Солнечная система - Страница 96

Однако заметим, что если изобразить мгновенное распределение всех астероидов Главного пояса, то никаких «щелей» мы не увидим. В любой момент времени астероиды достаточно равномерно заполняют пояс, поскольку, двигаясь по эллиптическим орбитам, они часто пересекают «запретные зоны».

Существует еще один, противоположный, пример гравитационного влияния Юпитера: у внешней границы Главного пояса астероидов есть две узкие «зоны», содержащие избыточное число астероидов. Периоды обращения в них находятся в пропорциях 2:3 и 1:1 с периодом обращения Юпитера. Ясно, что резонанс 1:1 означает, что астероиды движутся практически по орбите Юпитера. Но они не сближаются с гигантской планетой, а держат дистанцию, в среднем равную радиусу орбиты Юпитера. Эти астероиды получили имена героев Троянской войны. Те из них, которые в своем движении по орбите опережают Юпитер, называют «греками», а отстающую группу — «троянцами» (обе группы вместе часто называют «троянцами»). Движение этих малых тел происходит в окрестности «треугольных точек Лагранжа», где при круговом движении уравниваются гравитационные и центробежные силы. Важно, что при небольшом отклонении от положения равновесия возникают силы, стремящиеся вернуть объект на место, т.е. его движение происходит устойчиво.

В отличие от троянцев, которые могли постепенно накопиться в окрестностях точек Лагранжа в ходе длительной столкновительной эволюции астероидов, существуют иные семейства астероидов, скорее всего возникшие в результате относительно недавнего распада крупных родительских тел. Например, это семейство Флоры, включающее около 60 членов. Сейчас астрономы пытаются определить общее число таких семейств, чтобы оценить исходное количество родительских тел.

Астероиды, сближающиеся с Землей

У внутреннего края главного пояса астероидов выделяются группы тел, орбиты которых вытянуты в центральную область Солнечной системы и могут пересекаться с орбитами Марса, Земли, Венеры и даже Меркурия. В первую очередь, это группы Амура, Аполлона и Атона (по именам их крупнейших членов). Орбиты этих астероидов уже не так стабильны, как у членов главного пояса: они быстро эволюционируют под влиянием не только Юпитера, но и планет земной группы. По этой причине астероиды могут переходить из одной группы в другую, а само их деление на вышеназванные группы довольно условно и основано на данных об их современных орбитах. Так, амурцы движутся по эллиптическим орбитам с расстоянием в перигелии не более 1,3 а.е. (но и не менее 1 а.е.). У аполлонцев это расстояние менее 1 а.е., т.е. они проникают внутрь земной орбиты. В то время, как у амурцев и аполлонцев большая полуось орбиты заметно превосходит 1 а.е., у атонцев она менее или порядка этой величины, поэтому они движутся в основном внутри земной орбиты.

Ясно, что аполлонцы и атонцы, пересекая орбиту Земли, создают угрозу столкновения. Существует даже общее название группы малых тел с большими полуосями орбит менее 1,3 а.е. — «объекты, сближающиеся с Землей» (near-Earth object, NEO). К 1 сентября 2006 г. таких объектов было обнаружено 4187. Из них 57 комет и 4130 астероидов (near-Earth asteroid, NEA). Около 1000 из них имеют размер более 1 км. и поэтому представляют потенциальную угрозу для всей биосферы Земли. Хотя в последние годы поиск подобных тел проводится очень активно, ясно, что их общее количество может быть заметно больше: до 1500—2000 размером более 1 км. и до 140000 размером более 100 м. (такие объекты грозят нам локальными катастрофами).

Рис. Итокава.

Один из астероидов, сближающихся с Землей, — 25143 Itokawa — уже изучен весьма подробно: рядом с этим 500-метровым телом в 2005 г. несколько месяцев работал японский зонд «Хаябуса». Дважды (20 и 25 ноября) он садился на поверхность астероида и пытался взять образцы грунта, но уверенности в том, что это удалось, нет. Тем не менее, экспедиция оказалась удачной: детально изучена поверхность астероида, измерена средняя плотность его вещества (2 г/см), альбедо (0,53), период вращения (12 час.), скорость отрыва с поверхности (около 20 см/с). «Хаябуса» должен вернуться на Землю в 2010 г., возможно, с образцами грунта.

О других астероидных поясах

За орбитой Юпитера также существуют астероидоподобные тела. Более того, оказалось, что таких тел очень много на периферии Солнечной системы. (См. об этом также в главах «Солнечная система» и «Плутон».) В 1990-е гг. за орбитой Нептуна обнаружили более 300 астероидоподобных объектов диаметрами от 100 до 800 км. Населенную ими область назвали «поясом Койпера». К 2007 г. их число перевалило за 1000, а диаметр крупнейшего из них (Эрида) оказался 2400 км. По оценкам, количество тел в поясе Койпера может быть не меньше, чем в Главном поясе астероидов. Предположения об этом в разное время высказывались различными астрономами, но свое название новый резервуар малых тел получил в честь известного американского астронома Джерарда Койпера, который в 1951 г. сформулировал гипотезу о том, что за орбитой Нептуна, на расстояниях 30—50 а.е. от Солнца может быть скопище тел, служащих источником короткопериодических комет. Как выяснилось позже, в 1949 г. такое же предположение сделал англичанин Кеннет Эджворт (Edgeworth К.Е., 1880—1972), поэтому в Европе многие предпочитают называть эту область Солнечной системы поясом Эджворта-Койпера.