химическим составом выпадающих на Землю метеоритов. Незначительное число изученных астероидов не относится ни к одной из трех основных групп.
Астероиды могут быть классифицированы по спектру отраженного солнечного света:
75% из них очень темные углистые астероиды типа С,
15% - сероватые кремнистые астероиды типа S,
а оставшиеся 10% включают астероиды типа М (металлические) и ряд других редких типов. Классы астероидов связаны с известными типами метеоритов. Имеется много доказательств, что астероиды и метеориты имеют сходный состав, так что астероиды могут быть теми телами, из которых образуются метеориты. Самые темные астероиды отражают 3 - 4% падающего на них солнечного света, а самые яркие - до 40%.
Многие астероиды регулярно меняют яркость при вращении. Вообще говоря, астероиды имеют неправильную форму. Самые маленькие астероиды вращаются наиболее быстро и очень сильно различаются по форме. Космический аппарат "Галилео" при полете к Юпитеру прошел мимо двух астероидов, Гаспра (29 октября 1991 г.) и Ида (28 августа 1993 г.). Полученные детальные изображения позволили увидеть их твердую поверхность, изъеденную многочисленными кратерами, а также то, что Ида имеет небольшой спутник. С Земли можно получить информацию о трехмерной структуре астероидов с помощью большого радиолокатора Аресибской обсерватории. Астероиды, как полагают, являются остатками вещества, из которого сформировалась Солнечная система. Это предположение подкреплено тем, что преобладающий тип астероидов внутри пояса астероидов меняется с увеличением расстояния от Солнца. Столкновения астероидов, происходящие на больших скоростях, постепенно приводят к тому, что они разбиваются на мелкие части.
При небольших размерах и массах астероидов давление в их недрах невелико: даже у самых крупных астероидов оно не превышает 7*105 - 8*105 ГПа (700-800 атм.) и не может вызвать разогрева их твердых холодных недр. Лишь поверхность астероидов очень слабо нагревается далеким от них Солнцем, но и эта незначительная энергия излучается в межпланетное пространство. Вычисленная по законам физики температура поверхности подавляющего большинства астероидов оказалась близкой к 150-170 К (-120...-100°С). И только у немногих астероидов, которые проходят вблизи Солнца, поверхность в такие периоды сильно нагревается. Так, температура поверхности Икара повышается почти до 1000 К (+730°С), а при удалении от Солнца снова резко понижается.
В настоящее время физическая природа астероидов усиленно изучается, потому что по ней можно проследить эволюцию (развитие) вещества, из которого сформировалась наша Солнечная система.
|
