Астрономия. Популярные лекции

До появления современных телескопов с ПЗС-камерами астероиды открывали в основном в пространстве между орбитами Марса и Юпитера, получившем название «Главный пояс астероидов». Постепенно, по мере совершенствования астрономической техники, кроме классических астероидов Главного пояса наблюдатели стали обнаруживать все больше объектов внутри орбиты Марса и даже внутри орбиты Земли, а также за орбитой Юпитера и даже Сатурна. Тем не менее в пределах орбит больших планет, т. е. до расстояния 40 а. е. от Солнца, подавляющая доля астероидов все же населяет именно Главный пояс между орбитами Марса и Юпитера.

Рис. 7.11. Сравнительные размеры Луны и первых (в порядке обнаружения) десяти астероидов. Крупнейший из них — Церера — теперь относится к семейству планет-карликов.

Говорить о детальном изучении далеких астероидов пока не приходится, но внутри орбиты Юпитера они изучены неплохо. Крупных тел среди них мало: только у 30 из них диаметр превышает 200 км, еще около 170 тел имеют диаметры от 200 до 100 км; количество астероидов с диаметрами более 10 км оценивается в 10  000, а с диаметром более 1 км — порядка 750  000. Поэтому не исключено, что скоро будут «инвентаризованы» все астероиды диаметром более 1 км, которые могут представлять угрозу для земной биосферы в целом. По оценкам, в Солнечной системе существуют миллионы астероидов размером с крупный булыжник.

В 2018 г. полное число зарегистрированных астероидов перевалило за 780  000; количество астероидов с надежно вычисленными орбитами, получивших порядковые номера, вплотную приблизилось к 524  000, а собственные имена присвоены уже приблизительно 22 тысячам астероидов. Текущую статистику астероидов и комет можно найти здесь: https://www.minorplanetcenter.net/mpc/summary, а список собственных имен астероидов — здесь: https://www.minorplanetcenter.net/iau/lists/MPNames.html.

Обсуждая Цереру, мы уже выяснили, что полная масса вещества в Главном поясе астероидов невелика: сейчас она оценивается в 3 · 10²¹

кг (т. е. 4 % массы Луны) и в будущем существенно не возрастет, поскольку основное вещество сосредоточено в самых крупных телах. Например, в четырех крупнейших из них (Церера, Веста, Паллада, Гигея) в сумме содержится 51 % массы Главного пояса. С уменьшением размера и массы астероидов их число возрастает, но не очень быстро. Даже если будут открыты еще сотни тысяч мелких тел, это незначительно изменит полную массу Главного пояса. За орбитой Плутона — в поясе Койпера и далее — вещества может быть существенно больше, чем в Главном поясе астероидов. Но далекие области Солнечной системы изучены пока недостаточно.

Все астероиды, как и вообще все космические объекты, вращаются вокруг своей оси. Данные о вращении нескольких из них получены путем прямых наблюдений их поверхности с борта межпланетных зондов. Для изучения формы и скорости вращения астероидов, сближающихся с Землей, используется радиолокация, а о вращении и форме остальных астероидов свидетельствует переменность их оптического блеска: период переменности соответствует периоду вращения, а амплитуда переменности указывает на отличие формы тела от сферы с однородной поверхностью. Этим методом исследовано уже около 16 тыс. астероидов.

Периоды вращения астероидов заключены в очень широких пределах — от долей минуты до двух месяцев. Но у большинства из них период составляет от 2 до 20 час. Центробежным силам, связанным с вращением и стремящимся разорвать тело астероида, препятствуют прочность его вещества и самогравитация. У небольших тел основную роль играет прочность, у крупных — гравитация. Самые медленно вращающиеся астероиды — это 846 Lipperta (период 1641 час = 68,4 сут), 912 Maritima (1332 час) и 9165 Raup (1320 час). Все они крупные, диаметром от 4,6 до 82 км. С другой стороны, все быстро вращающиеся астероиды очень маленькие, диаметром порядка 10 м. Их периоды начинаются от 16 сек, хотя каменный монолит такого размера мог бы вращаться значительно быстрее. Это говорит о рыхлой структуре астероидных тел.

Многие астероиды имеют форму земляного ореха или гантели, что с большой вероятностью указывает на мягкое столкновение и слипание отдельных тел в прошлом. Яркий пример — астероид Итокава, две половинки которого по своей средней плотности различаются в 1,6 раза (рис. 7.12). Обнаружено немало двойных астероидов и даже тройные, у которых отдельные части не находятся в прямом контакте друг с другом, а обращаются вокруг общего центра масс. У многих астероидов километровых размеров есть маленькие спутники размером в десятки и сотни метров, обращающиеся на расстоянии от единиц до тысяч километров от главного тела. Происхождение таких астероидных систем может быть связано как с центробежным разрывом одного тела, так и со столкновением двух тел.