No 2017. gada septembra ir 503 850 numurētas mazās planētas ar aprēķinātām orbītām un vēl 245 833 nenumerētas.
1596. gadā Johanness Keplers pamanīja, ka Kopernika aprēķinātie planētu orbītu vidējie rādiusi no Merkura līdz Saturnam ir 0,38: 0,72: 1,00: 1,52: 5,2: 9,2. Kepleram šķita pārāk plaisa starp Marsu un Jupiteru, un viņš ieteica, ka tur ir vēl viena planēta. Šī hipotēze tika apstiprināta Vecgada vakarā 1801. gadā, kad Palermo observatorijas direktors Džuzepe Piazzi Taurus zvaigznājā pamanīja vāju zvaigzni, kas mainījās attiecībā pret kaimiņu gaismekļiem. Viņš viņu uzskatīja par komētu, taču drīz par to šaubījās. Vācu astronoms Johans Bode, ar kuru Piazzi dalījās savos novērojumos, šo ķermeni uzskatīja par jaunu planētu, par kuru viņš paziņoja ikmēneša žurnālā, kuru publicēja Gotas observatorijas direktors barons Franzs fon Zaks. Bode un Zaks jau bija pārliecināti, ka telpa starp Marsu un Jupiteru slēpj nezināmu planētu;turklāt 1800. gada septembrī Zaks pārliecināja vairākus vācu astronomus piedalīties kolektīvos tā meklējumos. Vēlāk šai grupai pievienojās citi zinātnieki, ieskaitot Piazzi (sevi dēvējot par "debesu policiju").
Papildus astoņām planētām Saules komplektā ietilpst ļoti daudz dažādu ķermeņu ar mazāku masu un izmēru. Daži no tiem sastāv no putekļiem un sasalušās gāzes (tās ir komētas), pārējās sastāv no cietām vielām (nelielas planētas vai planetoīdi). Daži no tiem, izņemot ļoti retus izņēmumus, nepārsniedz Jupitera orbītu no Saules, bet citi, gluži pretēji, staigā pa Saules sistēmas perifēriju. Pēc tradīcijas pirmās grupas mazās planētas sauc par asteroīdiem.
Piazzi nebija laika savākt pietiekami daudz datu, lai aprēķinātu iespējamās planētas orbītu, kas līdz 1801. gada rudenim bija atstājusi Eiropas debesis. Neskatoties uz to, Bodes piezīme pamudināja izcilo matemātiķi Karlu Frīdrihu Gausu sākt darbu pie skaitļošanas metodes, kas prasīja mazāk novērojumu datu nekā parastie aprēķini. Viņš nosūtīja savus rezultātus fon Zaham, kurš ar viņu palīdzību bēgli no jauna atklāja 1802. gada 1. janvārī, tieši gadu pēc Piazzi. Tajā pašā naktī viņu novēroja cits "debesu policijas" loceklis Heinrihs Olbers. Pēc Piazzi lūguma jaunais debess ķermenis tika nosaukts romiešu auglības dievietes Ceres vārdā, kura tika uzskatīta par Sicīlijas patronesi.
Olbers turpināja vērot Cerēru un 1802. gada 28. martā tuvumā pamanīja vēl vienu kustīgu punktu. Viņa saņēma grieķu gudrības dievietes Pallas vārdu. Kad Gauss aprēķināja savas orbītas elementus, kļuva skaidrs, ka Olbersam bija fantastiski paveicies. Pallas ap Sauli riņķo gandrīz vienlaikus ar Ceresu (4,6 Zemes gadi), taču tā trajektorija ir slīpa uz ekliptikas plakni par 34 grādiem. Ja viņa nebūtu bijusi Olbera novērojumos netālu no Ceresas, viņu varēja atklāt tikai pēc vairākām desmitgadēm. Piecu gadu laikā tika atklāti vēl divi šādi debess ķermeņi. Bet pēc tam "debesu policija" izjuka. Olbers izturēja ilgāk nekā citi, taču viņš arī asteroīdu medības pameta 1816. gadā. Tas atsākās tikai 19. gadsimta vidū, kad atklājēji vairs nebija dzīvi.
Tāpat kā zvaigznes
Reklāmas video:
Vēstulē Viljamam Heršelam viņš ierosināja, ka Ceres un Pallas ir planētas fragmenti, kas gāja bojā no sprādziena vai sadursmes ar komētu. No tā izrietēja, ka starp Marsu un Jupiteru būs citi saules pavadoņi. Heršels ieteica tos saukt par asteroīdiem, kas tulkojumā no sengrieķu valodas nozīmē "līdzīgi zvaigznēm" (viņš domāja, ka šie ķermeņi spilgtumā ir daudz zemāki par planētām un tāpēc tos ir grūti atšķirt no lielākās daļas zvaigžņu). Šis neoloģisms ienāca astronomijas valodā.
Olbersa hipotēze paredzēja jaunu asteroīdu esamību, tāpēc Debesu policija turpināja meklējumus. Šī kolektīvā pētījuma projekta dalībnieki (starp citu, pirmais astronomijas vēsturē) atklāja vēl divus asteroīdus, kuri saņēma arī romiešu dieviešu vārdus. 1804. gada 1. septembrī Karls Hardings atklāja Juno, un 1807. gada 29. martā Olbers sagūstīja Vestu. Tiesības izvēlēties ceturtā asteroīda nosaukumu saņēma Gauss, kurš tikai dažu stundu laikā aprēķināja tā orbītu (nav viegli noturēties šādā laika posmā pat ar mūsdienīga kalkulatora palīdzību!).
Medību sezona
1830. gadā matemātiķis un astronoms Frīdrihs Vilhelms Besels aicināja Vācijas observatorijas sākt kartēt debesis, lai meklētu asteroīdus. Kaut kas šajā virzienā tika izdarīts, bet pirmais atradums nonāca nevis profesionāļa, bet amatiera, pastmeistara Karla Henkes rokās. Pēc 15 gadus ilgušiem neauglīgiem novērojumiem 1845. gada 8. decembrī viņš atklāja piekto asteroīdu Astrea. 1847. gadā tas pats Henke pamanīja asteroīdu Nr. 6 - Hebu, un drīz jaunais angļu astronoms Džons Rasels Hinds atklāja asteroīdus Iris un Flora. Pēc tam nelielo planētu meklēšana ātri ieguva impulsu. Pirmais amerikāņu mednieks šiem ķermeņiem Kristians Peters atklāja 48 asteroīdus no 1861. līdz 1889. gadam, bet vācu astronomu Karlu Luteru - 24. Līdz 1890. gadam astronomijas katalogos tika iekļauti apmēram trīs simti vietas starp Marsu un Jupiteru.
Un tad sākās jauna ēra. Heidelbergas universitātes privātdocents Maksimilians Volfs bija pirmais pasaulē, kurš fotogrāfiju izmantoja nelielu planētu meklēšanai. 1891. gada decembrī viņš atklāja savu pirmo asteroīdu, bet nākamajā gadā - jau 13. 1902. gadā Volfs vadīja jaunu universitātes observatoriju un pārvērta to par pasaules “mazās planetoloģijas” centru. Viņa jaunākais kolēģis Karls Reinmuts no 1912. līdz 1957. gadam atklāja 389 asteroīdus, un neviens nevarēja pārspēt šo rekordu.
Laika posmā starp abiem pasaules kariem asteroīdu meklēšana bija ārkārtīgi intensīva, un tikai pagājušā gadsimta trīsdesmitajos gados tie bija gandrīz četri simti atklājumu. Tad viņš palēnināja tempu - ilgu laiku, apmēram trīsdesmit gadus. Tās atdzimšanu veicināja teleskopu aprīkošana ar pusvadītāju fotometriem un citām elektroniskām ierīcēm un tādu jaudīgu datoru parādīšanās, kas spēj ātri aprēķināt asteroīdu orbītas. Nesen mazo planētu izpētei tika izmantoti zemes robotu teleskopi, orbitālās observatorijas un tālas kosmosa zondes.
Asteroīdu klases
Informācija par asteroīdu struktūru ir balstīta uz atstarotās saules spektrālās analīzes rezultātiem, kas koriģēti ar ģeoķīmiskiem datiem par meteorītu sastāvu (jo to galvenais avots ir asteroīdi). Saskaņā ar šo kritēriju tos iedala trīs galvenajās klasēs: C (ķermeņi ar augstu oglekļa saturu), S (silikāti ar metālu piejaukumu) un M (galvenokārt dzelzs-niķeļa asteroīdi). C klase veido trīs ceturtdaļas asteroīdu galvenajā jostā, S klase - 17%. Tomēr ir detalizētākas klasifikācijas ar daudz lielāku grupu skaitu.
Visi asteroīdi bez izņēmuma rotē, un to asis ir diezgan nejauši orientētas kosmosā. Parasti asteroīdu dienas ilgums ir no 6 līdz 13 stundām, taču ir arī izņēmumi. Piemēram, mazais (apmēram 30 metrus garais) asteroīds 1998 KY26 pilnīgu apgriezienus veic 10 minūtēs 42 sekundēs. Visticamāk, tik lielu leņķisko ātrumu viņš ieguva vairāku sadursmju rezultātā ar tuvākajiem radiniekiem.
Galvenā josta
Gandrīz visu asteroīdu orbītas atrodas gredzenā, kura iekšējais rādiuss ir vienāds ar divām astronomiskām vienībām, bet ārējais - trīs ar pusi (stingri sakot, tas nav gredzens, bet virtulis, jo daudzu asteroīdu ceļi iet ārpus ekliptikas plaknes). Šo zonu sauc par galveno asteroīdu jostu. Tajā ir apmēram divi simti nelielu planētu, kuru vidējais diametrs ir lielāks par 100 km. Saskaņā ar aptuvenām aplēsēm ir 1-2 miljoni asteroīdu, kuru izmērs ir vismaz kilometrs. Un galvenā jostas iedzīvotāju kopējā masa ir aptuveni 25 reizes mazāka nekā Mēness masa!
Asteroīdu trajektoriju telpiskais sadalījums galvenajā joslā nebūt nav vienveidīgs. Pirmkārt, ir plaisas, kuras 1860. gados atklāja Indianas Universitātes profesors Daniels Kirkvuds. Pamatojoties uz pētījumu par 97 asteroīdu trajektorijām, Kirkvuds atklāja, ka šie ķermeņi izvairās no orbītām ar periodiem, kas ir proporcionāli Jupitera periodam (piemēram, ja šie periodi ir saistīti kā 1: 3). Kirkvuds arī saprata iemeslu: šādi ķermeņi periodiski tuvojas Jupiteram tajā pašā trajektorijas daļā un rezultātā tā smaguma ietekmē viņi nomaldās no savas iepriekšējās trajektorijas (šo efektu, ko Laplass 19. gadsimta sākumā atzīmēja Jupitera pavadoņu piemērā, sauc par orbitālo rezonansi). Galvenajā joslā ir Kirkwood sloti (krievu valodā rakstošajā literatūrā tos sauc arī par lūkām) un ar citām rezonansēm - 1: 2, 2: 5, 3: 5, 3: 7. Otrkārt,ne mazāk kā trešdaļa tur esošo asteroīdu ir sagrupēti ģimenēs ar tuviem orbitālajiem elementiem (piemēram, pusvadora ass garums, ekscentriskums un orbītas slīpums uz ekliptikas plakni). Pirmo no šīm ģimenēm gandrīz pirms simts gadiem izolēja Tokijas universitātes Kiyotsugu Hirayama profesors. Hirajama uzskatīja, ka katra ģimene sastāv no lielāka asteroīda fragmentiem, kas sadalījās sadursmes ar mazāku ķermeni dēļ, un šī interpretācija joprojām tiek uzskatīta par visuzticamāko.sadalījās sadursmes ar mazāku virsbūvi dēļ, un šī interpretācija joprojām tiek uzskatīta par visuzticamāko.sadalījās sadursmes ar mazāku virsbūvi dēļ, un šī interpretācija joprojām tiek uzskatīta par visuzticamāko.
Galvenās jostas asteroīdi, visticamāk, saduras arī tagad (tomēr to vēl nebija iespējams redzēt tiešraidē), agrāk sadursmes bija visizplatītākā lieta. Daudzi (ja ne visi) asteroīdi ir viņu priekšgājēju fragmenti. Tas izskaidro, kāpēc jostā nav daudz asteroīdu, kuriem ir savi satelīti. Kā PM sacīja Kolorādo Dienvidrietumu pētījumu institūta vecākais pētnieks Klarks Čepmens, viņu īpatsvars nepārsniedz 15% (pret planētām ir 75%). Visticamāk, asteroīdi zaudē pavadoņus ne tikai tiešu sadursmju laikā, bet arī gravitācijas traucējumu dēļ, ko izraisa kaimiņu parādīšanās. Asteroīdu rotācijas asu haotiskais sadalījums ir arī sadursmju rezultāts. Tikai Cerērai, Pallasai un Vestai ir tieša rotācija, kas ir mantota no primārā pirmsplanētu planētano kuriem izveidojās gan asteroīdi, gan planētas. Viņi saglabāja šādu rotāciju iespaidīgās masas dēļ, kas viņiem nodrošina lielu leņķisko impulsu.
Trojas zirgu asteroīdi
Gandrīz visi 19. gadsimtā atklātie asteroīdi pārvietojas galvenajā joslā. Vienīgie izņēmumi ir Efra un Eross, kas šķērso Marsa orbītu. Tajā laikā nebija citu piemēru, kā izvairīties no jostas iekšējās gūsta.
Arī šeit XX gadsimts ienesa izmaiņas. 1906. gada 23. februārī Volfs nofotografēja ļoti vāju asteroīdu, kas pārvietojās gandrīz apļveida orbītā ar tādu pašu rādiusu kā Jupiters, 55,5 grādus virs planētas. Viņu nosauca par Ahileju un saņēma numuru 588. Drīz zviedru astronoms Karls Čarlers saprata, ka Ahilejs viņa kustībā ir saistīts ar vienu no diviem stabilas bibliotēkas punktiem, ko 1772. gadā paredzēja Džozefs Luijs Lagranžs. Achilles periodiski atgriežas bibliotēkas punkta L4 tuvumā, kas pārvietojas par 60 grādiem priekšā Jupiteram. Pēc kāda laika tur tika atklāts asteroīds Patroclus, un Hektors tika atrasts netālu no L5 punkta, kas pārvietojās 60 grādus aiz planētas. Drīz pēc tam radās tradīcija šos asteroīdus nosaukt par godu Trojas kara varoņiem - netālu no L4 bibliotēkas punkta ar ahaju vārdiem (Achilles, Nestor, Agamemnon, Odysseus, Ajax, AjaxDiomedes, Antilochus, Menelaus) un netālu no bibliotēkas punkta L5 - Trojas aizstāvju vārdi (Priam, Aeneas, Antif). Tomēr šī tradīcija neparādījās uzreiz, tāpēc Hektors un Patrokluss galu galā palika "ienaidnieka nometnēs".
Līdz šim Jupitera tuvumā ir atklāti apmēram 5000 Trojas zirgi. Leņķiskais attālums starp viņiem un Jupiteru ir ļoti atšķirīgs - no 45 līdz 100 grādiem. Vēl četri Trojas zirgi dzīvo netālu no Marsa un astoņi - Neptūna orbītas zonā. 2011. gada jūlijā Kanādas astronomi nosauca pirmo kandidātu uz mūsu planētas Trojas partnera titulu. Šo 300 metru asteroīdu 2010 TK7 uztvēra WISE infrasarkanais teleskops, kas darbojās zemas Zemes orbītā no 2010. gada janvāra līdz oktobrim.
Zemes tuvumā esošie asteroīdi
Vēl viens atklāšanas posms sākās 1932. gada pavasarī. Beļģijas astronoms Eižens Delports 12. martā atklāja asteroīdu Amur, kas tuvojas Saulei perihēlijā pie 1,08 AU. un tāpēc gandrīz pieskaras zemes orbītas ārējai pusei. Un tikai pēc sešām nedēļām Karls Reinmuts uzdūrās asteroīdam Apollo, kura orbīta šķērso gan Zemi, gan Venēru un perihēlijā atrodas tikai 0,65 AU attālumā no Saules.
Kupidons un Apollo kļuva par divu mazāko planētu ģimeņu senčiem, kas apmeklē Saules sistēmas iekšējos reģionus. Viņiem ir kopīgs nosaukums - Zemes tuvējie asteroīdi (NEA). Amor tipa asteroīdu perihēlijs svārstās no 1,3 AU. līdz zemes orbītas maksimālajam rādiusam, kas vienāds ar 1,017 AU. Apollo tipa asteroīdos ietilpst ķermeņi, kuru perihēlijs ir mazāks par 1,017 AU. un pusvadošā ass pārsniedz 1 ĀS. Ir arī Zemes tuvumā esošo asteroīdu ģimene, kuras pusvadošā ass ir mazāka par vienu astronomisko vienību. Aptuveni 50% šādu asteroīdu, no kuriem pirmais tika atklāts 1976. gadā un nosaukts Ēģiptes dieva Atona vārdā, joprojām attālinās no Saules nekā Zeme, jo tie pārvietojas pa elipsiem ar lielu ekscentriskumu. Starp atoniem izšķir asteroīdu apakšgrupu,kuru apogejs ir mazāks par minimālo zemes orbītas rādiusu, 0,983 AU. Šie ķermeņi, protams, vienmēr ir tuvāk Saulei nekā mūsu planēta.
Zemes tuvumā esošo asteroīdu orbītas ir ļoti dažādas. Daži no viņiem periodiski atgriežas pie galvenā jostas un dažreiz pat iet daudz tālāk, bet citi vienmēr turas tuvāk Saulei. Tāds, piemēram, ir asteroīds 1685 Toro ar apogeju 1,96 AU. un perihēlijs 0,77 AU. Tas šķērso Zemes un Marsa orbītas, un tam trūkst tikai 0,05 AU. e, lai nokļūtu Venēras orbītā. Lai veiktu piecas apgriezienus ap Sauli, viņam nepieciešami 8 Zemes un 13 Venēras gadi, tāpēc Toro ir orbitālā rezonanse ar abām planētām. Ir pat asteroīdi, kas uzdrošinās tuvoties Saulei tuvāk Merkurijam. Tāds ir Apollo ģimenes asteroīds 1566 Icarus, kuru 1949. gadā atklāja amerikāņu astronoms Valters Bade.
Nepabeigtas planētas
Asteroīdi savā ziņā ir nepabeigtas planētas. Abas savulaik veidojās no sadursmēm un sapludināšanas planetesimāliem, cietiem ķermeņiem, kuru izmērs bija no metra līdz kilometram un kas riņķo ap jaundzimušo Sauli. Šie ķermeņi savukārt radās primārā gāzes un putekļu mākoņa daļiņu saķeres dēļ, no kuras izveidojās Saules sistēma. Zonā ārpus Marsa orbītas planetesimāli nespēja apvienoties lielā planētā. Visticamāk, tas bija saistīts ar gravitācijas traucējumiem no Jupitera puses, lai gan citi mehānismi varēja darboties. Jo īpaši ir iespējams, ka Jupiters vairāk nekā vienu reizi izmeta lielus ķermeņus uz Sauli, kas arī destabilizēja asteroīda jostu.
Pirmie asteroīdi, kas radās tieši no plaknesimāliem, pārvietojās ekliptikas plaknē pa gandrīz apļveida orbītām un to relatīvais ātrums bija mazs. Tāpēc viņi nesadalījās sadursmēs, bet turējās kopā un auga. Tomēr Jupitera smagums asteroīdus pamazām piespieda ar lielu ekscentriskumu virzīties uz slīpām orbītām, kuru dēļ to relatīvais ātrums palielinājās līdz 5 km / s (tas ir tas, kas ir tagad). Saduroties ar šādu ātrumu, asteroīdi saplīsa fragmentos, kuriem nebija nekādu iespēju sākt reālu planētu.
Šie procesi ir radikāli mainījuši asteroīdu jostu. Tās sākotnējā masa nav precīzi zināma, tomēr saskaņā ar modeļa aprēķiniem tā varētu būt 2200 reizes lielāka par pašreizējo masu un aptuveni vienāda ar Zemes masu. Tie paši aprēķini parāda, ka tur bija simtiem ķermeņu, kuru masa un izmērs nebija zemāki par Ceres. Šie ķermeņi gāja bojā sadursmēs, un viņu gruveši nonāca nestabilās orbītās un atstāja jostu. Galu galā tas tik ļoti atšķaidījās, ka sadursmes kļuva reti, un izdzīvojušie asteroīdi palika diezgan stabilās trajektorijās. Tātad pašreizējā galvenā josta ir tā agrākā krāšņuma bāla ēna.
Klarks Čepmens atzīmēja, ka, pēc vairāku planētu zinātnieku domām, vienlaikus starp Zemi un Venēru varētu pastāvēt vēl viena josta. Tomēr šos asteroīdus bija daudz grūtāk izdzīvot. Var pieņemt, ka gandrīz visi pēc sadursmēm sašķēlās, un to fragmenti tika izmesti prom no Saules.
Niķeļa dzelzs drudzis
Zinātniskās fantastikas rakstnieki jau sen ir paredzējuši, tā teikt, valsts ekonomisko attīstību asteroīdos - atgādiniet, piemēram, Azimova stāstu "Marsiešu ceļš". Tas ir saprotams. Asteroīdu joslā ir gigantiskas tīrākā ūdens ledus rezerves un ļoti dažādas minerālvielas. Vienā kubikkilometrā tipiska M klases asteroīda ir 7 miljardi tonnu dzelzs, miljards tonnu niķeļa un miljoni tonnu kobalta. Šo metālu kopējās izmaksas šodienas cenās pārsniedz USD 5 triljonus. Cerams, ka, ja cilvēce nokļūs pie šiem resursiem, tā rīkosies ar tiem gudri un ar reālu labumu.
Aleksejs Levins