Астероїди (стор. 1 із 2)
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ Укаїни
ОРЛІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
за курсом «Концепція сучасного природознавства»
Керівник: Мосін Ю. В.
Астероїди поблизу Землі. 4
Рух астероїдів. 5
Температура астероїдів. 9
Склад астероїдної речовини. 11
Формування астероїдів. 12
Про те, що в Сонячній системі між орбітами Марса і Юпітера рухаються численні дрібні тіла, найбільші з яких порівняно з планетами лише кам'яні брили, дізналися менше 200 років тому. Їх відкриття стало закономірним кроком на шляху пізнання навколишнього світу. Шлях цей не був легким та прямолінійним.
Хто в епоху відкриття перших астероїдів міг припустити, що ці малі тіла Сонячної системи, тіла, про які ще недавно нерідко говорили з відтінком зневаги, стануть об'єктом уваги фахівців різних галузей: природознавства, космогонії, астрофізики, небесної механіки, фізики, хімії, , мінералогії, газової динаміки та аеромеханіки? Тоді було ще дуже далеко. Ще треба було усвідомити, що варто лише нахилитися, щоб підняти з землі шматочок астероїда – метеорит. Наука про метеорити - метеоритика - зародилася на початку ХІХ століття, коли було відкрито та його батьківські тіла - астероїди. Але надалі вона розвивалася абсолютно незалежно. Метеорити вивчалися геологами, металургами та мінералогами, астероїди – астрономами, переважно небесними механіками.
Важко навести інший приклад настільки абсурдної ситуації: дві різні науки досліджують одні й самі об'єкти, а з-поміж них практично немає ніяких точок дотику, немає обміну досягненнями. Це аж ніяк не сприяє осмисленню одержуваних результатів. Але зробити нічогоне можна, і так все і залишається, поки нові методи досліджень – експериментальні та теоретичні – не піднімуть рівень досліджень настільки, що створять реальну основу для злиття обох наук в одну.
Це сталося на початку 70-х років XX ст., і ми стали свідками нового якісного стрибка у пізнанні астероїдів. Стрибок цей стався не без допомоги космонавтики, хоча космічні апарати ще не опускалися на астероїди і ще не отримано навіть космічного знімку хоча б одного з них. Це справа майбутнього, мабуть, вже недалекого. А поки що перед нами постають нові питання і чекають свого вирішення.
Астероїди, які наближалися до орбіті Землі, залишалися невідомі остаточно ХІХ століття. Тепер їхня кількість перевищує 80.
Далі були відкриті астероїди Альберт, Алінда, Ганнімед, Івар, Амур, які проходили за астрономічними мірками дуже близько від Землі.
Всі відкриті досі астероїди мають прямий рух: вони рухаються навколо Сонця в той же бік, що й великі планети. У більшості астероїдів орбіти не сильно відрізняються один від одного: вони слабко ексцентричні і мають малий або помірний нахил. Тому майже всі астероїди рухаються, залишаючись у межах тороїдального кільця. Межі кільця дещо умовні: просторова густина астероїдів (число астероїдів в одиниці об'єму) падає в міру віддалення від центральної частини. У небагатьох астероїдів через значний ексцентриситет і нахил орбіти петля, виходить за межі цієї області або навіть повністю лежить поза нею. Тому астероїди зустрічаються і далеко за межами кільця.
Обсяг простору, зайнятого кільцем-тором, де рухається 98% всіх астероїдів, величезний – близько 1,6 1026 км 3 . Для порівняння зазначимо, що об'єм Землі становить лише 1012 км 3 .
Якщобути дуже строгими, треба сказати, що шлях астероїда у просторі є не еліпси, а незамкнуті квазіеліптичні витки, укладаються поруч друг з одним. Лише зрідка – при зближенні з планетою – витки помітно відхиляються один від одного. Планети обурюють, звісно, рух як астероїдів, а й одне одного. Однак обурення, які зазнають самі планети, малі і не змінюють структури Сонячної системи. Вони можуть призвести до зіткнення планет друг з одним. З астероїдами справа інакша. Астероїди відхиляються зі свого шляху то в один, то в інший бік. Чим далі, тим більше стають ці відхилення: адже планети безперервно "тягнуть" астероїд, кожна до себе, але найсильніше Юпітер. Спостереження астероїдів охоплюють ще занадто малі проміжки часу, щоб можна було виявити.
ти істотні зміни орбіт більшості астероїдів, за винятком окремих рідкісних випадків. Тому наші уявлення про еволюцію їх орбіт ґрунтуються на теоретичних міркуваннях. Коротко вони зводяться до наступного.
Орбіта кожного астероїда коливається біля свого середнього становища, витрачаючи кожне коливання кілька десятків чи сотень років. Синхронно змінюються з невеликою амплітудою її піввісь, ексцентриситет та нахил. Перигелій та афелій то наближаються до Сонця, то віддаляються від нього. Ці коливання включаються як складова частина коливань більшого періоду - тисячі або десятки тисяч років. Вони мають дещо інший характер. Велика піввісь не зазнає додаткових змін. Натомість амплітуди коливань ексцентриситету та нахилу можуть бути набагато більшими. За таких масштабів часу можна вже не розглядати миттєвих положень планет на орбітах: як у прискореному фільмі астероїд і планета виявляються ніби розмазаними по своїхорбітам. Стає доцільним розглядати їх як гравітуючі кільця. Нахил астероїдного кільця до площини екліптики, де знаходяться планетні кільця - джерело сил, що обурюють, - призводить до того, що астероїдне кільце поводиться подібно до дзиги. Тільки картина виявляється складнішою, тому що орбіта астероїда не є жорсткою і її форма змінюється з часом.
Планетні обурення призводять до безперервного перемішування орбіт астероїдів, а отже, і до перемішування об'єктів, що рухаються по них. Це уможливлює зіткнення астероїдів друг
з другом. За минулі 4,5 млрд. років, відколи існують астероїди, вони зазнали багато зіткнень один з одним. Нахили та ексцентриситети орбіт призводять до непаралельності їх взаємних рухів, і швидкість, з якою астероїди проносяться один повз інший, у середньому становить близько 5 км/с. Зіткнення з такими швидкостями ведуть до руйнування тіл.
Форма та обертання астероїдів
Астероїди такі малі, що сила тяжіння на них мізерна. Вона не в змозі надати їм форму кулі, яку надає планетам та їх великим супутникам, змінюючи та утрамбовуючи їхню речовину. Велику роль у цьому грає явище плинності. Високі гори на Землі у підошви "розповзаються", тому що міцність порід виявляється недостатньою для того, щоб витримати навантаження в багато тонн на 1 см 3 і камінь, не дроблячись, не розколюючись, тече, хоча і дуже повільно.
На астероїдах діаметром до 300-400 км через малу вагу таке явище плинності зовсім відсутнє, але в найбільших
астероїдах воно відбувається надзвичайно повільно, та й то лише в їх надрах. Тому "утрамбовані" силою тяжкості можуть бути лише глибокі надра небагатьох великих астероїдів. Якщо речовина астероїдів не проходиластадії плавлення, воно повинно було залишитися "погано упакованим", приблизно, яким виникло на стадії акумуляції в протопланетній хмарі. Тільки зіткнення тіл одне з одним могли призвести до того, що
речовина поступово вминалася, стаючи менш рихлим. Втім, нові зіткнення мали дробити спресовану речовину.
Мала сила тяжкості дозволяє розбитим астероїдам існувати як агрегатів, які з окремих блоків, утримуються один біля одного силами тяжіння, але з зливаються друг з одним. З тієї ж причини не зливаються з ними і супутники, що опустилися на поверхню астероїдів. Місяць і Земля, зіткнувшись один з одним, злилися б, як зливаються (хоча і з іншої причини) краплі, що зіткнулися, і через деякий час вийшло б одне, теж кулясте тіло, за формою якого не можна було б здогадатися, з чого воно вийшло.
Втім, всі планети Сонячної системи на заключному етапі формування вбирали в себе досить великі тіла, які не змогли перетворитися на самостійні планети або супутники. Тепер їхніх слідів уже немає.