§ 16.  АСТЕРОИДЫ И МЕТЕОРИТЫ

1*. Закономерность в расстояниях планет от Солнца и пояс астероидов. Еще в XVIII в. астрономы пытались найти планету, орбита которой проходит в пространстве между ор­битами Марса и Юпитера. Уже в то время было известно соотношение, позволяющее приближенно вычислить в астро­номических единицах расстояния планет от Солнца. Это со­отношение (правило Тициуса — Боде) может быть записано в виде:

                                                                                                       (25)

где r — среднее расстояние планеты от Солнца (в а. е.). Для вычислений по формуле (25) нужно принять среднее расстояние Меркурия от Солнца равным 0,4 а. е. (п=), а расстояния других планет получаются, если подставить в фор­мулу различные значения n (0 — для Венеры, 1 — для Земли, 2 — для Марса, 3 — для предполагаемой планеты, 4 — для Юпитера и т. д.).

Вы сами можете убедиться, что для всех планет, вклю­чая Уран, формула (25) дает удовлетворительные значения, а для Нептуна и Плутона она непригодна. Но в XVIII в. планет, более далеких от Солнца, чем Уран, еще не знали и формулу считали точной. Поэтому естественно было, ру­ководствуясь формулой (25), искать планету, для которой п = 3 и r = 2,8 а. е. Такой планеты в Солнечной системе не существует. Однако в самом начале XIX в. итальянский астроном Пиацци (1746—1826) случайно открыл первую малую планету (астероид). Она была названа Церерой. В дальнейшем было открыто много других малых планет, образующих Главный пояс астероидов между орбитами Марса и Юпитера. Церера (диаметр около1000 км) — наибольшая  из   них.

2. Движение астероидов. На фотографиях звездного не­ба, снятых с большими экспозициями, астероиды получают­ся  в  виде  светлых  черточек.   Зарегистрированы  тысячи  малых планет. Общее число астероидов должно быть в десятки раз больше. Астероиды, орбиты которых установлены, полу­чают обозначения (порядковые номера) и названия. Некото­рые новые астероиды названы в честь великих людей (1379 Ломоносова), государств (1541 Эстония, 1554 Югославия), об­серваторий (1373 Цинциннати — американская обсервато­рия, являющаяся Международным центром наблюдения ас­тероидов) и т. д.

Астероиды движутся вокруг Солнца в ту же сторону, что и большие планеты. Их орбиты имеют большие эксцент­риситеты (в среднем 0,15), чем орбиты больших планет. Некоторые из них в афелии удаляются за орбиту Сатурна, другие в перигелии приближаются к Марсу и Земле. Напри­мер, Гермес в октябре1937 г. прошел от Земли на расстоя­нии580 000 км (всего лишь в полтора раза дальше Луны), а астероид Икар попадает даже внутрь орбиты Меркурия и каждые 19 лет сближается с Землей. В последний раз это произошло в июне1987 г. Разумеется, это не единственный случай. Не исключено, например, что столкновение крупно­го астероида с Землей привело 65 млн. лет назад к гибели динозавров. А в марте1989 г. астероид размером около300 м прошел от Земли на расстоянии менее 650 тыс. км. Поэтому не случайно ученые приступили к разработке эффективных методов своевременного обнаружения, а если понадобится, уничтожения опасных астероидов. В конце XX в. открыт еще один пояс астероидов (пояс Койпера) за орбитами Непту­на и даже Плутона. Там уже обнаружены астероиды больше Цереры и Харона.

3. Физические характеристики астероидов. Астероиды недоступны для наблюдения невооруженным глазом. Самый большой астероид — Церера (диаметр1000 км). Вообще же астероиды имеют диаметры от нескольких километров до нескольких десятков километров, причем большинство асте­роидов — бесформенные глыбы. Массы астероидов хоть и различны, но слишком малы, чтобы эти небесные тела могли удержать атмосферу. Общая масса всех астероидов, собран­ных вместе, примерно в 20 раз меньше массы Луны. Из всех астероидов получилась бы одна планета диаметром меньше1500 км.

Рис. 60. Астероид Гаспра.

В последние годы удалось открыть спутники у некоторых астероидов. Впервые сфотографировали астероид с рас­стояния всего лишь 16 тыс. км 29 октября1991 г. с борта американского космического корабля «Галилео», запущенно­го 18 октября1982 г. для исследования Юпитера. Пересекая пояс астероидов, «Галилео» сфотографировал малую планету 951 — астероид Гаспра (рис. 60). Это типичный астероид. Большая полуось его орбиты 2,21 а. е. Он оказался непра­вильной формы и, возможно, образовался в результате столкновения более крупных тел в поясе астероидов. На фотогра­фиях видны кратеры (их диаметр 1—2 км, освещенная часть астероида 16x12 км). На снимках удается различить детали поверхности астероида Гаспра размером 60—100 м. Спустя 10 лет (в феврале2001 г.) космический аппарат впервые совершил мягкую посадку на поверхность астероида Эрос.

4. Метеориты. Под действием притяжения планет ор­биты астероидов изменяются и могут пересекаться друг с другом. В результате возможны столкновения астероидов и их дробление. Большинство выпавших на поверхность Земли каменных и железных метеоритов — обломки асте­роидов. При движении таких обломков в земной атмосфере возникает мощная ударная волна, в которой температура сжатого воздуха достигает десятков и сотен тысяч кельвинов. В результате диссоциации молекул воздуха и последую­щей многократной ионизации воздух приобретает свойства плазмы.

Как вы уже знаете, крупные метеориты на месте паде­ния образуют кратеры. Кратеры обнаружены на всех плане­тах земной группы и на многих спутниках планет. Один из самых больших метеоритных кратеров на Земле находится в штате Аризона   (США).   Диаметр   этого   кругового   кратера свыше1200 м, а масса образовавшего его метеорита оцени­вается примерно в 200 000 т. Сейчас известны десятки боль­ших метеоритных кратеров. Для их поисков в настоящее время применяют аэрофотосъемку.

30 июня1908 г. в тайге Центральной Сибири произошло явление, известное как падение Тунгусского метеорита. Взрыв, которым завершился полет космического тела, повалил лес на площади более 2000 кв. км, а также вызвал лесной по­жар, многочисленные оптические, акустические и сейсмиче­ские явления. Взрывная волна обогнула земной шар. На громадной территории до 3 — 4 июля наблюдались исклю­чительно светлые ночи, во время которых можно было чи­тать мелкий шрифт. Однако ни сам метеорит, ни кратер от его падения обнаружить не удалось. С одной из гипотез о природе Тунгусского явления вы познакомитесь в § 17.

12 февраля1947 г. в виде множества железных осколков (метеоритный дождь) упал Сихотэ-Алинский метеорит. Удалось собрать несколько десятков тонн метеоритного вещества (рис. 61). После этого в нашей и других странах находили крупные метеориты.

Рис. 61. Осколок Сихотэ-Алинского метеорита.

Химическийсостав метеоритов постоянно изучается. Железные метеориты состоят в основном из железа (91%) и никеля (8,5%). Каменные метеориты, как и земные горные породы, содержат кислород и кремний, но в них больше, чем в земной коре, таких металлов, как магний, железо и никель. В некоторых каменных метеоритах имеется углерод. Такие метеориты содержат не только уголь и графит, но и углеводороды, а также примеси более сложных органичес­ких соединений, включая аминокислоты. Эти сложные ве­щества могли образоваться в метеоритах из более простых на ранних стадиях развития Солнечной системы. Данные о химическом составе метеоритов позволяют судить о распро­страненности различных химических элементов в Солнечной системе.

Прежде чем попасть в Землю, метеориты долгое время путешествуют в   межпланетном пространстве. Исследование вещества метеоритов и определение его возраста имеют важ­ное значение для определения возраста планет и изучения условий, которые существовали в самый ранний период ис­тории Солнечной системы. Поэтому метеориты представляют большую ценность для науки. Особенно интересны метеори­ты с Марса и Луны, десятки которых найдены в последние годы во льдах Антарктиды и песках африканских пустынь. Ушло в прошлое то время, когда «небесным камням» поклонялись как «дарам неба», когда наука категорически отказывалась признать (до начала XIX в.), что камни могут «падать с неба».