Пояс астероидов
«Природа не терпит пустоты» — это изречение во все времена воспринималось как истина, не требующая доказательств. Легко представить себе удивление астрономов, когда после появления коперникианской системы мира между орбитами Марса и Юпитера был обнаружен... неестественный разрыв.
В самом деле, среднее расстояние между орбитами Меркурия и Венеры составляет 50 млн км, между орбитами Венеры и Земли — 41 млн км, между орбитами Земли и Марса — 78 млн км, а дальше до орбиты Юпитера простирается «пустая зона», в семь раз более широкая — 550 млн км! На нее еще в 1596 году обратил внимание великий «законодатель неба» Иоганн Кеплер. В свей книге «Тайны космографии» он высказал догадку, что в этом промежутке должна находиться неизвестная планета. Обширная область мирового пространства, считал он, не может быть пустой.
13 марта 1781 года Уильям Гершель неожиданно открывает далекий Уран. Его расстояние от Солнца оказалось очень близким к тому, которое получилось по формуле, предложенной Тициусом. Теперь уже можно было не сомневаться в том, что правило Тициуса— Боде отражает некоторые закономерности в строении нашей планетной системы. А это означало, что между орбитами Марса и Юпитера действительно должна существовать неизвестная планета с радиусом орбиты, близким к 2,8 а. е. Следовало заняться ее поисками. Для этого была образована группа из 24 астрономов, получившая шутливое название «отряд небесной полиции».
1 января 1801 года, когда на Земле встречали первый Новый год XIX столетия, итальянский астроном Джузеппе Пиацци (1746—1826) был не в кругу друзей за праздничным столом, а у телескопа. Он уже давно занимался составлением нового звездного каталога и в ту памятную ночь наблюдал звезды и зодиакальном созвездии Тельца.
На следующую ночь астроном заметил, что одна из звезд, отмеченных им накануне, заметно переместились к западу. Следовательно, это была не звезда, а какое-то небесное тело, принадлежащее нашей Солнечной системе.
Шесть недель следил Пиацци за странным объектом. У него не было ни заметного диска, которым должна обладать планета, пи туманного вида, характерного для комет... Но тут наблюдения были прерваны болезнью, а когда Пиацци выздоровел, он уже не смог отыскать свой объект среди множества звезд и, казалось, потерял его навсегда.
На помощь пришел Карл Таусс (1777—1855), ставший впоследствии знаменитым математиком. Он разработал новый точный способ определения орбит небесных тел (планет, комет) всего по трем наблюдениям и вычислил орбиту затерявшегося объекта. Судя по круговому характеру орбиты, это была какая-то планета. По самое интересное заключалось в том, что двигалась она между орбитами Марса и Юпитера, то есть как раз гам, где ее недоставало. Ее среднее расстояние от Солнца составляло 2,8 а. е., что находилось в полном согласии с правилом Тицмуса— Боле. Теперь никто не сомневался, что это была именно искомая планета. Гаусс вычислил дальнейший видимый путь новой планеты среди звезд. Согласно вычислениям получалось, что долгое время она будет скрываться в солнечных лучах и лишь осенью 1801 года снова станет видна.
Вторично она была обнаружена 7 декабря 1801 года.
Новая планета получила имя Цереры — древнеримской богини плодородия и земледелия, считавшейся покровительницей Сицилии. Но Церера слишком мала, о чем свидетельствует слабость ее блеска. Даже в периоды сближений с Землей ее нельзя было увидеть без телескопа, а ее диск не удается рассмотреть в самые лучшие телескопы. Словом, Церера обманула надежды астрономов. Они искали большую планету, а от крыл и малую.
Немецкий врач и астроном Генрих Вильгельм Ольберс (1758— 1840) внимательно следил за движением Цереры и 28 марта 1802 года недалеко от нее заметил еще одну слабую незнакомую звездочку. Так была открыта еще одна малая планета - Паллада, которая двигалась по орбите, сходной с орбитой Цереры. «А появляются ли они обломками более крупной планеты?» — предположил астроном. И он решил проверить свою гипотезу.
Если между Марсом и Юпитером действительно существовала планета, распавшаяся па куски, то по законам небесной механики ее обломки время от времени должны проходить через точку, где некогда произошла катастрофа. Произведя расчеты. Ольберс принял решение искать их не по всему небу, а б окрестностях двух диаметрально противоположных точек небесной сферы: в созвездии Девы и в созвездии Кита.
Третья малая планета действительно была открыта в созвездии Кита. Ее нашел 1 сентября 1804 года Карл Людвиг Гардинг (1765— 1834), наблюдавшим и обсерватории Иоганна Шрётера в Лилиентале, близ Времена. Планету посвятили римской богине Юноне. Сам же Ольберс три года вел поиски в созвездии Девы. 29 марта 1807 года они увенчались успехом: была открыта четвертая малая планета — Веста. Это единственная из всех малых планет, которую в периоды сближения с Землей можно наблюдать невооруженным глазом, как слабую звезду шестой звездной величины.
Во второй половине XIX пека астероиды стали открывать ежегодно, а к 1890-му в каталоге их насчитывалось уже более 300!
В 1891 году 28-летний немецкий астроном, профессор Гейдельбергского университета Макс Вольф (1863—1932) для поисков карликовых планеток впервые применил фотографию. Фотографирование довольно широкой полосы звездного неба, тянущейся вдоль эклиптики, производилось с помощью телескопа-рефрактора. В результате звезды получались па пластинке точками. Астероид же за время длительной экспозиции (выдержки) успевал заметно сместиться и получался в виде короткого штриха (с развитием фотографического метода наблюдений стали изготовлять специальные телескопы-астрографы. По длине и направлению штриха можно было приблизительно определить, куда и с какой скоростью движется астероид, где его следует искать в ближайшие ночи. В том же 1891 году Вольф открыл фотографическим методом первый астероид — Бруцию. В каталоге он числится под номером 323. До этого с помощью визуальных телескопических наблюдений было открыто 322 астероида. Всего же визуально удалось открыть 343 новых астероида.
С применением фотографии открытия астероидов посыпались буквально как из рога изобилия. Большинство из них (около 98%) движутся между орбитами Марса и Юпитера. Здесь они образуют своеобразный пояс астероидов. Вследствие притяжения больших планет, особенно Юпитера, орбиты астероидов подвержены хотя и медленным, но постоянным изменениям. Поэтому их траектории представляют собой, вообще говоря, незамкнутые витки, лежащие друг около друга. Но при тесных сближениях с планетами орбиты астероидов могут меняться почти непредсказуемо.
Все известные нам астероиды движутся вокруг Солнца в ту же сторону, что и большие планеты, то есть против часовой стрелки (при наблюдении со стороны северного полюса эклиптики). И хотя их орбиты более вытянуты, нежели орбиты больших планет, большинство астероидов обращается по орбитам, мало отличающимся от круговых. Большие планеты, как известно, движутся почти в одной плоскости. Лишь у Меркурия и Плутона наклоны орбит равны 7 и 17 градусам соответственно.
У астероидов среднее значение наклонов их орбит к плоскости эклиптики около 10 градусов. В отдельных же случаях, как, например, у Бетулии (№ 1580), наклон орбиты достигает 52 градусов. Даже у такой крупной малой планеты, как Пал лада (№ 2), наклон орбиты составляет около 35 градусов. Отсюда можно сделать вывод, что пояс астероидов представляет собой вовсе не кольцо, а огромный тор (баранку), заполненный астероидами разных размеров. И хотя они движутся в одну и ту же сторону (со скоростями порядка 20 км/с), но по слегка различным направлениям, что неизбежно приводит к столкновениям астероидов и их дроблению на более мелкие фрагменты, а иногда даже к самым настоящим катастрофам. Не случайно астрономы называют пояс астероидов каменоломней Солнечной системы.
В феврале 1906 года Макс Вольф открыл необычный астероид № 588 Ахилл. Его необычность состоит в том, что он обращается вокруг Солнца почти по орбите Юпитера. Этот астероид «пристроился» вблизи одной из так называемых вибрационных точек Юпитера, расположенных на одинаковом расстоянии от Солнца и от Юпитера. Позже вблизи этих точек — ловушек полей тяготения Солнца и Юпитера — были открыты и другие малые планеты. Вес они получили названия в честь героев Троянской войны («греки» и «троянцы»), и поэтому в астрономической литературе их называют «троянцами». Астероиды-«греки» опережают Юпитер на 60 градусов, а астероиды-«троянцы» следуют на таком же угловом расстоянии позади планеты-гиганта. Другими словами, расположение этих астероидов в пространство таково, что вместе с Солнцем и Юпитером они постоянно образуют два равносторонних треугольника.
В астрономической литературе эти точки называются еще точками Лагранжа. Дело в том, что еще задолго до открытия первых астероидов, во второй половине XVIII века, знаменитый французский математик, механик и астроном Жозеф Луи де Лагранж (1736-1813) математически доказал, что в системе трех гравитирующих тел (Солнце—планета—астероид) существует пять точек, в которых силы, действующие па малое небесное тело, уравновешиваются. В двух из этих точек, расположенных па орбите планеты и образующих с Солнцем и планетой два равносторонних треугольника, положение астероида является устойчивым. Сам Лагранж не верил, что нечто подобное существует в природе, но природа оказалась более многообразной, чем думал ученый.
Малые планеты Цецера, Паллада и Веста, открытые первыми, оказались и самыми крупными. Их диаметры — 1025, 608 и 538 км соответственно. Только 30 планеток имеют средине поперечники более 200 км, а размеры преобладающего большинства не более одного километра. По оценкам специалистов, астероидов с поперечником до 100 метров — около 300 тыс.
Итак, «охотясь» за астероидами, астрономы обнаружили их в окрестностях орбиты Юпитера. А орбита астероида № 944 Гидальго, открытого в октябре 1920 года, оказалась чуть ли не самой большой и очень вытянутой. Так, афелий орбиты Гидальго расположен па таком же расстоянии от Солнца, как Сатурн.
В последние годы были открыты еще более далекие объекты. Орбиты же других астероидов, напротив, заходят внутрь орбиты Марса — они могут приближаться к Земле и к Солнцу. Таким образом, пояс астероидов вовсе не ограничивается орбитами Марса и Юпитера, а простирается в Солнечной системе значительно шире.
|
|
Читайте в рубрике «Малые планеты и астероиды»: |