Глава 13.Малые тела Солнечной системы

Термин «малое тело» введён Международным астрономическим союзом в 2006 г. для описания объектов Солнечной системы, которые не являются ни планетами, ни карликовыми планетами, ни их спутниками.

К малым телам относятся:

•астероиды, или малые планеты;

•кометы;

•метеоритные тела, или метеориты (т. е. просто небольшие камни);

•пыль и газ.

Астероид (распространённый до 2006 года синоним — малая планета) — относительно небольшое небесное тело Солнечной системы, движущееся по орбите вокруг Солнца. Астероиды значительно уступают по массе и размерам планетам, имеют неправильную форму и не имеют атмосферы. Первый астероид был открыт в 1801 году. Большая часть астероидов расположена между орбитами Марса и Юпитера.

Это скопление астероидов получило название пояса астероидов Фаэтона.

Рис.45. Пояс Фаэтона

Однако в ХХ веке учёные начали открывать астероиды другого сорта, "нестандартные" астероиды, которые оказались гораздо ближе к Земле. Их стали называть мужскими именами. Таких астероидов существует три группы. Они называются по именам первых из открытых.

1.Группа Аполлона - это астероиды, которые расположены между орбитами Юпитера и Земли. Всего на март 2013 года известно о наличии 5229 астероидов данной группы, из них 731 присвоены порядковые номера, а 63 имеют собственные имена

2.Группа Амура – это астероиды, которые находятся внутри орбиты Юпитера, но не доходят до орбиты Земли. Всего на март 2013 года известно о наличии 3653 астероидов данной группы, из них 571 присвоены порядковые номера, а 65 имеют собственные имена.

3.Группа Атона (египетского бога Солнца) – это астероиды, которые подходят к Земле изнутри, от Солнца. Все они гораздо меньших размеров. Их трудно наблюдать, потому что этому мешает Солнце. По состоянию на ноябрь 2011 года группа Атона включает в себя 678 астероидов, из них 93 нумерованных, а около 10 имеют собственные имена.

По состоянию на 6 сентября 2011 года число нумерованных астероидов в поясе Фаэтона составляет уже 285 075. Подавляющее большинство их – малые и сверхмалые тела с диаметром в поперечнике 1 и менее километра. Суммарная масса астероидов главного пояса составляет примерно 4% от массы Луны, причем более половины этой массы сосредоточено в пяти крупнейших объектах. Наиболее крупными в поясе астероидов являются Церера, Паллада, Юнона, Веста, Астрея, и Геба.

Рис.46. Астероид Веста.

Комета (от др.-греч. волосатый, косматый) — небольшое небесное тело, обращающееся вокруг Солнца по весьма вытянутой орбите в виде конического сечения. При приближении к Солнцу комета образует кому и иногда хвост из газа и пыли. Предположительно, долгопериодические кометы прилетают во внутреннюю Солнечную систему из облака Оорта, в котором находится огромное количество кометных ядер. Тела, находящиеся на окраинах Солнечной системы, как правило, состоят из летучих веществ (водяных, метановых и других газов), испаряющихся при подлёте к Солнцу.

На данный момент обнаружено более 400 короткопериодических комет. Из них около 200 наблюдалось в более чем одном прохождении перигелия. Многие из них входят в так называемые семейства. Например, большинство самых короткопериодических комет (их полный оборот вокруг Солнца длится 3—10 лет) образуют семейство Юпитера. Немного малочисленнее семейства Сатурна, Урана и Нептуна (к последнему, в частности, относится знаменитая комета Галлея).

Рис.47. Траектория кометы Галлея

Кометы, прибывающие из глубины космоса, выглядят как туманные объекты, за которыми тянется хвост, иногда достигающий в длину нескольких миллионов километров. Ядро кометы представляет собой тело из твёрдых частиц, окутанное туманной оболочкой, которая называется комой. Ядро диаметром в несколько километров может иметь вокруг себя кому в 80 тыс. км в поперечнике. Потоки солнечных лучей выбивают частицы газа из комы и отбрасывают их назад, вытягивая в длинный дымчатый хвост, который движется за ней в пространстве.

Рис.48. Комета в космосе.

Яркость комет очень сильно зависит от их расстояния до Солнца. Из всех комет только очень малая часть приближается к Солнцу и Земле настолько, чтобы их можно было увидеть невооружённым глазом. Самые заметные из них иногда называют «большими (великими) кометами».

Многие из наблюдаемых нами метеоров («падающих звёзд») имеют кометное происхождение. Это потерянные кометой частицы, которые сгорают при попадании в атмосферу планет.

Уникальное явление столкновения кометы с планетой наблюдали астрономы в 1995 году. Небольшая комета Шумейкеров – Леви столкнулась с Юпитером, распавшись при этом более чем на 20 фрагментов.

Рис. 49. Следы падения кометы Шумейкеров – Леви на Юпитер.

Метеориты — тела космического происхождения, упавшие на поверхность крупного небесного объекта. Большинство найденных метеоритов имеют массу от нескольких граммов до нескольких килограммов. Полагают, что в сутки на Землю падает 5—6 тонн метеоритов, или 2 тысячи тонн в год. На месте падения крупного метеорита может образоваться кратер. Предполагается, что наибольший метеоритный кратер на Земле — Кратер Земли Уилкса (диаметр около 500 км).

Рис. 50. Местоположение кратера Земли Уилкса в Антарктиде.

Метеорное тело входит в атмосферу Земли на скорости от 11 до 72 км/с. На такой скорости начинается его разогрев и свечение. За счёт обгорания и сдувания набегающим потоком частиц вещества метеорного тела масса тела, долетевшего до поверхности, может быть меньше, а в некоторых случаях значительно меньше его массы на входе в атмосферу. Например, небольшое тело, вошедшее в атмосферу Земли на скорости 25 км/с и более, сгорает почти без остатка. При такой скорости вхождения в атмосферу из десятков и сотен тонн начальной массы до поверхности долетает всего несколько килограммов или даже граммов вещества.

Рис.51. Метеорит Кейп-Йорк.

Следы сгорания метеорного тела в атмосфере можно найти на протяжении почти всей траектории его падения. Если метеорное тело не сгорело в атмосфере, то по мере торможения оно теряет горизонтальную составляющую скорости. Это приводит к изменению траектории падения от часто почти горизонтальной в начале до практически вертикальной в конце. По мере торможения свечение метеорного тела падает, оно остывает (часто свидетельствуют, что метеорит при падении был тёплый, а не горячий). Кроме того, может произойти разрушение метеорного тела на фрагменты, что приводит к выпадению метеоритного дождя. Разрушение некоторых тел носит катастрофический характер, сопровождаясь мощными взрывами, и нередко не остаётся макроскопических следов метеоритного вещества на земной поверхности, как это было в случае с Тунгусским болидом.

Рис.51. Место падения Тунгусского метеорита.

Предполагается, что такие метеориты могут представлять собой отмершие кометы. При соприкосновении метеорита с земной поверхностью на высоких скоростях (порядка 2000-4000 м/с) происходит выделение большого количества энергии, в результате метеорит и часть горных пород в месте удара испаряются, что сопровождается мощными взрывными процессами, формирующими крупный округлый кратер, намного превышающий размеры метеорита. Примером этому служит Аризонский кратер.

Рис.52. Аризонский кратер.

При небольших скоростях (порядка сотен м/с) столь значительного выделения энергии не наблюдается, диаметр образующегося ударного кратера сравним с размерами самого метеорита, и даже крупные метеориты могут хорошо сохраниться, как например метеорит Гоба.