Материал из РУВИКИ — свободной энциклопедии

Астероид

Рецензированная статья
У этого термина существуют и другие значения, см. Астероид (значения).
Составное изображение (в масштабе) астероидов, снятых в высоком разрешении. На 2011 год это были, от большего к меньшему: (4) Веста, (21) Лютеция, (253) Матильда, (243) Ида и его спутник Дактиль, (433) Эрос, (951) Гаспра, (2867) Штейнс, (25143) Итокава

Астеро́ид (распространённый до 2006 года синоним — малая планета) — относительно небольшое небесное тело Солнечной системы, движущееся по орбите вокруг Солнца. Астероиды значительно уступают по массе и размерам планетам, имеют неправильную форму и не имеют атмосферы, хотя при этом и у них могут быть спутники. Входят в категорию малых тел Солнечной системы[1][2].

Определения

Термин «астероид» (от др.-греч. ἀστεροειδής — «подобный звезде», из ἀστήρ — «звезда» и εἶδος — «вид, наружность, качество») был придуман композитором Чарлзом Бёрни и введён Уильямом Гершелем на основании того, что эти объекты при наблюдении в телескоп выглядели как точки, подобно звёздам, — в отличие от планет, которые при наблюдении в телескоп выглядят дисками. Точное определение термина «астероид» до сих пор не установилось. До 2006 года астероиды также называли малыми планетами[3].

Главный параметр, по которому проводится классификация — размер тела. Астероидами считаются тела с диаметром более 30 метров (по другим данным — с диаметром от 10 метров)[2], тела меньшего размера называют метеороидами[4].

В 2006 году Международный астрономический союз отнёс большинство астероидов к малым телам Солнечной системы[1].

Астероиды в Солнечной системе

Сравнительные размеры астероида Весты, карликовой планеты Цереры и Луны (слева направо). Разрешение 20 км на пиксель
Главный пояс астероидов (белый цвет) и троянские астероиды Юпитера (зелёный цвет)

В Солнечной системе обнаружены сотни тысяч астероидов. По данным Центра малых планет на 13 декабря 2023 года обнаружен 1 329 548 малых планет, в течение 2023 года было обнаружено 21 327 малых тел[5]. По состоянию на 13 декабря 2023 года в базе данных Лаборатории реактивного движения НАСА насчитывается 1 339 453 объекта, из которых для 640 000 точно определены орбиты и им присвоен официальный номер[6]. Согласно данным от 18 мая 2019 года, 21 922 астероидов имеют официально утверждённые наименования[7]. Предполагается, что в Солнечной системе может находиться от 1,1 до 1,9 миллиона объектов, имеющих размеры более 1 км[8]. Большинство известных на данный момент астероидов сосредоточено в пределах пояса астероидов, расположенного между орбитами Марса и Юпитера[9].

Самым крупным астероидом в Солнечной системе считалась Церера, имеющая диаметр приблизительно 963 километра, однако 24 августа 2006 года она получила статус карликовой планеты. Два других крупнейших астероида (2) Паллада и (4) Веста имеют диаметры около 500 километров. (4) Веста является единственным объектом пояса астероидов, который можно наблюдать невооружённым глазом. Астероиды, движущиеся по другим орбитам, также могут быть наблюдаемы невооружённым глазом в период прохождения вблизи Земли (например, (99942) Апофис)[10][11][12].

Общая масса всех астероидов главного пояса оценивается в 3,0—3,6⋅1021 кг, что составляет всего около 4 % от массы Луны. Масса Цереры — 9,5⋅1020 кг, то есть около 32 % от общей, а вместе с тремя крупнейшими астероидами (4) Веста (9 %), (2) Паллада (7 %), (10) Гигея (3 %) — 51 %, то есть абсолютное большинство астероидов имеют ничтожную по астрономическим меркам массу[13].

Изучение астероидов

Изучение астероидов началось после открытия в 1781 году Уильямом Гершелем планеты Уран. Его среднее гелиоцентрическое расстояние оказалось соответствующим правилу Тициуса — Боде[14].

В конце XVIII века Франц Ксавер организовал группу из 24 астрономов. С 1789 года эта группа занималась поисками планеты, которая, согласно правилу Тициуса-Боде, должна была находиться на расстоянии около 2,8 астрономических единиц от Солнца — между орбитами Марса и Юпитера. Задача состояла в описании координат всех звёзд в области зодиакальных созвездий на определённый момент. В последующие ночи координаты проверялись, и выделялись объекты, которые смещались на большее расстояние. Предполагаемое смещение искомой планеты должно было составлять около 30 угловых секунд в час, что должно было быть легко замечено[14][15].

Первый астероид, Церера, был обнаружен итальянцем Джузеппе Пьяцци, не участвовавшим в этом проекте, случайно, в 1801 году, в первую же ночь столетия. Три других — (2) Паллада, (3) Юнона и (4) Веста были обнаружены в последующие несколько лет — последний, Веста, в 1807 году. Ещё через 8 лет бесплодных поисков большинство астрономов решило, что там больше ничего нет, и прекратило исследования[16][15].

Однако Карл Людвиг Хенке проявил настойчивость, и в 1830 году возобновил поиск новых астероидов. Пятнадцать лет спустя он обнаружил Астрею, первый новый астероид за 38 лет. Он также обнаружил Гебу менее чем через два года. После этого другие астрономы подключились к поискам, и далее обнаруживалось не менее одного нового астероида в год (за исключением 1945 года)[17].

В 1891 году Макс Вольф впервые использовал для поиска астероидов метод астрофотографии, при котором на фотографиях с длинным периодом экспонирования астероиды оставляли короткие светлые линии. Этот метод значительно ускорил обнаружение новых астероидов по сравнению с ранее использовавшимися методами визуального наблюдения: Макс Вольф в одиночку обнаружил 248 астероидов, начиная с (323) Брюсия, тогда как до него было обнаружено немногим более 300. На конец 2023 года 640 тысяч астероидов имеют официальный номер, а почти 22 тысячи из них — ещё и имя[17][18][7].

В 2010 году две независимые группы астрономов из США, Испании и Бразилии заявили, что одновременно обнаружили водяной лёд на поверхности одного из самых крупных астероидов главного пояса — Фемиды. Это открытие позволяет понять происхождение воды на Земле. В начале своего существования Земля была слишком горяча, чтобы удержать достаточное количество воды. Это вещество должно было прибыть позднее. Предполагалось, что воду на Землю могли занести кометы, но изотопный состав земной воды и воды в кометах не совпадает. Поэтому учёные предпологают, что вода на Землю была занесена при её столкновении с астероидами. Исследователи также обнаружили на Фемиде сложные углеводороды, в том числе молекулы — предшественники жизни[19]. Японский инфракрасный спутник Akari, проведший спектроскопические исследования 66 астероидов, подтвердил, что 17 из 22 астероидов класса С действительно содержат следы воды в разных пропорциях в виде гидратированных минералов, а на некоторых находятся водяной лёд и аммиак. Следы воды нашли и на единичных силикатных астероидах класса S, которые считались полностью безводными. Вода на астероидах класса S, скорее всего, имеет экзогенное происхождение. Вероятно, она была получена ими при столкновениях с гидратированными астероидами. Также выяснилось, что под воздействием солнечного ветра, столкновений с другими небесными телами или остаточного выделения тепла астероиды постепенно теряют воду[20].

8 сентября 2016 года запущена американская межпланетная станция OSIRIS-REx, предназначенная для доставки образцов грунта с астероида (101955) Бенну (достижение астероида и забор грунта запланировано на 2019 год, а возвращение на Землю — на 2023)[21].

Определение формы и размеров астероида

Астероид (951) Гаспра. Одно из первых изображений астероида, полученных с космического аппарата. Передано космическим зондом «Галилео» во время его пролёта мимо Гаспры в 1991 году (цвета усилены)

Первые попытки измерить диаметры астероидов, используя метод прямого измерения видимых дисков с помощью нитяного микрометра, предприняли Уильям Гершель в 1802 году и Иоганн Шрётер в 1805. После них в XIX веке аналогичным способом проводились измерения наиболее ярких астероидов другими астрономами. Основным недостатком данного метода были значительные расхождения результатов (например, минимальные и максимальные размеры Цереры, полученные разными учёными, отличались в десять раз)[22].

Современные способы определения размеров астероидов включают в себя методы поляриметрии, радиолокационной астрономии, спекл-интерферометрии, тепловой радиометрии, а также транзитный метод[23].

Одним из наиболее простых и качественных является транзитный метод. Во время движения астероида относительно Земли он иногда проходит на фоне отдалённой звезды, это явление называется покрытие звёзд астероидом. Измерив длительность снижения яркости данной звезды и зная расстояние до астероида, можно достаточно точно определить его размер. Данный метод позволяет достаточно точно определять размеры крупных астероидов, вроде Паллады[24].

Метод поляриметрии заключается в определении размера на основании яркости астероида. Чем больше астероид, тем больше солнечного света он отражает. Однако яркость астероида сильно зависит от альбедо поверхности астероида, что в свою очередь определяется составом слагающих его пород. Например, астероид Веста из-за высокого альбедо своей поверхности отражает в 4 раза больше света, чем Церера и является самым заметным астероидом на небе, который иногда можно наблюдать невооружённым глазом. Cамо альбедо тоже можно определить достаточно легко — чем меньше яркость астероида, то есть чем меньше он отражает солнечной радиации в видимом диапазоне, тем больше он её поглощает и, нагреваясь, излучает её затем в виде тепла в инфракрасном диапазоне[25].

Метод поляриметрии может быть также использован для определения формы астероида путём регистрации изменения его блеска в процессе вращения, как и для определения периода этого вращения, а также для выявления крупных структур на поверхности[24]. Кроме того, результаты, полученные с помощью инфракрасных телескопов, используются для определения размеров методом тепловой радиометрии[23].

Классификация астероидов

Общая классификация астероидов основана на характеристиках их орбит, описании видимого спектра солнечного света, отражаемого их поверхностью, и их местоположении[26].

Группы орбит и семейства

Астероиды объединяют в группы и семейства на основе характеристик их орбит. Обычно группа получает название по имени первого астероида, который был обнаружен на данной орбите. Группы — относительно свободные образования, тогда как семейства — более плотные, образованные в прошлом при разрушении крупных астероидов от столкновений с другими объектами[27][28].

К группе околоземных астероидов семейства Атиры относятся малые тела, орбиты которых полностью находятся внутри орбиты Земли (их расстояние от Солнца в афелии меньше перигелия орбиты Земли). Период обращения астероида 2021 PH27 вокруг Солнца составляет 113 дней — это самый короткий из известных периодов обращения астероидов и второй среди всех объектов Солнечной системы после Меркурия[29].

Спектральные классы

Основная статья: Спектральные классы астероидов

В 1975 году Кларк Р. Чапмен, Дэвид Моррисон и Бенджамин Целлнер разработали систему классификации астероидов, опирающуюся на показатели цвета, альбедо и характеристики спектра отражённого солнечного света[30]. Изначально эта классификация определяла только три типа астероидов[31]:

Этот список был позже расширен и число типов продолжает расти по мере того, как детально изучается все больше астероидов[32]:

Следует учитывать, что количество известных астероидов, отнесённых к какому-либо типу, не обязательно соответствует действительности. Некоторые типы достаточно сложны для определения, и тип определённого астероида может быть изменён при более тщательных исследованиях[32].

Проблемы спектральной классификации

Изначально спектральная классификация основывалась на трёх типах материала, составляющего астероиды:

Однако существуют сомнения в том, что такая классификация однозначно определяет состав астероида. В то время, как различный спектральный класс астероидов указывает на их различный состав, нет никаких доказательств того, что астероиды одного спектрального класса состоят из одинаковых материалов. В результате учёные не приняли новую систему, и внедрение спектральной классификации остановилось[33].

Распределение по размерам

Количество астероидов заметно уменьшается с ростом их размеров. Хотя это в целом соответствует степенному закону, есть пики при 5 км и 100 км, где больше астероидов, чем предсказывается логарифмическим распределением[34].

Приблизительное количество астероидов N с диаметром больше чем D
D 100 м 300 м 500 м 1 км 3 км 5 км 10 км 30 км 50 км 100 км 200 км 300 км 500 км 900 км
N 25 000 000 4 000 000 2 000 000 750 000 200 000 90 000 10 000 1100 600 200 30 5 3 1

Именование астероидов

Сначала астероидам давали имена героев римской и греческой мифологии, позднее открыватели получили право называть их как угодно — например, своим именем[35].

В настоящее время имена астероидам присваивает Комитет по номенклатуре малых планет[36]. Получить имя может не любой астероид, а лишь тот, орбита которого достаточно надёжно вычислена. Были случаи, когда астероид получал имя спустя десятки лет после открытия. До тех пор, пока орбита не вычислена, астероиду даётся временное обозначение, отражающее дату его открытия, например, 1950 DA. Цифры обозначают год, первая буква — номер полумесяца в году, в котором астероид был открыт (в приведённом примере это вторая половина февраля). Вторая буква обозначает порядковый номер астероида в указанном полумесяце, в нашем примере астероид был открыт первым. Так как полумесяцев 24, а английских букв — 26, в обозначении не используются две буквы: I (из-за сходства с единицей) и Z. Если количество астероидов, открытых в течение полумесяца, превысит 24, вновь возвращаются к началу алфавита, приписывая второй букве индекс 2, при следующем возвращении — 3, и т. д. Когда орбита астероида становится надёжно установленной, астероид получает постоянный номер, а первооткрыватель — право в течение десяти лет предложить название для астероида на рассмотрение Комитета по номенклатуре малых планет. Одобренное Комитетом имя астероида публикуется в Циркуляре малых планет вместе с описанием названия, и после такого опубликования становится официальным именем астероида[36].

Образование астероидов

Считается, что планетезимали в поясе астероидов эволюционировали так же, как и в других областях солнечной туманности до того времени, пока Юпитер не достиг своей текущей массы, после чего вследствие орбитальных резонансов с Юпитером из пояса было выброшено более 99 % планетезималей. Моделирование и скачки распределений скоростей вращения и спектральных свойств показывают, что астероиды диаметром более 120 км образовались в результате аккреции в эту раннюю эпоху, в то время как меньшие тела являются осколками от столкновений между астероидами во время или после рассеивания изначального пояса гравитацией Юпитера[37]. Церера и Веста приобрели достаточно большой размер для гравитационной дифференциации, при которой тяжёлые металлы погрузились к ядру, а кора сформировалась из более лёгких скальных пород[38].

В модели Ниццы многие объекты пояса Койпера образовались во внешнем поясе астероидов, на расстоянии более чем 2,6 а. е.. Большинство из них были позже выброшены гравитацией Юпитера, но те, что остались, могут быть астероидами класса D, возможно, включая Цереру[39].

Опасность астероидов

См. также: Импактное событие, Астероиды, сближающиеся с Землёй, Потенциально опасные объекты, Туринская шкала и Защита от астероидов

Несмотря на то, что Земля значительно больше всех известных астероидов, столкновение с телом размером более 3 км может привести к уничтожению цивилизации. Столкновение с телом меньшего размера (но более 50 метров в диаметре) может привести к многочисленным жертвам и гигантскому экономическому ущербу[40].

Чем больше и тяжелее астероид, тем большую опасность он представляет, однако и обнаружить его в этом случае гораздо легче. Наиболее опасным на данный момент считается астероид Апофис, диаметром около 300 м, при столкновении с которым может быть уничтожена целая страна[41].

Оценки последствий падения астероидов[42]
Диаметр
объекта, м 		Энергия удара,
Мт ТНТ 		Диаметр
кратера, км 		Эффекты и сравнимые события
— 0,015 — взрыв атомной бомбы над Хиросимой
30 2 — болид, ударная волна, малые разрушения
50 10 ≤1 взрыв аналогичный тунгусскому событию, малый кратер
100 80 2 взрыв водородной бомбы 50 Мт (СССР, 1962 год)
200 600 4 разрушения в масштабах целых государств
500 10 000 10 разрушения в масштабах целых континентов
1 000 80 000 20 миллионы и миллиарды жертв
5 000 10 000 000 100 миллиарды жертв, глобальное изменение климата
≥10 000 ≥80 000 000 ≥200 закат человеческой цивилизации

1 июня 2013 года астероид 1998 QE2 приблизился на самое близкое расстояние к Земле за последние 200 лет. Расстояние составило 5,8 млн километров, что в 15 раз дальше Луны[43].

С 2016 года в России работает телескоп АЗТ-33ВМ по обнаружению опасных небесных тел. Он способен опознать опасный астероид размером 50 метров на расстоянии до 150 миллионов километров за 30 секунд. Это даёт возможность заранее (самое малое — за месяц) заметить потенциально опасные для планеты тела, аналогичные Тунгусскому метеориту[44].

Первые 30 астероидов

Основная статья: Список астероидов
  1. Церера (ныне имеет статус карликовой планеты)
  2. Паллада
  3. Юнона
  4. Веста
  5. Астрея
  6. Геба
  7. Ирида
  8. Флора
  9. Метида
  10. Гигея
  11. Парфенопа
  12. Виктория
  13. Эгерия
  14. Ирена
  15. Эвномия
  16. Психея
  17. Фетида
  18. Мельпомена
  19. Фортуна
  20. Массалия
  21. Лютеция
  22. Каллиопа
  23. Талия
  24. Фемида
  25. Фокея
  26. Прозерпина
  27. Эвтерпа
  28. Беллона
  29. Амфитрита
  30. Урания

Символы

Первые 37 астероидов имеют астрономические символы[45].

Астероид Символы
(1) Церера ⚳ Ceres symbol (fixed width).svg Ceres symbol (reversed).svg Ceres 'C' symbol.svg
(2) Паллада ⚴ Pallas symbol (fixed width).svg Sulphur symbol (fixed width).svg
(3) Юнона ⚵ Juno symbol (fixed width).svg Juno orb symbol (fixed width).svg
(4) Веста ⚶ Vesta symbol (original, fixed width).svg Vesta symbol (fixed width).svg Vesta symbol (old elaborate 2).svg Vesta symbol (Koch).svg
(5) Астрея Astraea symbol (scales, fixed width).svg Astraea symbol (fixed width).svg
(6) Геба Hebe symbol (fixed width).svg
(7) Ирида Iris symbol (fixed width).svg
(8) Флора Flora symbol (fixed width).svgFlora symbol (simple, fixed width).svg
(9) Метида Metis symbol (fixed width).svg
(10) Гигея Hygiea symbol (original, fixed width).svg Hygiea symbol (fixed width).svg
(11) Парфенопа Parthenope symbol (fixed width).svg Lyra symbol (fixed width).svg
(12) Виктория Victoria symbol (fixed width).svg
(13) Эгерия Egeria symbol (fixed width).svg
(14) Ирена Irene symbol (fixed width).svg
(15) Эвномия Eunomia symbol (fixed width).svg
(16) Психея Psyche symbol (fixed width).svg Psyche symbol (elaborate, fixed width).svg
(17) Фетида Thetis symbol (fixed width).svg
(18) Мельпомена Melpomene symbol (fixed width).svg
(19) Фортуна Fortuna symbol (fixed width).svg
(26) Прозерпина Proserpina symbol (fixed width).svg
(28) Беллона Bellona symbol (fixed width).svg
(29) Амфитрита Amphitrite symbol (fixed width).svg
(35) Левкофея Leukothea symbol (fixed width).svg
(37) Фидес Fides symbol (fixed width).svg

См. также

Литература

Примечания

  1. ↑ 1 2 IAU 2006 General Assembly: Result of the IAU Resolution votes. International Astronomical Union. Дата обращения: 13 декабря 2023. Архивировано 13 сентября 2008 года.
  2. ↑ 1 2 Asteroids. NASA Science. Дата обращения: 13 декабря 2023.
  3. ↑ Установлено истинное происхождение термина астероид. Вести Наука. Дата обращения: 13 декабря 2023. Архивировано 17 ноября 2019 года.
  4. ↑ Шустов Б. М., Рыхлова Л. В., 2010.
  5. ↑ About IAU Minor Planet Center. IAU Minor Planet Center. Дата обращения: 13 декабря 2023.
  6. ↑ JPL Solar System Dynamics. NASA JPL. Дата обращения: 13 декабря 2023.
  7. ↑ 1 2 MPC Archive Statistics. IAU Minor Planet Center. Дата обращения: 13 декабря 2023.
  8. ↑ New study reveals twice as many asteroids as previously believed. Дата обращения: 28 марта 2006. Архивировано 4 июля 2012 года.
  9. ↑ New study reveals twice as many asteroids as previously believed. SpaceRef. Дата обращения: 13 декабря 2023.
  10. ↑ Dawn Blog Ceres. NASA JPL DAWN. Дата обращения: 13 декабря 2023.
  11. ↑ Vesta. NASA JPL DAWN. Дата обращения: 13 декабря 2023.
  12. ↑ Carry B., Dumas C., Kaasalainen M., Berthier J. et al., 2010, с. 460.
  13. ↑ Krasinsky G. A., Pitjeva E. V., Vasilyev M. V., Yagudina E. I., 2002.
  14. ↑ 1 2 Bode's law and the discovery of Ceres. Observatorio Astronomico di Palermo. Дата обращения: 13 декабря 2023.
  15. ↑ 1 2 Sawyer H. H., 1948, с. 241.
  16. ↑ Ceres: Keeping Well-Guarded Secrets for 215 Years. NASA JPL. Дата обращения: 13 декабря 2023. Архивировано 24 мая 2019 года.
  17. ↑ 1 2 Astronomical Sport with Bigger and Better Telescopes. Dawn Community. Дата обращения: 13 декабря 2023.
  18. ↑ Max Wolf (1863-1932). Dawn Classrooms. Дата обращения: 13 декабря 2023.
  19. ↑ Впервые найден водяной лёд на астероиде. MEMBRANA. Дата обращения: 13 декабря 2023. Архивировано 20 августа 2013 года.
  20. ↑ Usui F., Hasegawa S., Ootsubo T., Onaka T., 2018.
  21. ↑ The Asteroid Was Shooting Rocks Into Space. ‘Were We Safe in Orbit?’. The New York Times. Дата обращения: 13 декабря 2023.
  22. ↑ Hughes D. W., 1994.
  23. ↑ 1 2 International Astronomical Union. Symposium, 1994, с. 55.
  24. ↑ 1 2 Lang K. R., 2003, с. 384.
  25. ↑ Dollfus A., Wolff M., Geake J. E., Lupishko D. F., Dougherty L. M., 1989.
  26. ↑ Asteroids: Facts. NASA Science. Дата обращения: 13 декабря 2023.
  27. ↑ Asteroid (and Comet) Groups. sajri.astronomy.cz. Дата обращения: 13 декабря 2023.
  28. ↑ Zappalà V., Bendjoya P., Cellino A., Farinella P., Froeschlé C., 1995.
  29. ↑ Solar System’s Fastest-Orbiting Asteroid Discovered. Carnegie Science. Дата обращения: 13 декабря 2023.
  30. ↑ Chapman C. R., Morrison D., Zellner B., 1975.
  31. ↑ 1 2 3 McSween H. Y. Jr., 1999.
  32. ↑ 1 2 3 Cellino A., Bus S. J., Doressoundiram A., Lazzaro D., 2002.
  33. ↑ Cellino A., Bus S. J., Doressoundiram A., Lazzaro D., 2002, с. 633.
  34. ↑ Moving Objects Detected by SDSS. Department of Astronomy University of Washington. Дата обращения: 13 декабря 2023.
  35. ↑ The Naming of Asteroids. Open University. Дата обращения: 13 декабря 2023.
  36. ↑ 1 2 Naming of Astronomical Objects. International Astronomical Union. Дата обращения: 13 декабря 2023. Архивировано 4 ноября 2013 года.
  37. ↑ Bottke W. F. Jr., Durda D. D., Nesvorný D., Jedicke R., 2005.
  38. ↑ Kerrod R., 2000, с. 40.
  39. ↑ McKinnon W. B., 2008.
  40. ↑ Защитить Землю от астероидно-кометной опасности. Центр планетарной защиты. Дата обращения: 13 декабря 2023.
  41. ↑ New research supports hypothesis that asteroid contributed to mass extinction. Phys.org. Дата обращения: 13 декабря 2023.
  42. ↑ Ломакин И. В., Мартынов М. Б., Поль В. Г., Симонов А. В., 2013.
  43. ↑ В ночь на 1 июня большой астероид пролетит рядом над Землей. RuNews24.ru. Дата обращения: 13 декабря 2023. Архивировано 21 декабря 2016 года.
  44. ↑ В России заработал первый телескоп для обнаружения опасных астероидов. Известия. Дата обращения: 13 декабря 2023. Архивировано 4 января 2017 года.
  45. ↑ When did the asteroids become minor planets? Naval Oceanography Portal. Дата обращения: 13 декабря 2023.

Ссылки


Источник — https://ru.ruwiki.ru/w/index.php?title=Астероид&oldid=1200101796