Как далеко находится пояс астероидов?

Главный пояс астероидов — область Солнечной системы, расположенная между орбитами Марса и Юпитера, являющаяся местом скопления множества объектов всевозможных размеров, преимущественно неправильной формы, называемых астероидами или малыми планетами. Эту область также часто называют главным поясом астероидов или просто главным поясом, подчёркивая тем самым её отличие от других подобных областей скопления малых планет, таких как пояс Койпера за орбитой Нептуна или скопления объектов рассеянного диска.

Главный пояс астероидов

Первые астероиды пояса были обнаружены астрономами еще вначале XIX века. Сегодня, пояс астероидов известен астрономам, как одно из крупнейших скоплений космических объектов, находящихся в Солнечной системе. Данные космических объекты, также известные как «малые планеты», имеют размеры от нескольких сотен метров до нескольких сотен километров. Как минимум 300 тысяч таких огромных каменных объектов перемещаются по собственным орбитам в поясе астероидов Солнечной системы.

В 1802 году немецкий врач Ольберс, увлекавшийся астрономией, открыл неподалеку от Цереры новый астероид, который назвали Паллада. В 1804 году была открыта Юнона, в 1807 году – Веста. Их средний диаметр составляет более 400 км, а самый крупный из них, Церера, единственная в главном поясе карликовая планета, имеет диаметр более 950 км и вдвое превышает суммарную массу Паллады и Весты. Но большинство астероидов, которых насчитывается несколько миллионов, значительно меньше, вплоть до нескольких десятков метров. Большинство объектов Пояса Астероидов сосредоточено ближе к Юпитеру, поскольку мощное гравитационное поле Газового Гиганта переманивает их на свою сторону. Хотя Пояс Астероидов насчитывает большое количество объектов, все же из-за большого объема пространства они находятся на больших расстояниях друг от друга. Поэтому, попав в область Пояса, можно годами в нем находится, но так и не встретить ни одного астероида или комету.

Главной отличительной чертой, характеризующей отдельные астероиды, является их спектр, по которому можно судить о химическом составе данного тела. Подавляющее большинство объектов в главном поясе составляют астероиды трёх основных классов: тёмные углеродные астероиды класса C, светлые силикатные астероиды класса S и металлические астероиды класса M. Существуют астероиды и других, более специфических классов, но их содержание в поясе крайне незначительно. Все эти классы астероидов, особенно металлические, представляют интерес с точки зрения космической индустрии в целом и промышленного освоения астероидов в частности. Астероиды движутся по орбитам вокруг Солнца в том же направлении, что и планеты, в зависимости от величины большой полуоси, их период обращения колеблется от 3,5 до 6 лет. Большинство астероидов, движется по орбитам с эксцентриситетом не более 0,4, но существует немало астероидов, движущихся по сильно вытянутым орбитам. Наряду с астероидами, в поясе существуют также шлейфы пыли, состоящие из микрочастиц радиусом в несколько сотен микрометров, которые образовались в результате столкновений между астероидами и их бомбардировки микрометеоритами. Однако эта пыль под действием солнечной радиации постепенно по спирали движется к Солнцу. Сочетание астероидной пыли и пыли, выбрасываемой кометами, даёт явление зодиакального света. Это слабое свечение простирается в плоскости эклиптики в виде треугольника, и его можно увидеть в экваториальных районах вскоре после захода или незадолго перед восходом Солнца.

Как далеко находится пояс астероидов?

В результате расследования данного факта учёными было обнаружено несколько тел различного размера, что в свою очередь привело к появлению термина “астероид” (греч. “подобный звезде”) и района в нашей Солнечной системе известного как “пояс астероидов”. Используя различные методы и инструменты, астрономы с тех пор подтвердили существование нескольких миллионов объектов между орбитой Марса и Юпитера. Они также определили, насколько далеко от нашей планеты располагается сам пояс.

Состав пояса астероидов

Пояс астероидов состоит из нескольких крупных тел, а также миллионов объектов меньшего размера. На долю крупнейших тел, таких как Церера, Веста, Паллада и Гигея, приходится половина от общей массы пояса, при этом масса Цереры составляет почти одну треть от массы этих четырёх объектов. Кроме того, на сегодняшний день обнаружено около 200 астероидов размером более 100 километров в диаметре, и 0,7-1,7 миллиона астероидов с диаметром 1 километр и более.

Общая, масса пояса астероидов, по оценкам учёных составляет от 2,8*1021 до 3,2*1021 килограмм – что примерно в 25 раз меньше, чем масса Луны. В то время как большинство астероидов состоит из силикатов, небольшая часть из них содержат такие металлы, как железо и никель. Более далёкие астероиды, как правило, имеют большее процентное содержание льда и летучих веществ.

Несмотря на внушительное количество объектов, находящихся в пределах пояса, все они находятся на большом расстоянии друг от друга. Среднее расстояние между объектами составляет около 965 600 километров (600 000 миль), а это означает, что главный пояс астероидов состоит в основном из пустого пространства. На самом деле, из-за низкой плотности астероидов в пределах пояса, шансы любого исследовательского зонда столкнуться с одним из них оцениваются менее, чем один на миллиард.

Орбита вокруг Солнца

Расположенный между Марсом и Юпитером пояс астероидов занимает пространство от 2,2 до 3,6 астрономических единиц (а.е.) от Солнца, или от 329 миллионов до 478,7 миллионов километров (204 430 миллионов до 297 450 миллионов миль). Таким образом ширина пояса превышает 1 а.е., что больше, чем расстояние от Земли до Солнца.

Пояс астероидов разделён на три зоны: зона I занимает область от 2,06 до 2,5 а.е. от Солнца, зона II – 2,5 до 2,82 а.е., а зона III удалена от Солнца примерно на 2,82 а.е.

Расстояние от Земли

Расстояние между поясом астероидов и нашей планетой значительно варьируется в зависимости от того, как мы его измеряем. Основываясь на среднем расстоянии от Солнца до Земли и до ближайшего края пояса можно сказать, что расстояние до него составляет от 1,2 до 2,2 а.е., или от 179,5 миллионов до 329 миллионов километров. Но, конечно же, в любой момент времени, часть пояса астероидов будет на противоположной стороне Солнца относительно нас. С этой точки зрения, расстояние между Землей и поясом астероидов находится в диапазоне от 3,2 до 4,2 а.е., или от 478,7 миллионов до 628,3 миллионов километров.

Естественно, что в любой миссии по изучению пояса астероидов будет использоваться самый короткий путь, если только её целью не является какой-то конкретный астероид. Следовательно, можно смело заявлять о том, что расстояние до пояса астероидов варьируется в пределах от 1,2 до 2,2 а.е.

Крупнейшие объекты пояса астероидов

Ныне принято считать астероидами все тела, размеры которых не менее 1 км. Тела меньших размеров получили название метеороидов. Кроме астероидов в Поясе находится порядка 20 мелких планет (или крупных астероидов), а также одна карликовая планета Церера.

Церера – карликовая планета

Диаметр — 950 км. Расстояние до Солнца 413,9 млн. км. Подобно планетам земной группы, на Церере произошла дифференциация вещества на силикатное ядро, окружённое ледяной мантией, и тонкую углеродную кору.

Веста – астероид

Диаметр — 525,4 км. Расстояние до Солнца 353,2 млн. км. Занимает первое место по яркости, второе место по массе и третье место по размеру.

Паллада – астероид

Диаметр — 512 км. Расстояние до Солнца 414,7 млн. км. Паллада подобно Урану, имеет довольно сильный наклон оси вращения, равный 34°, в то время как у трёх других крупнейших астероидов этот угол не превышает 10°.

Гигея – астероид

Диаметр — 407,12 км. Расстояние до Солнца 350 млн. км. Крупнейший углеродный астероид (75% всех астероидов углеродные), неправильной формы.

Астероидами считают тела диаметром более 30 м, меньшие называют метеороидами или метеоритами. Особо крупных тел в главном поясе астероидов довольно мало, например стокилометровых астероидов всего около 200, и известно порядка тысячи астероидов радиусом больше 15 км. Основное население главного пояса, судя по всему, образует несколько миллионов астероидов диаметром в десятки и сотни метров.

Малые объекты главного пояса астероидов

На начало 21-го века астрономам известно более 285 тысяч малых планет, находящихся в Большом (главном) поясе астероидов. Причем, огромное количество приходится на астероиды диаметром от 0,7 до 100 км. Как и следовало ожидать, такие небесные тела существуют без атмосферы.

Юнона – астероид

Диаметр — 233,92 км. Расстояние до Солнца 400 млн. км. Юнона — самый крупный астероид класса S после Эвномии. Его масса составляет 3 % массы крупнейшего тела Пояса астероидов — Цереры.

Антиопа – двойной астероид

Диаметр — 87,8 км. Расстояние до Солнца 467 млн. км. Антиопа — двойной астероид главного пояса. Компоненты системы обращаются вокруг общего центра масс на расстоянии 171 км.

Прослеживается довольно чёткая зависимость между составом астероида и его расстоянием от Солнца. Как правило, каменные астероиды, состоящие из безводных силикатов, расположены ближе к Солнцу, чем углеродные глинистые астероиды, в которых часто обнаруживают следы воды, в основном в связанном состоянии, но возможно, и в виде обычного водяного льда. При этом близкие к Солнцу астероиды обладают значительно более высоким альбедо, чем астероиды в центре и на периферии. Считается, что это связано со свойствами той части протопланетного диска, из которого формировались астероиды. Во внутренних областях пояса влияние солнечной радиации было более значительно, что привело к выдуванию лёгких элементов, в частности, воды, на периферию. В результате вода сконденсировалась на астероидах внешней части пояса, а во внутренних областях, где астероиды прогреваются достаточно хорошо, её практически не осталось.

С точки зрения промышленного освоения астероиды являются одними из самых доступных тел в Солнечной системе. Ввиду малой гравитации посадка и взлёт с их поверхности требуют минимальных затрат топлива, а если использовать для разработки околоземные астероиды, то и стоимость доставки ресурсов с них на Землю будет низкой. Астероиды могут быть источниками таких ценных ресурсов, как, например, вода (в виде льда), из которой можно получить кислород для дыхания и водород для космического топлива, а также различные редкие металлы и минералы, такие как железо, никель, титан, кобальт и платина, и, в меньшем количестве, другие элементы вроде марганца, молибдена, родия.

Главный пояс астероидов Солнечной системы
Автор статьи: astroson.com 2017-04-19

Ученые предложили новую теорию происхождения пояса астероидов

.

Главный пояс астероидов представляет собой скопление астероидов в пространстве между орбитами Марса и Юпитера. Сейчас пояс астероидов имеет довольно маленькую массу (суммарная масса всех астероидов примерно в 25 раз меньше массы Луны), и довольно неоднородную структуру. До настоящего момента основной теорией образования пояса астероидов было его формирование из планетезимали в области между современными орбитами Марса и Юпитера. При этом масса планетезимали была сравнима с массой Земли (что примерно в 2000 раз больше текущей суммарной массы всех астероидов в поясе). Из-за гравитационного взаимодействия с Юпитером и другими планетами-гигантами планетезималь стала неустойчивой, и, вместо планеты, из нее сформировалась группа астероидов. А в результате орбитального резонанса с Юпитером основная их масса оказалась выброшена за пределы Солнечной системы.

В своем новом исследовании астрофизики из Франции и Бразилии выдвигают гипотезу, что пояс астероидов образовался не из пленетезимали в газопылевом диске, а как набор побочных продуктов при формировании планет Солнечной системы. Ученые обратили внимание на неоднородность состава пояса астероидов: астероиды силикатного типа, близкие по своим свойствам и составу к планетам земной группы, находятся во внутреннем кольце, а астероиды углеродного типа, наоборот, близкие по составу к планетам-гигантам, — во внешнем. По словам астрофизиков, это может говорить, что астероиды образовались в качестве обломков при формировании других планет, после чего их выбросило в область между Марсом и Юпитером, где они располагаются сейчас.

Для подтверждения предложенной гипотезы ученые промоделировали процесс образования планеты земной группы из газопылевого диска и проверили, возможно ли в процессе формирование планеты обломков, которые будет мигрировать в сторону планет-гигантов и концентрироваться в определенной области. Формирование каждой из четырех планет было промоделировано отдельно с учетом гравитационного влияния Юпитера и Сатурна с соответствующим орбитальным резонансом. Собрав вместе все данные, ученые получили информацию о возможном распределении силикатных астероидов. А изучив дополнительно механизм роста газовых гигантов, ученые пришли к выводу, что газовая аккреция могла привести к дестабилизации их орбит и последующему выбросу астероидов углеродного типа в область ближе к Солнцу.

Полученное в результате моделирования возможное распределение силикатных (S-типа) и углеродных (C-типа) астероидов в главном поясе

S. N. Raymond and A. Izidoro/ Science Advances, 2017

Поделиться

Исходя из полученных данных, ученые оценили наклон и эксцентриситет орбит образовавшихся осколков и пришли к выводу, что предложенный ими механизм действительно мог привести к образованию пояса астероидов в его современном виде. Таким образом, скорее всего, пояс астероидов сразу сформировался в своем нынешнем довольно разреженном виде с маленькой массой и неоднородным распределением по составу.

Возможность промоделировать процесс формирования планет уже не первый раз за последнее время приводит к появлению новых гипотез о происхождении объектов Солнечной системы. Так, недавно ученые предложили новый сценарий формирования Марса, который, вероятно, образовался как раз на месте современного расположения пояса астероидов.

Александр Дубов