Ледяные тела комет, обычно диаметром несколько километров, гораздо менее массивны, чем планеты. Если комета пролетает мимо планеты, ее притяжение слишком мало, чтобы повлиять на практически круговую орбиту планеты. С другой стороны, орбиты самих комет совсем даже не круговые. В большинстве случаев они настолько вытянуты, что похожи на параболы. В отличие от планет, которые движутся вблизи средней плоскости Солнечной системы, кометы перемещаются по орбитам, произвольно ориентированным относительно этой плоскости.

Повидимому, современные орбиты кометы сильно отличаются от исходных. Двигаясь по типичной орбите, комета удаляется от Солнца в 1000 раз дальше Плутона. Но когда она входит в область планет, особенно — в мощное гравитационное поле Юпитера, ее орбита испытывает сильные возмущения. Если в результате комета затормозится, она на длительное время может перейти на орбиту меньшего размера. Если же возмущения увеличат скорость кометы, она может вообще покинуть Солнечную систему. Даже если орбита кометы вначале лежала в плоскости Солнечной системы, планетные возмущения могут вывести ее из этой плоскости на такую орбиту, какие обычно наблюдаются в наше время.

Хороший пример кометы, захваченной планетами, демонстрирует нам комета Галлея. История ее открытия восходит к Ньютону, который показал, как можно вычислить орбиту кометы, если удалось измерить ее положение на небе в течение нескольких ночей. Используя этот метод, Эдмунд Галлей занялся вычислением орбит тех комет, которые были открыты в предшествовавшие столетия. Особенно внимательно он отнесся к кометам 1531,1607 и 1682 годов, орбиты которых выглядели практически одинаковыми. В1705 году он пришел к выводу, что это одна и та же комета, которая с промежутком в 76 лет приближается к Солнцу по вытянутой орбите. Кроме того, оказалось, что практически по той же орбите двигались и кометы 1305,1380 и 1456 годов. Поэтому Галлей предсказал, что эта комета вновь появится в 1758 году.

Когда предсказанный момент возвращения кометы был близок, французский астроном Алексис Клод Клеро (17131765) сообразил, что планетные возмущения могли настолько сильно изменить орбиту кометы, что она может не вернуться к предсказанному времени. Клеро опасался, что комета вернется раньше, чем он закончит свои расчеты, но ему повезло. Законченные осенью 1758 года, его вычисления показали, что комета станет заметной позже предсказанного срока более чем на год и к наиболее близкой к Солнцу точке орбиты подойдет только в марте следующего года. Действительно, комету обнаружили в конце 1758 года, и к Солнцу она приблизилась к моменту, указанному Клеро. Успешное предсказание Галлея, дополненное вычислениями Клеро, было воспринято как триумф теории Ньютона.
Комету назвали именем Галлея, и все ее последующие возвращения в окрестности Солнца — в 1835,1910 и 1986 годах — вызывали всеобщий интерес. За прошедшие 200 лет методы вычисления орбит были настолько усовершенствованы, что время появления кометы в 1986 году было известно заранее с точностью 5 часов. Если бы не было еще и других сил, воздействующих на комету, то момент ее появления можно было бы вычислить точнее. Но из ядра кометы испаряются газы, образующие обширный хвост (см. рис. п.6). Выброс газа действует как маленький реактивный двигатель и непредсказуемо влияет на движение кометы.
Интересные изменения в орбитах комет могут возникать под влиянием возмущений со стороны Юпитера. В 1770 году Шарль Мессье открыл комету, летящую почти точно к Земле и прошедшую от нас всего в 2 миллионах километров. Андерс Лексель вычислил орбиту этой кометы и обнаружил, что ее орбитальный период равен всего лишь 5,6 года. Она стала первым представителем нового класса короткопериодических комет. Но в течение следующих ю лет эта комета не появилась,* и Лексель начал искать причину. Согласно его вычислениям, в 1779 году комета прошла вблизи Юпитера, и ее орбита поменялась настолько, что она уже никогда не подойдет к Земле. Комету обнаружили на новой орбите и теперь называют кометой Лекселя.
Вероятно, Лексель был первым ученым, понявшим, насколько чувствительна задача трех тел к начальным условиям — упомянутому выше детерминистическому хаосу. Это видно из его неопубликованного комментария, написанного при вычислении орбиты кометы Лекселя. Интересно, что к концу XVIII века недетерминистическая природа Ньютоновой механики была уже известна, хотя и полностью находилась в тени детерминистических работ Д’Аламбера, Клеро и других.
Еще одним примером возмущения орбиты под влиянием Юпитера может служить тусклая комета, открытая в 1943 году Лииси Отерма (19152001), сотрудницей университета в г. Турку (Финляндия). Отерма вычислила ее орбиту и с удивлением обнаружила, что она почти круговая, в отличие от очень вытянутых орбит остальных комет. Известна лишь еще одна комета с похожей круговой орбитой. Согласно вычислениям Отерма, эта орбита была временной. До 1937 года комета двигалась вдали от Земли, за орбитой Юпитера. Сближение с Юпитером забросило комету вн>трь орбиты Юпитера, где ее и удалось обнаружить. Отерма рассчитала, что комета вернется на свою удаленную орбиту после следующего сближения с Юпитером в 1963 году, что и случилось. Теперь комету Отерма можно увидеть только с помощью больших телескопов.

Наконец, знаменитая комета ШумейкеровЛеви была захвачена Юпитером с околосолнечной орбиты на орбиту вокруг Юпитера. При тесном сближении с планетой ядро кометы развалилось не менее чем на 21 фрагмент. В 1994 году телескопы по всей Земле и даже из космоса наблюдали, как эти фрагменты влетали в атмосферу Юпитера и разрушались. Хотя размер самых крупных фрагментов не превышал нескольких километров, места столкновений были видны даже в маленькие наземные телескопы (см. вклейку).

Эта комета, размерами в 3-5 км, далеко не единственная, которая удостаивалась непосредственного внимания межпланетных аппаратов. Однако есть все основания считать эту встречу знаковой и будем надеяться исторической.

Миссия зонда Rosetta является логичным следствием особого, и можно сказать мистического, интереса человечества к «косматым» (komḗtēs) светилам, как нарекли эти небесные тела еще древние греки. Ниже мы в популярной форме разберем накопленные человечеством знания об космических «айсбергах», и постараемся понять огромный интерес к ним со стороны научного сообщества.

Пунктуальная «горевестница»

История задокументированных наблюдений комет насчитывает несколько тысяч лет, наиболее подробное описание появлений «косматых» светил можно найти в древних китайских хрониках.

Еще тогда появление этих светил связывали с мистическими и чаще всего трагическими событиями. Так появление яркой кометы в 240г до.н.э. было истолковано как знамение о скорой кончине китайской императрицы. Та же самая комета проявившаяся в небе над Римом в 12г до.н.э. уже «предрешила» участь Агриппы, близкого друга и зятя императора Августа. В 6 веке она же «учинила» засуху и беспорядки в Византии, а в 1066г, по убеждению современников, однозначно обрекла Англию на вторжение Вильгельма Завоевателя, герцога Нормандии.

Комета Галлея на гобелене из Байе, 1066 год

Впрочем, этой комете было суждено сыграть очень важную роль в истории науки. В 1682 году английским астроном Эдмунд Галлей, вычислив орбиту наблюдаемой им яркой кометы, заметил, что она совпадает с орбитами комет 1531 и 1607г. Предположив, что речь идет об одной и той же комете, он предсказал ее появление в перигее (ближайшая к солнцу точка орбиты) в 1758г.

Ее появление с месячным запозданием в 1759г было более чем достаточно для признания триумфа теории тяготения Ньютона. Комета Галлея нынче стоит в первой строчке огромного списка наблюдавшихся с тех пор комет. Ее индекс 1P/1682 указывает что она первая из комет «вернувшаяся» к Солнцу, относится к группе Р – короткопериодических комет и была открыта в 1682г.

Параметры орбиты кометы Галлея

Опять-таки благодаря комете Галлея, прошедшей по диску солнца в 1910г, астрономы смогли оценить примерные размеры кометных ядер, оно оказалось меньше 20 км. Одновременно впервые был произведен спектральный анализ хвоста «косматого» светила, как оказалось богатого ядовитыми цианом и угарным газом. Что вызвало большую панику в том же году, когда Земля прошла сквозь хвост кометы, само собой беспочвенную.

Снимок кометы Галлея 1910 года

К следующему прилету кометы в 1986 году, человечество уже не ограничилось наблюдениями с Земли (довольно неблагоприятных в том году). На «перехват» космического «айсберга» отправилась целая флотилия космических аппаратов. Состав «Армады Галлея» был следующим:

Комета Галлея в 1986 году

Два советских зонда «Вега 1» и «Вега 2» , пролетевших на расстоянии около 9 000 км от ядра кометы, составивших 3D карту ядра и передавших 1500 снимков (картинка ниже).

Европейской зонд «Джотто», приблизившийся к ядру на расстояние в 605 км, благодаря навигационной помощи советских аппаратов (фото ниже).

Два японских зонда «Суйсэй» и «Сакигакэ», подошедших к ядру на 150 000 и 7 млн км соответственно.
- ISEE-3 (ICE) изучавший хвост кометы Галлея с точки Лагранжа L1 (система Земля-Солнце).

Иллюстрация «Армады Галлея», изучавшей комету в 86 г

Было получено огромное количество информации о кометном веществе, сделаны тысячи снимков ядра. Оценка размеров ядра кометы подтвердила наблюдения 1910г – ядро неправильной формы 15/8км. Получен большой опыт по взаимодействию разных космических агентств, в решении сложных технологических проблем.

К сожалению, долго ожидавшийся научным сообществом «год кометы Галлея» был омрачен двумя техногенными катастрофами – гибелью экипажа «Челленджера» и аварией на Чернобыльской АЭС.

Помимо кометы Галлея, астрономы насчитывают тысячи наблюдавшихся за последние 300 лет комет. Ядра имеют размеры от нескольких десятков метров до десятков километров, и представляют собой смесь пыли и льда, чаще всего водяного, аммиачного и/или метанового (так называемая модель «грязного снежка» Уиппла). Однако очевидно, что многие ядра могут в некоторой мере отходить от этой модели. Так космический зонд Deep impact, сбросивший «снаряд» на комету Темпеля 1, в 2005 году, позволил установить, что комета состоит в основном из пористого пылевого каркаса.

«Бомбардировка» кометы Темпеля зондом Deep impact и последующий пролет около кометы зонда Stardust

Являясь сохранившимися кирпичиками первичного стройматериала солнечной системы, кометы представляют огромный интерес для геологии, химии и биологии. Предположительно именно кометы доставили в древности на Землю основную часть воды ее гидросферы. В спектральных линиях многих комет обнаружены сложные органические соединения вплоть до аминокислот и мочевины. Ученые предполагают, что именно кометы, являясь инкубаторами сложных органических соединений, могли занести на Землю химическую базу для появления жизни.

Приближаясь к перигелию, кометные ядра, под действием солнечного излучения, начинают извергать огромные объемы газов, минуя жидкое агрегатное состояние таящего льда (возгонка). Газы в свою очередь увлекают за собой большие массы смешанной во льду пыли, которая вместе с частицами льда сдувается, под действием солнечного излучения и ветра, в противоположную от звезды сторону.

Размеры кометных «хвостов» могут достигать нескольких сотен миллионов километров в длину. Так, в 1996 году, космический зонд «Ulysses» (НАСА/ЕКА), неожиданно прошел сквозь хвост Большой кометы 1996 года C/1996 Хякутакэ… в 500 млн километров позади нее!

Впрочем, хвосты комет далеко не всегда бывают «прямыми» или направленными обратно от солнца. В зависимости от орбитальных особенностей кометы, его состава, солнечного ветра или взаимодействия магнитного поля солнца с ионизированным веществом «косматого» светила, хвост может быть направлен как перпендикулярно, так и в сторону солнечного излучения. Причем у одной кометы хвост может состоять из нескольких разнонаправленных частей, или вовсе иметь вид огромной газово-пылевой оболочки.

Комета 17Р/ Холмса является примером атипичного строения газопылевой оболочки (кома) кометы, показаны сравнительные размеры ее комы с Солнцем и Сатурном

С 1995года, все кометы обычно разделяются на классы: P/ - Короткопериодические кометы, с периодом обращения менее 200 лет. С/ - долгопериодические кометы, с периодом обращения более чем в 200 лет. Х/ - кометы с неизвестными параметрами орбиты (исторические кометы). D/ - разрушившиеся или «утерянные» кометы и наконец класс А/ - астероиды, принятые за кометы.

Столкновение кометы Шумейкеров-Леви 9 с Юпитером в 1994г. Позднее комета переквалифицирована в класс «смертников» D/ 1993 F

Перед индексом класса (чаще всего Р/) обычно располагают порядковый номер подтвержденного прохода кометой перигелия (ближайшей точки орбиты), а после - год открытия. После года открытия обычно выставляют букву обозначающую ½ месяца и порядковый номер открытия, например А для комет открытых в первую половину января и Y соответственно для второй половины декабря. И уже в конце указываются имена первооткрывателей. Так, номенклатурное имя кометы Чурюмова-Герасименко выгляделo бы примерно так: 67P/ 1969 R1. Однако чаще всего сокращается в виде (n)P/Фамилия первооткрывателя.

Особое внимание заслуживает класс «комет экстремалов», проходящих чрезвычайно близко с Солнцу. Почти всегда они фиксируются космическими зондами изучающими нашу звезду - SOHO и «близнецы» Stereo A и B. Предполагается что основная часть этих комет представляет из себя осколки одной гигантской кометы, разрушившейся тысячи лет назад (кометы Крейца)

«Гарем Царя» планет

Основная часть короткопериодических комет в свою очередь делится на 4 больших семейства, по параметрам орбиты и гравитационному влиянию «хозяйской» планеты-гиганта. Наиболее многочисленным «семейством» обладает Юпитер, именно ему «принадлежат » следующие кометы:

19Р/ Борелли , рядом с которой работал зонд Deep Space 1 (НАСА) в 2001г;

103Р/ Хартли 2, изучалась зондом Deep Impact (НАСА) в 2010г (анимация ниже), после выше упомянутого посещения кометы 9Р/ Темпеля (Темпель 1), другого типичного представителя «семейства»;

Комета 81Р/Вильда, рядом с которой зонд Stardust (НАСА) смог собрать образцы пыли и доставить их на Землю в 2006г;

Комета 67Р/ Чурюмова-Герасименко , изучаемая зондом Rosetta (ЕКА), так же по своим характеристикам относится к «семейству царя» планет.

«Хаос» в поясе «стабильности»

Некоторые короткопериодические кометы по наиболее популярной среди ученых версии, «прилетают» к нам из внешних границ пояса Койпера – Рассеяного диска (РД). РД вместе с поясом Койпера представляет собой огромный диск из крупных ледяных тел диаметром от нескольких десятков метров, до тысяч километров (Плутон и Харон). Простираясь с расстояния от 35 астрономических единиц (орбита Нептуна), до внешних границ в 50 а.е. (или 100 а.е. с РД) пояс имеет оценочную массу в 1-8 масс Луны (пояс астероидов не массивнее 0,04 масс Луны). Собственно пояс Койпера в целом стабилен, благодаря орбитальным резонансам с Нептуном и друг с другом.

Карта распределения известных объектов пояса Койпера (график расстояний в a.e.)

Современное состояние пояса Койпера и облака Оорта, связывают с древнейшей миграцией Нептуна во внешние области солнечной системы, под действием резонансов Юпитера и Сатурна. Часть вещества была выброшена из солнечной системы, часть, вместе с облаком Оорта - в ее внешние части. Миллионы же других обломков были отброшены во внутреннюю часть солнечной системы, вызвав позднюю тяжелую бомбардировку 4-3,5 млрд лет назад.

Солнечная система перед «миграцией» Нептуна (фиолетовая орбита) - (а), во время (b) и после (с). Зеленым обозначена орбита Урана

Для объяснения нестабильности внешнего, рассеянного диска, придется прибегнуть к азам небесной механики. Два главных параметра орбиты небесного тела это апоцентр (точка наибольшего удаления от поверхности планеты или звезды, в последнем случае говорят о апогелии) и перицентр (наиболее близкая точка орбиты, или в случае обращения вокруг солнца - перигелий). Разница между этими значениями выражается в эксцентриситете орбиты – степень ее отклонения от идеального круга (е=0) к эллипсу (e>0, но <1) и дальше к параболе (е=1) и гиперболе (e>1)

В двух последних случаях речь идет о траектории невозвращения. Изменение параметров орбиты возможно в любой ее точке, но сильнее всего на апогелий влияют изменения скоростей в перигелии (увеличение апогелия при ускорении и уменьшение при торможении) и наоборот. И чем сильнее эксцентриситет, тем больше эффект от изменения скоростей. Более того, «чувствительность» орбиты к возмущениям возрастает с ее высотой, так как с увеличением орбиты обратно пропорционально падает скорость орбитального обращения тела (люди знакомые с симуляторами Orbiter и KSP знают об этом не по наслышке).

Во внутренней части солнечной системы, в зоне планет земной группы и пояса астероидов, орбитальные скорости тел довольно велики (десятки км/с), а эксцентриситеты относительно малы. Поэтому для сильных орбитальных возмущений необходимо затратить много энергии. На внешней границе пояса Койпера, в рассеянном диске, орбитальные скорости тел обычно лежат в пределах от нескольких км до нескольких сотен м/с, поэтому даже небольшие гравитационные возмущения или столкновения очень сильно изменяют эксцентриситет. Небесное тело значительно увеличивает свой апогелий (ускорение), или уменьшает перигелий (торможение), направляясь во внутренние части солнечной системы.

Таблица разности орбитальных скоростей в солнечной системе? Меркурий - Марс (земная группа), Юпитер - Нептун (гиганты) и Плутон (внутреняя часть пояса Койпера)

Космические дальнобойщики

Но все же по наиболее распространенному в научном сообществе мнению, большинство короткопериодических комет класса Р/ и все кометы класса С/ прилетают к нам из предполагаемого облака Оорта. Внутренняя часть Облака, имеет вид тороидального пояса, протянувшегося на расстояние от 2000 до 20 000 астрономических единиц (облако Хиллса). Массу этого облака оценивают минимум в два десятка масс Земли.

Сравнительные размеры орбит планет земной группы на фоне пояса Койпера, и соответственно размеры последнего на фоне облака Оорта

Облако Хиллса служит своеобразной подпиткой внешнего, сферического облака, массовой в несколько земных масс, протянувшегося с расстояния с 20 000 а.е. до 1 светового года, до гравитационной границы солнечной системы (сфера Хилла). Именно внешнее облако Оорта и считают главным «поставщиком» комет во внутреннюю часть солнечной системы. Предположительно это остатки первичного «строительного материала» солнечной системы, поэтому данные объекты представляют огромный научный интерес. Эффекты торможения и ускорения, описанные для пояса Койпера, действуют тут гораздо сильнее, из за крайне низких орбитальных скоростей комет (метры в секунду).

Из наиболее известных долгопериодических комет последних десятилетий следует отметить кометы C/1996 B2 Хякутакэ, С/ 2006 R1 и С/ 2009 Р1 Макнота. Явившись к нaм из далеких областей облака Оорта, обе кометы в первый и последний раз, пролетев перигелий, навсегда покинули солнечную систему по гиперболической траектории (эксцентриситет больше 1).

C/1996 B2 Хякутакэ на земном небосводе

С/ 2006 Р1 Макнота («Большая комета 2007 года») с очередным примером арочной «неправильной» комы

В 2010 году комета Еленина (С/ 2010 Х1) намеревалась поступить так же, однако гравитационное возмущение Юпитера «прописало» комету в солнечной системе, снизив эксцентриситет ниже 1 (апогелий около 500 а.е.). Знаменитая «Большая комета 1997 года» Хейла Боппа (С/ 1995 01) намеревалась лишь дать очередной круг почета у перигелия своей, почти перпендикулярной к плоскости Земной, орбиты. Однако неумолимая гравитация Юпитера и в этот раз сократила перигелий кометы вдвое – с 600 (период обращения 4800 лет) до 350 а.е (период обращения 2400 лет).

«Большая комета 1997 года» Хейла Боппа

И пожалуй самым большим астрономическим разочарованием 2013 года стала комета ISON (С/2012 S1), двигаясь по параболической траектории (e=1) из самых окраин солнечной системы, небесное тело буквально развалилось при прохождении своего перигелия.

Моделирование истории изменения орбиты нашей старой знакомой кометы Галлея, показало, что она тоже пришла в солнечную систему из далекого облака Оорта. Гравитационные возмущения планет гигантов, как в случае со многими другими кометами, «прописало» ее в семействе комет Нептуна. Апогелий орбиты кометы едва касается пояса Койпера (35 а.е.), а перигелий проходит ближе чем Венера в 88млн км от Солнца. В следующий раз комета вернется к перигелию в 2061 году.

В заключение хотел бы вспомнить слова Марка Твена, как и я родившегося в год появления кометы Галлея (хоть и разницей в 150 лет): «Я пришёл в этот мир с кометой и уйду тоже с ней, когда она прилетит в следующем году» (с) 1909г. Мистер Твен действительно ушел в 1910, а вместе с ним Лев Толстой и известный итальянский астроном Скиапарелли. Согласитесь, не самая скучная компания для путешествия по солнечной системе.

Читателям же я искренне желаю дожить до того знаменательного времени, и пускай никакие техногенные катастрофы или смерть кумиров не испортят вашего впечатления от восхищения красотой знаменитой космической странницы.

С древних времен люди стремились раскрыть тайны, которые таит в себе небо. С тех пор как был создан первый телескоп, ученые стали шаг за шагом собирать крупицы знаний, которые скрыты в безграничных просторах космоса. Пришло время узнать, откуда взялись вестники из космоса - кометы и метеориты.

Что такое комета?

Если исследовать значение слова «комета», то мы приходим к его древнегреческому эквиваленту. Буквально оно означает «с длинными волосами». Таким образом, название было дано ввиду строения этого Комета имеет «голову» и длинный «хвост» - своего рода «волосы». Голова кометы состоит из ядра и околоядерных веществ. В состав рыхлого ядра может входить вода, а также газы, такие как метан, аммиак и углекислый газ. Такое же строение имеет комета Чурюмова - Герасименко, открытая 23 октября 1969 года.

Как комету представляли раньше

В древности наши предки благоговели перед ней и выдумывали разные суеверия. Даже сейчас находятся те, кто связывает появление комет с чем-то призрачным и таинственным. Такие люди могут думать, что это странники из другого мира душ. Откуда взялся такой Возможно, все дело в том, что появление этих небесных созданий когда-либо совпало с каким-либо недобрым происшествием.

Однако время шло, и менялось представление о том, что представляют собой малые и большие кометы. К примеру, такой ученый, как Аристотель, исследуя их природу, решил, что это светящийся газ. Через время другой философ по имени Сенека, который жил в Риме, выдвинул предположение, что кометы — это находящиеся на небе тела, перемещающиеся по своим орбитам. Однако по-настоящему продвинуться в их изучении получилось только после создания телескопа. Когда Ньютон открыл закон тяготения, дело пошло вверх.

Нынешние представления о кометах

Сегодня ученые уже установили, что кометы состоят из твердого ядра (от 1 до 20 км в толщину). Из чего состоит ядро кометы? Из смеси замерзшей воды и космической пыли. В 1986 году были сделаны снимки одной из комет. Стало ясно, что ее огненный хвост — это выброс потока газа и пыли, который мы можем наблюдать с земной поверхности. По какой причине происходит этот «огненный» выброс? Если астероид подлетает очень близко к Солнцу, тогда его поверхность накаляется, что приводит к выбросу пыли и газа. Солнечная энергия оказывает давление на твердый материал, из которого состоит комета. В результате этого образуется огненный хвост из пыли. Эти обломки и пыль входят в состав того следа, который мы видим на небе, когда наблюдаем движение комет.

От чего зависит форма кометного хвоста

Сообщение о кометах, представленное ниже, поможет лучше понять, что такое кометы и как они устроены. Они бывают разные — с хвостами всевозможных форм. Все дело в природном составе частиц, из которых состоит тот или иной хвост. Совсем малые частицы быстро улетают от Солнца, а те, что побольше, наоборот, стремятся к звезде. В чем причина? Оказывается, первые движутся, подталкиваемые солнечной энергией, прочь, а на вторые действует гравитационная сила Солнца. В результате действия этих физических законов мы получаем кометы, хвосты которых изогнуты различным образом. Те хвосты, которые в большей степени состоят из газов, будут направляться от звезды, а корпускулярные (состоящие преимущественно из пыли), наоборот, стремиться к Солнцу. Что можно сказать о плотности кометного хвоста? Обычно облачные хвосты могут измеряться миллионами километров, в некоторых случаях сотнями миллионов. Это значит, что в отличие от тела кометы, ее хвост состоит в большей мере из разряженных частиц не имея, практически никакой плотности. Когда астероид приближается к Солнцу, хвост кометы может раздвоиться и приобрести сложную структуру.

Скорость движения частиц в кометном хвосте

Измерить скорость движения в хвосте кометы не так-то легко, так как мы не можем увидеть отдельные частицы. Однако бывают случаи, когда скорость движения вещества в хвосте можно определить. Порой там могут конденсироваться газовые облака. По их движению можно вычислить приблизительную скорость. Так вот, силы, двигающие комету, настолько велики, что скорость может в 100 раз превосходить притяжение Солнца.

Сколько весит комета

Вся масса комет в большей степени зависит от веса головы кометы, а точнее, ее ядра. Предположительно, маленькая комета может весить всего лишь несколько тонн. Тогда как, по прогнозам, большие астероиды могут достигать веса 1 000 000 000 000 тонн.

Что такое метеоры

Иногда какая-то из комет проходит через орбиту Земли, оставляя за собой след из обломков. Когда наша планета проходит на том месте, где была комета, эти обломки и космическая пыль, оставшаяся от нее, с огромной скоростью входят в атмосферу. Эта скорость доходит более чем до 70 километров в секунду. Когда осколки кометы сгорают в атмосфере, мы видим красивый след. Это явление и называют метеорами (или метеоритами).

Возраст комет

Свежие астероиды огромных размеров могут прожить в космосе триллионы лет. Однако кометы, как и любые не могут существовать вечно. Чем чаще они сближаются с Солнцем, тем больше теряют твердого и газообразного веществ, входящих в их состав. «Молодые» кометы могут очень сильно сбрасывать в весе до тех пор, пока на их поверхности не образуется своеобразная защитная корка, которая предотвращает дальнейшее испарение и выгорание. Тем не менее, «молодая» комета стареет, а ядро дряхлеет и теряет свой вес и размеры. Таким образом поверхностная корка приобретает множество морщин, трещин и разломов. Газовые потоки, сгорая, толкают тело кометы вперед и вперед, придавая скорости этой путешественнице.

Комета Галлея

Другая комета, по структуре такая же, как и комета Чурюмова - Герасименко, это астероид, открытый Он понял, что у комет есть длинные эллиптические орбиты, по которым они движутся с большим интервалом времени. Он сопоставил между собой кометы, которые наблюдались с земли в 1531, 1607 и 1682 годах. Оказалось, что это была одна и та же комета, которая двигалась по своей траектории через промежуток времени, равный приблизительно 75 годам. В конце концов ее назвали в честь самого ученого.

Кометы в Солнечной системе

Мы находимся в Солнечной системе. Недалеко от нас было найдено не менее 1000 комет. Их подразделяют на два семейства, а они, в свою очередь, разделены на классы. Чтобы классифицировать кометы, ученые принимают во внимание их особенности: время, за которое они способны пройти весь путь по своей орбите, а также период из обращения. Если взять для примера комету Галлея, упомянутую ранее, то она проходит полный оборот вокруг солнца за меньше чем за 200 лет. Она относится к периодическим кометам. Однако есть те, которые преодолевают весь путь за гораздо меньшие промежутки времени — так называемые короткопериодические кометы. Мы можем не сомневаться в том, что в нашей Солнечной системе существует огромное количество периодических комет, орбиты которых проходят вокруг нашей звезды. Такие небесные тела могут удаляться от центра нашей системы настолько далеко, что оставляют позади Уран, Нептун и Плутон. Иногда они могут очень близко приближаться к планетам, из-за чего меняют меняются их орбиты. В качестве примера можно привести комету Энке.

Информация о кометах: долгопериодические

Траектория движения долгопериодических комет очень отличается от короткопериодических. Они обходят Солнце со всех сторон. К примеру, Хеякутаке и Хейла-Боппа. Последние выглядели очень зрелищно, когда в последний раз приближались к нашей планете. Ученые подсчитали, что в следующий раз с Земли их можно будет увидеть только через тысячи лет. Очень много комет, с долгим периодом движения можно обнаружить на краю нашей Солнечной системы. Еще в середине 20-го века голландский астроном выдвинул предположение о существовании скопления комет. Спустя время было доказано существование кометного облака, которое известно сегодня как «Облако Оорта» и было названо в честь открывшего его ученого. Какое количество комет находится в Облаке Оорта? По некоторым предположениям, не меньше триллиона. Период движения некоторых таких комет может равняться нескольким световым годам. В таком случае, весь свой путь комета преодолеет за 10 000 000 лет!

Фрагменты кометы Шумейкера — Леви 9

Сообщения о кометах со всего мира помогают в их исследовании. Очень интересное и впечатляющее видение могли наблюдать астрономы в 1994 году. Более 20 осколков, оставшихся от кометы Шумейкера — Леви 9 с сумасшедшей скоростью (приблизительно 200 000 километров в час) столкнулись с Юпитером. Астероиды влетели в атмосферу планеты со вспышками и огромными взрывами. Раскаленный газ повлиял на образование очень больших огненных сфер. Температура, до которой разогрелись химические элементы, в несколько раз превысила температуру, которая фиксируется на поверхности Солнца. После чего в телескопы можно было увидеть очень высокий столб газа. Его высота достигла огромных размеров — 3200 километров.

Комета Биэлы — двойная комета

Как мы уже узнали, существует множество доказательств того, что кометы со временем разрушаются. Из-за этого они теряют свою яркость и красоту. Можно рассмотреть только один пример подобного случая — кометы Биэлы. Первый раз ее обнаружили в 1772 году. Однако впоследствии ее не раз замечали снова в 1815 году, после - в 1826 и в 1832. Когда ее наблюдали в 1845 году, оказалось, что комета выглядит гораздо большей, чем ранее. Полгода спустя выяснилось, что это была не одна, а целых две кометы, которые шли рядом друг с другом. Что же произошло? Астрономы установили, что год тому назад астероид Биэлы раскололся надвое. В последний раз ученые зарегистрировали появление этой чудо-кометы. Одна часть ее была значительно ярче другой. Больше ее никогда не видели. Однако через время не раз бросался в глаза метеоритный поток, орбита которого точно совпадала с орбитой кометы Биэлы. Этот случай доказал, что кометы способны разрушаться с течением времени.

Что происходит при столкновении

Для нашей планеты встреча с этими небесными телами не предвещает ничего доброго. Большой обломок кометы или метеорит размером приблизительно около 100 метров взорвался высоко в атмосфере в июне 1908 года. В результате этой катастрофы погибло немало северных оленей и было повалено две тысячи километров тайги. Что произошло бы, если бы такая глыба разорвалась над большим городом, таким как Нью-Йорк или Москва? Это стоило бы жизни миллионам людей. А что бы случилось, если бы в Землю попала комета, диаметр которой несколько километров? Как говорилось выше, в середине июля 1994 была «обстреляна» обломками кометы Шумейкера — Леви 9. Миллионы ученых наблюдали за происходящим. Чем бы закончилось для нашей планеты такое столкновение?

Кометы и Земля — представления ученых

Информация о кометах, известная ученым, сеет в их сердцах страх. Астрономы и аналитики с ужасом рисуют в своих умах страшные картины - столкновение с кометой. Когда астероид влетит в атмосферу, это вызовет разрушения внутри космического тела. Оно с оглушительным звуком взорвется, и на Земле можно будет наблюдать столб из метеоритных обломков — пыли и камней. Небо охватит огненно-красное зарево. На Земле не останется никакой растительности, так как из-за взрыва и осколков будут уничтожены все леса, поля и луга. Из-за того, что атмосфера станет непроницаемой для солнечных лучей, на резко станет холодно, а растения не смогут выполнять роль фотосинтеза. Таким образом нарушатся циклы питания морских обитателей. Находясь долгое время без пищи, многие из них погибнут. Все вышеперечисленные события повлияют и на природные циклы. Повсеместные кислотные дожди пагубно скажутся на озоновом слое, так что дышать на нашей планете станет невозможным. Что будет, если комета упадет в один из океанов? Тогда это может привести к губительным экологическим бедствиям: образованию торнадо и цунами. Отличие будет только в том, что эти катаклизмы будут гораздо больших масштабов, чем те, что мы могли ощутить на себе за несколько тысяч лет истории человечества. Огромные волны в сотни или тысячи метров сметут все на своем пути. От поселков и городов ничего не останется.

"Переживать не стоит"

Другие ученые, наоборот, говорят, что нет необходимости переживать о подобных катаклизмах. По их утверждениям, если Земля и приблизится близко к небесному астероиду, то это приведет только лишь к освещению неба и метеоритному дождю. Стоит ли переживать о будущем нашей планеты? Есть ли вероятность того, что нас когда-либо встретит летящая комета?

Падение кометы. Стоит ли бояться

Можно ли доверять всему, что представляют ученые? Не стоит забывать, что вся информация о кометах, записанная выше — всего лишь теоретические предположения, которые невозможно проверить. Конечно, подобные фантазии могут сеять панику в сердцах людей, однако вероятность того, что на Земле когда-нибудь произойдет нечто подобное, ничтожно мала. Ученые, которые исследуют нашу Солнечную систему, восхищаются тем, насколько все продуманно в ее устройстве. Метеоритам и кометам трудно добраться до нашей планеты, поскольку она защищена гигантским щитом. Планета Юпитер, ввиду ее размеров, обладает огромной гравитацией. Поэтому нередко защищает нашу Землю от пролетающих мимо астероидов и остатков комет. То, в каком месте расположена наша планета, наводит многих на мысль, что все устройство было заранее продумано и сконструировано. А если это так, а вы не ревностный атеист, тогда можете спать спокойно, ведь Создатель несомненно сохранит Землю для той цели, для которой ее сотворил.

Названия самых известных

Сообщение о кометах от разных ученых со всего мира составляют огромную базу информации о космических телах. Среди особенно известных можно выделить несколько. Например, комета Чурюмова - Герасименко. Кроме того, в этой статье мы могли познакомиться с кометой Фумейкера — Леви 9 и и Галлея. Кроме них, известна не только исследователям неба, но и любителям комета Садулаева. В этой статье мы постарались предоставить наиболее полную и проверенную информацию о кометах, их строении и контакте с другими небесными телами. Однако, как невозможно объять все просторы космоса, так не получится описать или перечислить все известные на данный момент кометы. Краткая информация о кометах Солнечной системы представлена на иллюстрации ниже.

Исследования неба

Знания ученых, конечно же, не стоят на месте. То, что мы знаем сейчас, не было известно нам каких-то 100 или даже 10 лет назад. Мы можем быть уверены, что неутомимое желание человека познавать просторы космоса и дальше будет толкать его на попытки понять строение небесных тел: метеоритов, комет, астероидов, планет, звезд и других более мощных объектов. Сейчас мы проникли в такие просторы космоса, что размышление над его необъятностью и непознаваемостью повергает в трепет. Многие согласны, что все это не могло появиться само по себе и без цели. У такой сложной конструкции должно быть намерение. Однако многие вопросы связанные со структурой космоса, так и остаются неотвеченными. Кажется, чем больше мы узнаем, тем больше появляется причин исследовать дальше. По сути, чем больше мы приобретаем информации, тем больше понимаем, что плохо знаем нашу Солнечную систему, нашу Галактику, и тем более Вселенную. Однако все это не останавливает астрономов, и они продолжают и дальше биться над загадками бытия. Каждая летящая поблизости комета представляет для них особый интерес.

Компьютерная программа “Space Engine”

К счастью, сегодня исследовать Вселенную могут не только астрономы, но и обычные люди, любознательность которых побуждает их к этому. Не так давно была выпущена программа для компьютеров “Space Engine”. Она поддерживается большинством современных компьютеров среднего класса. Ее можно совершенно бесплатно скачать и установить, воспользовавшись поиском в интернете. Благодаря этой программе информация о кометах для детей будет также весьма интересна. В ней представлена модель всей Вселенной, в том числе всех комет и небесных тел, которые сегодня известны современным ученым. Чтобы найти интересующий нас космический объект, например, комету, можно воспользоваться встроенным в систему ориентированным поиском. К примеру, вам нужна комета Чурюмова - Герасименко. Для того чтобы ее найти, необходимо ввести ее порядковый номер 67 Р. Если же вас интересует другой объект, например, комета Садулаева. Тогда вы можете попробовать ввести ее название латиницей или же ввести ее специальный номер. Благодаря этой программе вы сможете больше узнать про космические кометы.

ПЛАН

Введение

1. Астероиды

2. Метеориты

3. Мелкие осколки

5. Поиск планет в Солнечной системе

Литература

Введение

В Солнечной системе кроме больших планет и их спутников движется множество так называемых малых тел: астероидов, комет и метеоритов. Малые тела Солнечной системы имеют размеры от сотен микрон до сотен километров.

Астероиды. С точки зрения физики астероиды или, как их еще называют, малые планеты - это плотные и прочные тела. По составу и свойствам их можно условно разделить на три группы: каменные, железокаменные и железные. Астероид является холодным телом. Но он, как, например, и Луна, отражает солнечный свет, и поэтому мы можем наблюдать его в виде звездообразного объекта. Отсюда и происходит название "астероид", что в переводе с греческого означает звездообразный. Так как астероиды движутся вокруг Солнца, то их положение по отношению к звездам постоянно и довольно быстро меняется. По этому первоначальному признаку наблюдатели и открывают астероиды.

Кометы, или "хвостатые звезды", известны с незапамятных времен. Комета - это сложное физическое явление, которое кратко можно описать с помощью нескольких понятий. Ядро кометы представляет собой смесь или, как говорят, конгломерат пылевых частиц, водяного льда и замерзших газов. Отношение содержания пыли к газу в кометных ядрах составляет примерно 1:3. Размеры кометных ядер, по оценке ученых, заключены в интервале от 1 до 100 км. Сейчас дискутируется возможность существования как более мелких, так и более крупных ядер. Известные короткопериодические кометы имеют ядра размером от 2 до 10 км. Размер же ядра ярчайшей кометы Хейли-Боппа, которая наблюдалась невооруженным глазом в 1996 году, оценивается в 40 км.

Метеороид – это небольшое тело, обращающееся вокруг Солнца. Метеор – это метеороид, влетевший в атмосферу планеты и раскалившийся до блеска. А если его остаток упал на поверхность планеты, его называют метеоритом. Метеорит считают «упавшим», если есть очевидцы, наблюдавшие его полет в атмосфере; в противном случае его называют «найденным».

Рассмотрим выше указанные малые тела Солнечной системы более подробно.

1. Астероиды

Эти космические тела отличаются от планет прежде всего своими размерами. Так, самая большая из маленьких планет Церера имеет в поперечнике 995 км; следующая за ней (по размеру): Палада-560 км, Хигея - 380 км, Психея - 240 км и т.д. Для сравнения можно указать, что наименьшая из больших планет Меркурий имеет диаметр 4878 км, т.е. в 5 раз превосходит - поперечник Цереры, а массы их различаются во многие сотни раз.

Общее число малых планет, доступных наблюдению современными телескопами, определяется в 40 тыс., но общая их масса в 1 тыс. раз меньше массы Земли.

Движение малых планет вокруг Солнца происходит по эллиптическим орбитам, но более вытянутым (средний эксцентриситет орбит у них 0,51), чем у больших планет, а наклон орбитальных плоскостей к эклептике у них больше, чем у больших планет (средний угол 9,54). Основная масса планет вращается вокруг Солнца между орбитами Марса и Юпитера, образуя так называемый пояс астероидов. Но имеются и малые планеты, орбиты которых располагаются ближе к Солнцу, чем орбита Меркурия. Самые же далекие находятся за Юпитером и даже за Сатурном.

Исследователи космоса высказывают различные соображения о причине большой концентрации астероидов в сравнительно узком пространстве межпланетной среды между орбитами Марса и Юпитера. Одной из наиболее распространенных гипотез происхождения тел пояса астероидов является представление о разрушении мифической планеты Фаэтон. Сама по себе идея о существовании планеты поддерживается многими учеными и даже как будто подкреплена математическими расчетами. Однако необъяснимой остается причина разрушения планеты. Высказываются различные предположения. Одни исследователи считают, что разрушение Фаэтона произошло вследствии его столкновения с каким-то крупным телом. По мнению других, причинами распада планеты были взрывные процессы в ее недрах. В настоящее время проблема происхождения тел астероидного пояса входит составным элементом в обширную программу исследований космоса на международном и национальных уровнях.

Среди малых планет выделяется своеобразная группа тел, орбиты которых пересекаются с орбитой Земли, а следовательно, имеется потенциальная возможность их столкновения с нею. Планеты этой группы стали называть Apollo object, или просто Apollo (Wetherill, 1979). Впервые о существовании Apollo стало известно с 30-х годов текущего столетия. В 1932 г. был обнаружен астероид. Его назвали

Apollo 1932 HA. Но он не возбудил особого интереса, хотя его название стало нарицательным для всех астероидов, пересекающих земную орбиту.

В 1937 г. космическое тело с поперечником приблизительно в 1 км прошло в 800 тыс. км от Земли и в двукратном расстоянии от Луны. Впоследствии его назвали Гермес. На сегодняшний день выявлено 31 такое тело, и каждое из них получило собственное название. Размеры их поперечников колеблются от 1 до 8 км, а наклон орбитальных плоскостей к эклиптике находиться в пределах от 1 до 68. Пять из них вращаются на орбитах между Землей и Марсом, а остальные 26 - между Марсом и Юпитером (Wetherill, 1979). Полагают, что из 40 тыс. Малых планет астероидного пояса с поперечником более 1 км может оказаться несколько сот Apollo. Поэтому столкновение таких небесных тел с Землей вполне вероятно, но через весьма длительные интервалы времени.

Можно полагать, что раз в столетие одно из таких космических тел может пройти вблизи Земли на расстоянии меньше, чем от нас до Луны, а раз за 250 тыс. лет может произойти столкновение его с нашей планетой. Удар такого тела выделяет энергию равную 10 тыс. Водородных бомб каждая мощностью 10 Мт. При этом должен образоваться кратер диаметром около 20 км. Но такие случаи редки и за человеческую историю неизвестны. Гермес относится к астероидам III класса, а ведь много таких тел и более крупного размера - II и I классов. Удар при столкновении их с Землей, естественно, будет еще более значительным.

Когда в 1781 г. был открыт Уран его средняя гелиоцентричекое 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 поиск зодиакальных созвездий на 24 участка и распределили между собой для тщательных исследований. Но не успели они поступить к систематическим розыскам, как 1-го января 1871г. итальянский астроном Дж. Пиации (1746-1826) обнаружил в телескоп звездообразный объект седьмой звездной величины, медленно перемещавшийся по созвездию Тельца. Вычисленная К. Гаусом (1777-1855) орбита объекта оказалась планетой, 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 (8m) , названную Палладой (а=2,77 а.е., е=0,235). 2-го сентября 1804 г. была открыта третья планета, Юнона (а=2,67 а.е.), а 29 марта 1807 г.- 4, Веста (а=2,36 а.е.). 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. «астр» - 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 точечные, а след движущегося астероида - в виде небольшой черточки. Фотографические методы привели к резкому увеличению открытий астероидов. Особенно интенсивные исследования малых планет проводятся сейчас в Институте теоретической астрономии (в Петербурге) и в Крымской астрофизической обсерватории Академии наук России.

Астероидам, орбиты которых надежно определены, присваивают имя и порядковый номер. Таких астероидов сейчас известно свыше 3500, но в Солнечной системе значительно больше.

Из указанного числа известных астероидов астрономы Крымской астрофизической обсерватории открыли около 550, увековечив в их названиях имена известных людей.

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.

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 Землейна расстоянии от 6 млн. 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. Гидальго же в афелии уходит за орбиту Сатурна. Но Гидальго не является исключением. За последние годы открыто около 10 астероидов, перигелии которых расположены вблизи орбит планет земной группы, а афелии - вблизи орбит Юпитера. Такие орбиты характерны для комет семейства Юпитера и указывают на возможное общее происхождение астероидов и комет.

В 1977 г. обнаружен уникальный астероид, который обращается вокруг Солнца по орбите с большой полуосью а=13,70 а.е. и эксцентриситетом е=0,38, так что в перигелии (q=8,49 а.е.) он заходит внутрь орбиты Сатурна, а в афелии (Q=18,91 а.е.) приближается к орбите Урана. Он назван Хироном. По-видимому, существуют и другие подобные далекие астероиды, поиски которых продолжаются.

Наша планетарная система состоит не только из Солнца и окружающих его планет. Существует еще огромное количество объектов, вращающихся по своим орбитам, но обладающих гораздо меньшими размерами, чтобы дать им полноценный планетарный статус. Для таких объектов в 2006 году Международный астрономический союз ввел термин «малое тело Солнечной системы». К ним причисляют межпланетное вещество (газ и пыль), астероиды, метеориты, кометы и карликовые планеты.

Пояс астероидов

Название этого загадочного места Солнечной системы - главный пояс астероидов - ввел в середине XIX века немецкий ученый-просветитель Александр фон Гумбольдт. Суммарная масса скопления летающих скал диаметром от метра до сотен километров равна примерно 4 % лунной массы, причем больше ее половины заключено в четырех крупнейших телах: Церере, Палладе, Весте и Гигее. Их средний диаметр близок к 400 км, а самое огромное из них - Цереру - можно даже считать настоящей карликовой планетой (ее диаметр более 950 км, а масса превосходит суммарную массу Паллады и Весты). Однако подавляющее число из многих миллионов астероидов главного пояса значительно меньше по величине, они составляют в диаметре всего лишь десятки метров.

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.

Астрономы-планетологи до сих пор спорят о причинах появления главного астероидного пояса, но в большинстве сходятся во мнении, что определяющую роль сыграло чудовищное тяготение Юпитера, то ли мешавшее сформироваться полноценной планете, то ли, наоборот, разорвавшее ее на части, множественные столкновения которых и привели к сегодняшней картине этого орбитального роя астероидов.

В итоге множество астероидов распалось на более мелкие фрагменты. Основная их часть была выброшена силами гравитации на окраины Солнечной системы либо перешла на очень вытянутые орбиты, двигаясь по которым (и возвращаясь во внутреннюю часть Солнечной системы) они сталкивались с планетами земной группы во время эпохи поздней тяжелой бомбардировки, около 3,5 млрд лет назад. Это объясняет низкую плотность сегодняшнего состояния пояса астероидов. Столкновения между астероидами происходят постоянно даже с учетом разреженности современного астероидного пояса, что формирует множество астероидных семейств с похожими орбитами и химическим строением.

Группы астероидов

Среди астероидов выделяют околоземные амуры и аполлоны (названные так в честь самых известных своих представителей - астероидов Амура и Аполлона). Орбиты амуров находятся полностью за пределами земной орбиты, траектория движения аполлонов пересекает земную с внешней стороны.

Изучение малых тел

Крупнейшие представители главного пояса астероидов - Церера, Паллада, Юнона и Веста - были открыты в начале XIX века, а Астрея и Геба - в середине. В отличие от других планет, даже в самые сильные телескопы того времени все они выглядели как точки света, неотличимые от обычных звезд в отсутствие движения. Поэтому новые небесные тела стали считать отдельным классом звездоподобных объектов.

Новый этап изучения астероидов начался с применения в 1891 году метода астрофотографии, заключающегося в съемке с долгой экспозицией, так что движущиеся слабовидимые тела оставляют четкие светлые линии. С помощью астрофотографии за последующие три десятилетия было обнаружено свыше тысячи астероидов, а сегодня их число составляет около 300 тыс. и продолжает расти, причем современные системы поиска новых астероидов позволяют выявлять их автоматически, практически без участия человека. Самое пристальное внимание уделяется в первую очередь крупным объектам, способным вторгнуться в земную атмосферу вместе с некоторыми кометами и метеороидами.

Строение и состав астероидов

Эволюция крупнейших астероидов пояса включала процесс гравитационного разделения, когда они испытывали нагревание, приводившее к плавлению их силикатного вещества с выделением металлических ядер и более легких силикатных оболочек. Так, у крупных астероидов возникла даже своеобразная базальтовая кора, совсем как у внутренних планет земной группы.

Теория возникновения главного пояса астероидов предполагает, что вначале население пояса должно было включать немало крупных объектов, в которых происходила дифференциация внутреннего строения. Подобные астероиды могли бы иметь все признаки малых планет вместе с корой и мантией из базальтовых пород. Соответственно, в последующем более половины фрагментов крупных тел должны были бы состоять из базальта. Тем не менее базальтовые тела почти не встречаются в главном поясе. Одно время даже считалось, что практически все базальтовые астероиды представляют собой осколки коры Весты, однако более подробные исследования показали различие в их химическом составе, что указывает на их отдельное
происхождение.

Интересно, что когда главный пояс находился в стадии формирования, в нем возникла так называемая снеговая линия, в пределах которой поверхность астероидов не нагревалась выше температуры таяния льда. Поэтому на астероидах, образовавшихся вне этой линии, смог возникнуть водяной лед, что привело к появлению космических айсбергов с большим содержанием льда.

Подобные соображения подтвердило открытие новых разновидностей обитателей главного пояса астероидов в виде сравнительно небольших комет, населяющих внешнюю часть пояса далеко за пределами снеговой линии. Может быть, именно эти «снежные астероиды» стали источниками воды (и следовательно, жизни) в земных океанах, попав на нашу планету во время кометной бомбардировки. Данную гипотезу косвенно подтверждает и разница в изотопном составе комет, прилетающих с далеких окраин Солнечной системы, с распределением изотопов в воде земной гидросферы. В то же время изотопный состав небольших комет, располагающихся во внешней части главного пояса астероидов, вполне схож с земным, стало быть, можно предположить, что эти астероиды были источниками земной воды.

Между составом астероида и его расстоянием от Солнца можно проследить вполне определенную зависимость. Например, каменные силикатные астероиды расположены намного ближе к светилу, чем углеродно-глинистые, содержащие следы воды в связанном состоянии и даже обычный водяной лед. У близких к Солнцу астероидов также более высокая отражательная способность, чем у центральных и периферийных. Астрономы объясняют это воздействием солнечной радиации, «выдувавшей» более легкие элементы, например воду и газы, на периферию. Таким образом, водяной лед сконденсировался на астероидах внешней области главного пояса.

Классификация астероидов

Из основных характеристик астероидов стоит упомянуть показатели их цветности, отражательной способности поверхности и характеристики спектра отраженного солнечного света. Изначально эта классификация определяла только три основных класса астероидов:

• класс C - углеродные, 75 % известных астероидов;
• класс S - силикатные, 17 % известных астероидов;
• класс M - металлические, большинство остальных.

Этот список был позже расширен, и число классов продолжает расти по мере изучения астероидов.

Относительно высокая концентрация крупных и средних тел в центральной области главного пояса предполагает возможность их довольно частых, по астрономическим меркам, сокрушительных столкновений, происходящих не реже чем раз в десятки миллионолетий. При этом идет их дробление на отдельные фрагменты различных размеров. Впрочем, если астероиды встречаются на сравнительно небольших скоростях, возможен обратный процесс их «слипания», когда они объединяются в одно более крупное тело. В современную астрономическую эпоху, несомненно, доминируют дробление и рассеивание частей астероидов, но 4 млрд лет назад именно процессы укрупнения привели к образованию планет Солнечной системы.

С тех пор дробление астероидных фрагментов с превращением их в метеороиды полностью изменило внешний вид главного пояса астероидов, наполнив его обширными шлейфами мельчайших крупинок и пыли из микрочастиц радиусом в несколько сотен микрометров. Последствия подобного дробления, «перемеливания» и перемешивания с добавками, кроме астероидной, еще и пыли, выбрасываемой кометами, вызывают явление зодиакального света (слабое послезакатное и предрассветное свечение, наблюдаемое в плоскости эклиптики, имеющее вид расплывчатого треугольника).

Углеродные астероиды . Подобные тела составляют более трех четвертей населения главного пояса и содержат большой процент элементарных углеродных соединений. Их количество особенно велико во внешних районах главного пояса. Внешне углеродистые астероиды имеют тусклый темно-красный оттенок, и их довольно трудно обнаружить. Видимо, главный пояс астероидов содержит довольно много таких тел, которые можно найти по излучению в невидимом инфракрасном диапазоне из-за наличия в них воды. Крупнейший представитель углеродистых астероидов - Гигея.

Силикатные астероиды . Довольно распространенный класс астероидов - силикатные тела класса S, группирующиеся во внутренней части пояса. Их поверхность покрыта различными силикатами и некоторыми металлами, в основном железом и магнием, при полном отсутствии углеродных соединений. Все это результат значительных изменений, вызванных плавлением и разделением веществ.

Металлические астероиды . Так еще называют метеороиды класса M главного пояса. Они богаты никелем и железом. Их около 10 % всех тел. Имея умеренную отражательную способность, эти объекты могут быть частями металлических ядер астероидов, вроде Цереры, возникших при формировании Солнечной системы и разрушенных во взаимных столкновениях.

Поскольку кинетическая энергия столкновения астероидов способна достигать весьма существенных величин, их фрагменты могут разноситься по всей Солнечной системе, попадая и в атмосферу нашей планеты. Сегодня насчитываются десятки тысяч всяческих метеоритов, из которых практически все (99,8 %) прилетели из главного пояса астероидов.

Новый источник ресурсов

В задачах колонизации Солнечной системы астероидам отводится важная роль источника сырья для строительства и промышленного производства. Предполагается даже организовать транспортировку наиболее ценных астероидов на земную орбиту, где к тому времени будут работать космические металлургические предприятия. Астероиды главного пояса могут быть ценными источниками водяного льда, из которого возможно получение кислорода для дыхания и водорода как топлива. Ну и конечно же, космические геологи будущего надеются найти под тонкой коркой спекшихся базальтов разные редкие минералы и металлы, включая никель, железо, кобальт, титан, платину, молибден, родий и др.

Астероиды - практически неисчерпаемые источники ресурсов, всего лишь одно железоникелевое тело класса M километрового диаметра может содержать пару миллиардов тонн руды, в несколько раз превышая годовой объем добычи ископаемого на Земле. Еще более перспективно расположение металлургического производства в космосе с вакуумной плавкой и переплавом различной продукции космической инфраструктуры, необходимой для дальнейшего исследования и освоения ближнего и в перспективе дальнего космоса.

Церера

Церера была открыта в ночь на 1 января 1801 года итальянским астрономом Джузеппе Пиацци. Первоначально считалась планетой, а затем в течение двух столетий просто крупным астероидом. Окончательно была классифицирована как карликовая планета и названа в честь древнеримской богини плодородия и покровительницы Сицилии.

Веста

Тысячи маленьких небесных тел-астероидов бороздят просторы Солнечной системы. Они имеют неправильную осколочную форму, однако при этом могут достигать 500 км в диаметре, как Веста.

Веста - четвертый по времени открытия астероид (1807 год) и самый яркий из всех. В моменты наибольшего сближения с Землей Веста светит, как звезда 5-й величины. На темном небе ее можно разглядеть невооруженным глазом.

По размеру среди астероидов Веста - вторая после Паллады, поскольку в новой классификации из-за правильной шарообразной формы Цереру ученые отнесли не к астероидам, а к карликовым планетам. Если бы асимметрия Весты была меньше, этот астероид также записали бы в карлики.

В 2011 -2012 годах космический аппарат Dawn работал на орбите вокруг Весты и передал на Землю ее подробные снимки. Кратеры на них названы именами весталок - жриц римской богини Весты, чье имя носит астероид.

8890