Между орбитами каких планет расположен пояс астероидов


Пояс астероидов — общие сведения.

Пояс астероидов между Марсом и Юпитером, точнее между их орбитами, называется «Главным поясом астероидов» На приведённом ниже рисунке он обозначен белыми точками.

Карта пояса астероидов

Пояс астероидов между Марсом и Юпитером представляет из себя кольцо крупных и мелких астероидов, которые вращаются вокруг Солнца по своим собственным орбитам. Расстояния между ними довольно велики, за миллиарды лет всё уравновесилось и взаимные столкновения случаются уже редко. Но, всё-же столкновения видимо происходят под действием гравитации Юпитера, иначе эти обломки давно бы соединились в планету.

«Главным» этот пояс астероидов называется по трациции — его начали изучать довольно давно.
Как следует из названия, в Солнечной системе есть ещё один пояс астероидов — Пояс Койпера. На рисунке видны другие группы астероидов — «Троянцы», «Греки» и «Хильды», обозначенные зелёным и оранжевым цветами, но сейчас мы не будем на них останавливаться.


Согласно правилу Тициуса-Боде, на расстоянии около 2,8 а.е. от Солнца должна была находиться планета. Её долго искали и наконец обнаружили Цереру, а затем и Палладу. Увы, это были слишком маленькие планеты…
Затем, там, где расположен Главный пояс астероидов, на орбитах в пределах 2,2-3,6 а.е., были обнаружены более мелкие астероиды. В 19 веке возникло предположение, что это остатки несчастной планеты Фаэтон, погибшей от столкновения с кометой или разорванной гравитацией Юпитера.
Далее, с развитием астрономической аппаратуры стало понятно, что поясе астероидов между Марсом и Юпитером располагаются многие десятки, если не сотни тысяч мелких фрагментов (сейчас открыто уже около 300 тысяч).

Однако, расчёты показали, что воздействия Юпитера всё-же недостаточно для того, чтобы разрушить целую планету.
Зато те же расчёты показали, что его гравитации вполне хватает, чтобы сообщать астероидам достаточно большие орбитальные скорости. Эта избыточная энергия заставляет астероиды сталкиваться на больших скоростях и разрушаться, не давая плавно слипаться друг с другом.

В начале космической эры, были опасения, что космические аппараты могут быть повреждены при пролёте через пояс астероидов.
На деле оказалось, что обломки довольно редко рассеяны по Главному поясу астероидов. Через него пролетело уже около дюжины аппаратов, но пока не было ни одного столкновения с астероидами.


Общая масса всех объектов пояса астероидов составляет всего 4% от массы Луны. Причём, больше половины приходится на четыре крупнейших астероида: на Цереру, Палладу, Весту и Гигею. А, 32% всей массы главного пояса астероидов приходятся на одну только Цереру.
Ниже даны сравнительные размеры первых десяти астероидов на фоне Луны:

Сравнение размеров Луны и астероидов

В порядке открытия: 1 — Церера, 2 — Паллада, 3 — Юнона, 4 — Веста, 5 — Астрея, 6 — Геба, 7 — Ирис, 8 — Флора, 9 — Метис, 10 — Гигея.

Щели Кирквуда

Орбиты астероидов располагаются в Главном поясе неравномерно. Здесь есть так называемые «щели Кирквуда». Это орбиты, на которых астероиды почти отсутствуют. Механизм образования щелей Кирквуда довольно интересен.

Вращаясь на этих орбитах вокруг Солнца, астероиды Главного пояса попадают в орбитальный резонанс относительно вращения Юпитера вокруг нашего светила. Благодаря этому, Юпитер действует на них своей гравитацией, с одной и той же периодичностью. То есть, Юпитер как бы раскачивает астероиды, искажая их орбиты. Это слабое влияние, но оно накапливается раз от раза. В итоге, астероиды на этих орбитах либо сталкиваются со своими соседями и меняют орбиту, или Юпитер их «выбрасывает» из Солнечной системы вообще. Образуются пустые орбиты, которые и назвали щелями Кирквуда.


Наиболее известные щели Кирквуда находятся на следующих орбитальных радиусах:
2,06 а. е. (резонанс 4:1)
2,5 а. е. (резонанс 3:1)
2,82 а. е. (резонанс 5:2)
2,95 а. е. (резонанс 7:3)
3,27 а. е. (резонанс 2:1)

Области пустых орбит, подобные щелям Кирквуда, есть и в кольцах Сатурна, природа их та же — орбитальный резонанс частиц со спутниками Сатурна. Там они называются щелями Кассини, Гюйгенса и Лапласа.

Изучение пояса астероидов между Марсом и Юпитером

Для исследований именно объектов Главного пояса астероидов пока было отправлено всего три аппарата:
«NEAR Shoemaker» изучал астероиды (433) Эрос и Матильду[23] в 1997 по 2001 годах соответственно.
Японский аппарат «Хаябуса» произвёл посадку на астероид (25143) Итокава и доставил образцы его грунта на Землю 13 июня 2010 г.
Аппарат Dawn («Рассвет») Изучал Весту в 2011 году, а с 2015 г. он изучает Цереру.

Кроме них, объекты главного пояса астероидов изучались «транзитом» аппаратами, которые были отправлены к более далёким областям Солнечной системы — к Юпитеру, Сатурну и др.


Источник: kosmoved.ru

Углеродистые астероиды класса C, названные так из-за большого процента простейших углеродных соединений в их составе, являются наиболее распространёнными объектами в главном поясе, на них приходится 75 % всех астероидов, особенно большая их концентрация характерна для внешних областей пояса. Эти астероиды имеют слегка красноватый оттенок и очень низкое альбедо (между 0,03 и 0,0938). Поскольку они отражают очень мало солнечного света, их трудно обнаружить. Вполне вероятно, что в поясе астероидов находится ещё немало относительно крупных астероидов, принадлежащих к этому классу, но до сих пор не найденных из-за малой яркости. Зато эти астероиды довольно сильно излучают в инфракрасном диапазоне из-за наличия в их составе воды. В целом их спектры соответствуют спектру вещества, из которого формировалась Солнечная система, за исключением летучих элементов. По составу они очень близки к углеродистым хондритным метеоритам, которые нередко находят на Земле. Крупнейшим представителем этого класса является астероид (10) Гигея.

Вторым по распространённости спектральным классом среди астероидов главного пояса является класс S, который объединяет силикатные астероиды внутренней части пояса, располагающиеся до расстояния 2,5 а. е. от Солнца. Спектральный анализ этих астероидов выявил наличие в их поверхности различных силикатов и некоторых металлов (железо и магний), но практически полное отсутствие каких-либо углеродных соединений. Это указывает на то, что породы за время существования этих астероидов претерпели значительные изменения, возможно, в связи с частичным плавлением и дифференциацией. Они имеют довольно высокое альбедо (между 0,10 и 0,2238) и составляют 17 % от всех астероидов. Астероид (3) Юнона является самым крупным представителем этого класса.


Металлические астероиды класса M, богатые никелем и железом, составляют 10 % от всех астероидов пояса и имеют умеренно большое альбедо (между 0,1 и 0,1838). Они расположены преимущественно в центральных областях пояса на расстоянии 2,7 а. е. от Солнца и могут быть фрагментами металлических ядер крупных планетезималей (небесное тело, образующееся в результате постепенного приращения более мелких тел, состоящих из частиц пыли протопланетного диска; непрерывно притягивая к себе новый материал и накапливая массу, планетезимали формируют более крупное тело), вроде Цереры, существовавших на заре формирования Солнечной системы и разрушенных при взаимных столкновениях. Однако в случае с металлическими астероидами не всё так просто. В ходе исследований обнаружено несколько тел, вроде астероида (22) Каллиопа, спектр которых близок спектру астероидов класса M, но при этом они имеют крайне низкую для металлических астероидов плотность. Химический состав подобных астероидов на сегодняшний день практически неизвестен, и вполне возможно, что по составу они близки к астероидам класса C или S.


Одной из загадок астероидного пояса являются относительно редкие базальтовые астероиды класса V. До 2001 года считалось, что большинство базальтовых объектов в поясе астероидов являются фрагментами коры Весты (отсюда и название класс V), однако подробное изучение астероида (1459) Магния позволило выявить определённые различия в химическом составе открытых ранее базальтовых астероидов, что предполагает их отдельное происхождение.

Прослеживается довольно чёткая зависимость между составом астероида и его расстоянием от Солнца. Как правило, каменные астероиды, состоящие из безводных силикатов, расположены ближе к Солнцу, чем углеродные глинистые астероиды, в которых часто обнаруживают следы воды, в основном в связанном состоянии, но возможно, и в виде обычного водяного льда. Во внутренних областях пояса влияние солнечной радиации было более значительно, что привело к выдуванию лёгких элементов, в частности, воды, на периферию. В результате вода сконденсировалась на астероидах внешней части пояса, а во внутренних областях, где астероиды прогреваются достаточно хорошо, её практически не осталось.

Источник: fishki.net

Крупнейшие объекты пояса астероидов

Ныне принято считать астероидами все тела, размеры которых не менее 1 км. Тела меньших размеров получили название метеороидов. Кроме астероидов в Поясе находится порядка 20 мелких планет (или крупных астероидов), а также одна карликовая планета Церера.



Церера – карликовая планета

Диаметр — 950 км.
Расстояние до Солнца 413,9 млн. км.
Подобно планетам земной группы, на Церере произошла дифференциация вещества на силикатное ядро, окружённое ледяной мантией, и тонкую углеродную кору.


Веста – астероид

Диаметр — 525,4 км.
Расстояние до Солнца 353,2 млн. км.
Занимает первое место по яркости, второе место по массе и третье место по размеру.


Паллада – астероид

Диаметр — 512 км.
Расстояние до Солнца 414,7 млн. км.
Паллада подобно Урану, имеет довольно сильный наклон оси вращения, равный 34°, в то время как у трёх других крупнейших астероидов этот угол не превышает 10°.


Гигея – астероид

Диаметр — 407,12 км.
Расстояние до Солнца 350 млн. км.
Крупнейший углеродный астероид (75% всех астероидов углеродные), неправильной формы.


Астероидами считают тела диаметром более 30 м, меньшие называют метеороидами или метеоритами. Особо крупных тел в главном поясе астероидов довольно мало, например стокилометровых астероидов всего около 200, и известно порядка тысячи астероидов радиусом больше 15 км. Основное население главного пояса, судя по всему, образует несколько миллионов астероидов диаметром в десятки и сотни метров.

Малые объекты главного пояса астероидов


На начало 21-го века астрономам известно более 285 тысяч малых планет, находящихся в Большом (главном) поясе астероидов. Причем, огромное количество приходится на астероиды диаметром от 0,7 до 100 км. Как и следовало ожидать, такие небесные тела существуют без атмосферы.


Юнона – астероид

Диаметр — 233,92 км.
Расстояние до Солнца 400 млн. км.
Юнона — самый крупный астероид класса S после Эвномии. Его масса составляет 3 % массы крупнейшего тела Пояса астероидов — Цереры.


Антиопа – двойной астероид

Диаметр — 87,8 км.
Расстояние до Солнца 467 млн. км.
Антиопа — двойной астероид главного пояса. Компоненты системы обращаются вокруг общего центра масс на расстоянии 171 км.


Прослеживается довольно чёткая зависимость между составом астероида и его расстоянием от Солнца. Как правило, каменные астероиды, состоящие из безводных силикатов, расположены ближе к Солнцу, чем углеродные глинистые астероиды, в которых часто обнаруживают следы воды, в основном в связанном состоянии, но возможно, и в виде обычного водяного льда. При этом близкие к Солнцу астероиды обладают значительно более высоким альбедо, чем астероиды в центре и на периферии. Считается, что это связано со свойствами той части протопланетного диска, из которого формировались астероиды. Во внутренних областях пояса влияние солнечной радиации было более значительно, что привело к выдуванию лёгких элементов, в частности, воды, на периферию. В результате вода сконденсировалась на астероидах внешней части пояса, а во внутренних областях, где астероиды прогреваются достаточно хорошо, её практически не осталось.


С точки зрения промышленного освоения астероиды являются одними из самых доступных тел в Солнечной системе. Ввиду малой гравитации посадка и взлёт с их поверхности требуют минимальных затрат топлива, а если использовать для разработки околоземные астероиды, то и стоимость доставки ресурсов с них на Землю будет низкой. Астероиды могут быть источниками таких ценных ресурсов, как, например, вода (в виде льда), из которой можно получить кислород для дыхания и водород для космического топлива, а также различные редкие металлы и минералы, такие как железо, никель, титан, кобальт и платина, и, в меньшем количестве, другие элементы вроде марганца, молибдена, родия.

Автор статьи: astroson.com 2017-04-19 logo

Источник: astroson.com


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.