Учитель физики высшей квалификационной категории Мухутдинова Аския Назиповна Урок на тему: Астероиды.

О том,что в Солнечной системе между орбитами Марса и Юпитера движутся многочисленные мелкие тела, самые крупные из которых по сравнению с планетами всего лишь каменные глыбы, узнали менее 200 лет назад. Их открытие явилось закономер-ным шагом на пути познания окружающего нас мира. Кто в эпоху открытия первых астероидов мог пред- положить,что эти малые тела Солнечной системы,те- ла, о которых еще недавно нередко говорили с оттен- ком пренебрежения, станут объектом внимания специалистов самых различных областей космогонии,астрофизики, физики, газовой динамики и т.д.

Кеплер пришел к выводу, что совершенству Солнеч- ной системы мешает непомерно большой пустой промежуток между орбитами Марса и Юпитера и решил, что там должна находиться планета… Со времен Кеп- лера астрономы и философы не раз возвращались к той же теме к поискам закономерностей в размерах планетных орбит и недостающих планет. Ни у сторонников Кеплера, ни у его противников (в числе которых был Кант) не было веских аргументов. Споры затягивались.

П Первый астероид был открыт только 13 августа 1898 г. В этот день Густав Витт на обсерватории Урания в Берлине обнаружил слабый объект,быстро перемещающий- ся среди звезд. Большая скорость свидетельствовала о его необычайной близости к Земле, а слабый блеск близкого предмета – об исключительно малых размерах. Это был 433 Эрос, первый астероид-малютка поперечником менее 25 км. В год его открытия он прошел на расстоянии 22 млн. км от Земли. Через 13 лет, 3 октября 1911 г., Иоган Пализа в Вене открыл 719 Альберт, который мог подходить к Земле почти так же близко, как Эрос. На такой же орбите Макс Вольф в Гейдельберге в 1918 г. открыл 887 Алинду,а Вальтер Бааде в Бергедорфе, в 1924 г., на орбите чуть больших размеров – 1036 Ганнимед. В 1929 г. к этим астероидам добавился 1627 Ивар и перигелием более близким к Земле, чем у Эроса, афелием, расположенным в середине кольца астероидов.

Все открытые до сих пор астероиды обладают прямым движением: они движутся вокруг Солнца в ту же сторону, что и большие плане- ты. У подавляющего большинства астероидов орбиты не сильно отличаются друг от друга: они имеют малый или умеренный наклон. Поэтому-то почти все астероиды движутся, оставаясь в пределах тороидального кольца. Границы кольца несколько условны. Все астероиды кольца находятся, если так можно выразиться,в безопасной зоне. Но и они все время испытывают возмущение со стороны планет.

Из-за больших эксцентриситетов и наклонов орбит астероидов под действием планетных возмущений они меняются довольно сильно даже в том случае, если не происходит сближение с планетами. Ас- тероиды отклоняются со своего пути то в одну,то в другую сторону. Чем дальше, тем больше становятся эти отклонения: ведь планеты непрерывно тянут астероид каждая к себе, но сильнее всех Юпитер.

Орбита каждого астероида колеблется около свое- го среднего положения, затрачивая на каждое колебание несколько десятков или сотен лет. Синхронно меняются с не- большой амплитудой ее полуось, эксцентриситет и наклон. Перигелий и афелий то приближаются к Солнцу,то удаляются от него.Эти колебания включаются как составная часть в колебания больше- го периода-тысячи или десятки тысяч лет.

Астероиды так малы,что сила тяжести на них ничтожна.Она не в состоянии придать им форму шара,какую придает планетам и их большим спутникам,сминая и утрамбовывая их вещество. Большую роль при этом играет явление текучести. На астероидах поперечником до км из-за малого веса там пород подобное явление текучести вовсе отсутствует,а на самых крупных астероидах оно происходит чрезвычайно медленно, да и то лишь в их недрах. Если вещество астероидов не проходило стадии плавления, то оно должно было остаться плохо упакованным, примерно, каким возникло на стадии аккумуляции в протопаланотном облаке. Только столкновения тел друг с другом могли привести к тому, что вещество постепенно уминалось, становясь менее рыхлым.

Малая сила тяжести позволяет разбитым астероидам существовать в виде агрегатов, состоящих из отдельных блоков, удерживающихся друг около друга силами тяготения,но не сливающихся друг с другом.

Лишь самые крупные астероиды могут сохранять свою шарообразную форму, приобретенную в период формирования, если им удастся из- бежать столкновения с немногочисленными телами сравнимых размеров. Столкно- вения с более мелкими телами не смогут существенно изменить ее.

Астероиды-насквозь холодные,безжизненные тела. В далеком прошлом их недрах могли быть теплыми и даже горячими за счет радиоактивных или каких-то иных источников тепла. С тех пор они уже давно остыли. Поверхностные слои оставались холодными, и лишь столкновения время от времени вызывали кратковременный локальный разогрев. Единственным постоянным источником тепла для астероидов остается Солнце. Нагретый астероид излучает в космическое пространство тепловую энергию, причем тем интенсивнее, чем сильнее он нагрет.

Из-за вращения астероидов температура их поверхности быстро меняется. Нагретые Солнцем участки поверхности быстро остывают из-за низкой теплоемкости и малой теплопроводности слагающие- го их вещества. В результате по поверхности астероида бежит тепловая волна. Она быстро затухает с глубиной, не проникая в глубину даже на несколько десятков сантиметров. Глубже темпера- тура вещества оказывается практически постоянной, такой же, как в недрах астероида- на несколько десятков градусов ниже средней температуры освещенной Солнцем поверхности. Низкая температура тел,движущихся в кольце астероидов, означает, что диффузия в астероидном веществе заморожена. Атомы не способны покидать свои места. Их взаимное расположение сохраняется неизменным на протяжении миллиардов лет.

Так уж случилось, что астероиды- это планетезимали, сформировавшиеся на границе горячей и холодной зоны про- инопланетного диска, сохранившиеся до наших дней. Хотя кольцо астероидов имеет небольшую протяженность(всего около 1 а. е.), различие условий в нем было, по-видимому, достаточным, что- бы сформировать непохожие друг на друга S- и С-астероиды.

Астероиды формировались в протопала- нотном облаке как рыхлые агрегаты. Ма- лая сила тяжести не могла спрессовать сгустившиеся из пыли планетезимали. За счет радиоактивного тепла они разогрева лист. Этот разогрев, как показали расчеты Дж. Вуда, шел весьма эффектив- но: ведь рыхлые тела хорошо удерживают тепло. Столкновения астероидов между собой на первых порах тоже влекло к уплотнению их вещества. Астероиды становились компактными телами. Но в дальнейшем возмущения от выросших планет привели к росту скоростей, с которы- ми происходили столкновения.

К земной орбите мелкие астероидные обломки поступают, конечно, из кольца астероидов. Это происходит благодаря еще не вполне ясному в деталях механизму последовательной резонансной раскачки орбит под действием планетных возмущений. Но раскачка происходит лишь в некоторых зонах кольца. В земной атмосфере выживают только самые медленные и самые прочные из них, что приводит к дальнейшему отбору. Поэтому в наших коллекциях, несомненно, отсутствуют многие разновидности астероидного вещества, и, возможно, что представление об астероидном веществе, как о веществе плотном и компактном, не что иное, как устаревшее, навеянное метеоритами заблуждение.

Как бы ни были велики успехи изучения астероидов сегодня, будущее принадлежит, вероятно, исследованиям с помощью космических аппаратов. Они могут снять многочисленные трудности, стоящие перед исследователями, но можно не сомневаться, поставят перед ними и новые проблемы.

Размер одного из наименьших известных астероидов в сравнении со зданием МГУ.

Орбиты некоторых астероидов с боль- шим эксцентриситетом орбит.

назад