Към септември 2017 г. има 503 850 номерирани малки планети с изчислени орбити и още 245 833 неномерирани такива.
През 1596 г. Йоханес Кеплер забелязва, че средните радиуси на планетарните орбити от Меркурий до Сатурн, изчислени от Коперник, са 0,38: 0,72: 1,00: 1,52: 5,2: 9,2. Разликата между Марс и Юпитер изглеждаше твърде голяма за Кеплер и той предположи, че там има друга планета. Тази хипотеза беше потвърдена в навечерието на Нова година през 1801 г., когато директорът на обсерваторията в Палермо Джузепе Пиаци забеляза приглушена звезда в съзвездието Телец, изместваща се спрямо съседните светила. Той я прие за комета, но скоро се усъмни. Германският астроном Йохан Боде, с когото Пиаци споделя своите наблюдения, смята това тяло за нова планета, което обявява в месечно списание, публикувано от директора на обсерваторията Гота, барон Франц фон Зах. Боде и Зак вече бяха убедени, че пространството между Марс и Юпитер крие неизвестна планета;освен това през септември 1800 г. Зак убеждава няколко германски астрономи да участват в колективно търсене на това. По-късно други учени, включително Пиаци, се присъединиха към тази група (наричайки се „небесна полиция“).
В допълнение към осемте планети, слънчевата свита включва голямо разнообразие от тела с по-малка маса и размер. Някои от тях се състоят от прах и замръзнал газ (това са комети), останалите са съставени от твърдо вещество (малки планети или планетоиди). Някои от тях, с много редки изключения, не излизат извън орбитата на Юпитер от Слънцето, докато други, напротив, се разхождат по периферията на Слънчевата система. По традиция малките планети от първата група се наричат астероиди.
Пиаци не е имал време да събере достатъчно данни, за да изчисли орбитата на предполагаемата планета, която е напуснала европейското небе до есента на 1801 г. Независимо от това, бележката на Боде подтиква великия математик Карл Фридрих Гаус да започне работа по изчислителен метод, който изисква по-малко данни за наблюдение от конвенционалните изчисления. Той изпраща резултатите си на фон Зах, който с тяхна помощ преоткрива беглеца на 1 януари 1802 г., точно една година след Пиаци. Същата нощ я наблюдава друг член на "небесната полиция" Хайнрих Олберс. По молба на Пиаци новото небесно тяло е кръстено на римската богиня на плодородието Церера, която е смятана за покровителка на Сицилия.
Олберс продължава да наблюдава Церера и на 28 март 1802 г. забелязва друга движеща се точка в околността. Тя получи името Палада, гръцката богиня на мъдростта. Когато Гаус изчислява елементите на своята орбита, става очевидно, че Олберс е имал фантастичен късмет. Палада се върти около Слънцето почти по същото време като Церера (4,6 земни години), но нейната траектория е наклонена към еклиптичната равнина с 34 градуса. Ако не беше по време на наблюденията на Олберс близо до Церера, тя можеше да бъде открита едва след няколко десетилетия. В рамките на пет години бяха открити още две такива небесни тела. Но след това „небесната полиция“се разпадна. Олберс издържа по-дълго от други, но през 1816 г. той напусна лова на астероиди. Възобновява се едва в средата на 19 век, когато откривателите вече не са живи.
Като звездите
Промоционално видео:
В писмо до Уилям Хершел той предполага, че Церера и Палас са фрагменти от планета, загинала от експлозия или от сблъсък с комета. От това следва, че между Марс и Юпитер ще има други слънчеви спътници. Хершел предложи да ги нарече астероиди, което в превод от древногръцки означава „като звезди“(той имаше предвид, че тези тела са много по-ниски от планетите по яркост и затова е трудно да ги различим от повечето звезди). Този неологизъм влезе в езика на астрономията.
Хипотезата на Олбърс предсказва съществуването на нови астероиди, така че Sky Police продължи да търси. Участниците в този колективен изследователски проект (между другото, първият в историята на астрономията) откриха още два астероида, които също получиха имената на римските богини. На 1 септември 1804 г. Карл Хардинг открива Джуно, а на 29 март 1807 г. Олберс пленява Веста. Правото да избере името на четвъртия астероид е дадено на Гаус, който изчислява орбитата му само за няколко часа (не е лесно да се спази такъв срок дори с помощта на съвременен калкулатор!).
Ловен сезон
През 1830 г. математикът и астроном Фридрих Вилхелм Бесел призова германските обсерватории да започнат да картографират небето, за да търсят астероиди. Нещо беше направено в тази посока, но първата находка отиде не при професионалист, а при любител, началник на пощата Карл Хенке. На 8 декември 1845 г., след 15 години безплодни наблюдения, той открива петия астероид Астрея. През 1847 г. същият Хенке забелязва астероид номер 6 - Хебу и скоро младият английски астроном Джон Ръсел Хинд открива астероидите Ирис и Флора. След това търсенето на малки планети бързо набира скорост. Първият американски ловец на тези тела, Кристиан Питърс, открива 48 астероида от 1861 до 1889 г., а германският астроном Карл Лутер - 24. Към 1890 г. около триста жители на пространството между Марс и Юпитер са вписани в астрономически каталози.
И тогава започна нова ера. Приват-доцент от университета в Хайделберг, Максимилиан Волф, е първият в света, който използва фотография за търсене на малки планети. През декември 1891 г. той открива първия си астероид, а на следващата година - вече 13. През 1902 г. Уолф оглавява нова университетска обсерватория и я превръща в световен център на „малката планетология“. По-младият му колега Карл Райнмут открива 389 астероида от 1912 до 1957 г. и никой не може да победи този рекорд.
В периода между двете световни войни търсенето на астероиди е било изключително интензивно и само през 30-те години е донесло близо четиристотин открития. След това той намали скоростта - за дълго време, около тридесет години. Възраждането му е улеснено чрез оборудване на телескопи с полупроводникови фотометри и други електронни устройства и появата на мощни компютри, способни бързо да изчисляват орбитите на астероиди. Напоследък за изследване на малки планети се използват наземни роботизирани телескопи, орбитални обсерватории и далечни космически сонди.
Астероидни класове
Информацията за структурата на астероидите се основава на резултатите от спектралния анализ на отразената слънчева светлина, коригирана с геохимични данни за състава на метеоритите (тъй като астероидите са основният им източник). Според този критерий те се разделят на три основни класа: C (тела с високо съдържание на въглерод), S (силикати с примес на метали) и M (предимно астероиди от желязо-никел). Клас С представлява три четвърти от астероидите в основния пояс, клас S - 17%. Съществуват обаче по-подробни класификации с много по-голям брой групи.
Всички астероиди без изключение се въртят и техните оси са ориентирани в пространството съвсем произволно. Обикновено продължителността на деня на астероид е от 6 до 13 часа, но има и изключения. Например, малкият (около 30 метра в ширина) астероид 1998 KY26 прави пълна революция за 10 минути 42 секунди. Най-вероятно той е получил такава висока ъглова скорост в резултат на множество сблъсъци с най-близките си роднини.
Основен колан
Орбитите на почти всички астероиди се намират в пръстена, чийто вътрешен радиус е равен на две астрономически единици, а външният - три и половина (строго погледнато, това не е пръстен, а поничка, тъй като пътищата на много астероиди излизат извън равнината на еклиптиката). Тази зона се нарича главен астероиден пояс. Съдържа около двеста малки планети, средният диаметър на които е повече от 100 км. По груби изчисления има 1-2 милиона астероида с размер поне един километър. А общата маса на обитателите на главния пояс е около 25 пъти по-малка от масата на Луната!
Пространственото разпределение на траекториите на астероиди в главния пояс далеч не е еднакво. Първо, има пукнатини, отворени през 60-те години от професора от университета в Индиана Даниел Къркууд. Въз основа на проучване на траекториите на 97 астероиди, Къркууд установява, че тези тела избягват орбити с периоди, съизмерими с периода на Юпитер (например, ако тези периоди са свързани като 1: 3). Къркууд също разбра причината: такива тела периодично се приближават до Юпитер на същата част от своята траектория и в резултат под въздействието на неговата гравитация те се отклоняват от предишната си траектория (този ефект, отбелязан от Лаплас в началото на 19-ти век на примера на луните на Юпитер, се нарича орбитален резонанс). В основния пояс има слотове на Kirkwood (в рускоезичната литература те също се наричат люкове) и с други резонанси - 1: 2, 2: 5, 3: 5, 3: 7. Второ,не по-малко от една трета от астероидите там са групирани в семейства с близки орбитални елементи (като дължина на полу-голямата ос, ексцентричност и наклон на орбитата към равнината на еклиптиката). Първото от тези семейства, преди почти сто години, е изолирано от професор от Токийския университет Кийоцугу Хираяма. Хираяма вярва, че всяко семейство се състои от фрагменти от по-голям астероид, който се е разпаднал поради сблъсък с по-малко тяло и това тълкуване все още се счита за най-правдоподобното.разпаднала поради сблъсък с по-малко тяло и това тълкуване все още се счита за най-правдоподобното.разпаднала поради сблъсък с по-малко тяло и това тълкуване все още се счита за най-правдоподобното.
Астероидите на главния пояс вероятно ще се сблъскат и сега (все още не беше възможно да го видите на живо), в миналото сблъсъците бяха най-често срещаните неща. Много (ако не всички) астероиди са фрагменти от своите предшественици. Това обяснява защо в пояса няма много астероиди, които имат свои собствени спътници. Както Кларк Чапман, старши изследовател от Югозападния изследователски институт в Колорадо, каза на премиера, техният дял не надвишава 15% (срещу 75% за планетите). Най-вероятно астероидите губят луните си не само по време на директни сблъсъци, но и поради гравитационни смущения, причинени от появата на съседи. Хаотичното разпределение на осите на въртене на астероидите също е резултат от сблъсъци. Само Церера, Палада и Веста имат директна ротация, наследена от първичния предпланетен рой,от които са се образували както астероиди, така и планети. Те запазиха такова въртене поради впечатляващата маса, която им осигурява голям ъглов момент.
Троянски астероиди
Почти всички астероиди, открити през 19 век, се движат в рамките на главния пояс. Изключение правят само Ефра и Ерос, които пресичат орбитата на Марс. По това време няма други примери за бягство от плен в ремъка.
XX век донесе промени и тук. На 23 февруари 1906 г. Уолф снима много слаб астероид, който се движи по почти кръгла орбита със същия радиус като този на Юпитер, на 55,5 градуса пред планетата. Той е кръстен Ахил и получава числото 588. Скоро шведският астроном Карл Шарлие осъзнава, че Ахил в неговото движение е обвързан с една от двете точки на стабилна либрация, предсказана през 1772 г. от Джоузеф Луис Лагранж. Ахил периодично се връща в близост до либрационната точка L4, която се движи с 60 градуса пред Юпитер. След известно време там е открит астероидът Патрокъл и Хектор е намерен близо до точката L5, движещ се на 60 градуса зад планетата. Скоро след това се появява традиция тези астероиди да се именуват в чест на героите от Троянската война - близо до точката на либрация L4 с имената на ахейците (Ахил, Нестор, Агамемнон, Одисей, Аякс,Диомед, Антилох, Менелай), а близо до либрационната точка L5 - имената на защитниците на Троя (Приам, Еней, Антиф). Тази традиция обаче не се появи веднага, така че Хектор и Патрокъл в крайна сметка останаха в „вражеските лагери“.
Към днешна дата близо до Юпитер са открити около 5000 троянци. Ъгловото разстояние между тях и Юпитер варира в широки граници - от 45 до 100 градуса. Още четири троянци живеят близо до Марс и осем в орбиталната зона на Нептун. През юли 2011 г. канадските астрономи посочиха първия кандидат за титлата троянски партньор на нашата планета. Този 300-метров астероид 2010 TK7 е заловен от инфрачервения телескоп WISE, който е работил в ниска околоземна орбита от януари до октомври 2010 г.
Близоземни астероиди
Друга фаза на откриване започва през пролетта на 1932 година. На 12 март белгийският астроном Юджийн Делпорт откри астероида Амур, който се приближава до Слънцето в перихелия в 1.08 AU. и следователно почти докосва външната страна на земната орбита. И само шест седмици по-късно Карл Райнмут се натъкна на астероида Аполон, чиято орбита пресича Земята и Венера и е само на 0,65 AU от Слънцето в перихелия.
Купидон и Аполон стават предци на две семейства от малки планети, които посещават вътрешните райони на Слънчевата система. Те имат общо име - Близки до Земята астероиди (NEA). Перихелът на астероидите от типа Амор варира от 1,3 AU. до максималния радиус на земната орбита, равен на 1,017 AU. Астероидите от тип Аполон включват тела с перихелий по-малък от 1,017 AU. и полу-голяма ос над 1 AU. Съществува и семейство астероиди в близост до Земята, чиято полу-голяма ос е по-малка от една астрономическа единица. Приблизително 50% от тези астероиди, първият от които е открит през 1976 г. и е кръстен на египетския бог Атон, все още се отдалечават от Слънцето повече от Земята, тъй като те се движат по елипси с голяма ексцентричност. Сред атоните се отличава подсемейство астероиди,чийто апогей е по-малък от минималния радиус на земната орбита, 0,983 AU. Тези тела, естествено, винаги са по-близо до Слънцето, отколкото нашата планета.
Орбитите на околоземните астероиди са много разнообразни. Някои от тях периодично се връщат към главния пояс и понякога дори отиват много по-далеч, докато други неизменно се държат по-близо до Слънцето. Такъв например е астероидът 1685 Toro с апогей от 1,96 AU. и перихелий 0,77 AU. Той пресича орбитите на Земята и Марс и му липсват само 0,05 AU. д, за да стигнете до орбитата на Венера. Необходими са му 8 Земни и 13 Венерини години, за да направи пет оборота около Слънцето, така че Торо е в орбитален резонанс и с двете планети. Има дори астероиди, които се осмеляват да се приближат до Слънцето по-близо до Меркурий. Такъв е астероидът 1566 г. Икар от семейство Аполон, открит през 1949 г. от американския астроном Уолтър Бааде.
Недовършени планети
Астероидите в известен смисъл са недовършени планети. И двамата някога са били образувани от сблъскващи се и сливащи се планетезимали, твърди тела с размери от метър до километър, обикалящи около новородено Слънце. Тези тела от своя страна са възникнали поради залепването на частици от първичния облак от газ и прах, от който се е образувала Слънчевата система. В зоната извън орбитата на Марс планетезималите не могат да се обединят в голяма планета. Най-вероятно това се дължи на гравитационни смущения от Юпитер, въпреки че други механизми биха могли да работят. По-специално, възможно е Юпитер не веднъж да изхвърля големи тела към Слънцето, което също дестабилизира астероидния пояс.
Първите астероиди, възникнали директно от равнините, се движат в равнината на еклиптиката по почти кръгови орбити и имат ниски относителни скорости. Ето защо те не се разделиха при сблъсъци, а се залепиха и израснаха. Гравитацията на Юпитер обаче постепенно принуждава астероидите да се движат по наклонени орбити с голям ексцентриситет, поради което относителната им скорост се увеличава до 5 км / сек (това е, което е сега). При удари с такава скорост астероидите се разбиват на фрагменти, които нямат шанс да създадат истинска планета.
Эти процессы радикально изменили астероидный пояс. Его начальная масса точно не известна, однако, согласно модельным вычислениям, она могла в 2200 раз превышать нынешнюю и примерно равняться массе Земли. Те же расчеты демонстрируют, что там были сотни тел, по массе и величине не уступающих Церере. Эти тела погибли при столкновениях, а их осколки ушли на нестабильные орбиты и покинули пояс. В конце концов он настолько поредел, что столкновения стали редкими, а выжившие астероиды остались на достаточно устойчивых траекториях. Так что нынешний главный пояс - бледная тень былого великолепия.
Кларк Чапман отбеляза, че според редица планетни учени едновременно може да съществува друг пояс между Земята и Венера. Тези астероиди обаче бяха много по-трудни за оцеляване. Може да се предположи, че почти всички те са се разделили след сблъсъци, а фрагментите им са били изхвърлени от Слънцето.
Никелова желязна треска
Писателите на научна фантастика отдавна прогнозират, така да се каже, националното икономическо развитие на астероидите - припомнете си например разказа на Азимов „Пътят на марсианците“. Това е разбираемо. Поясът на астероидите съдържа гигантски резерви от най-чистия воден лед и голямо разнообразие от минерали. Един кубичен километър от веществото на типичен астероид от М-клас съдържа 7 милиарда тона желязо, милиард тона никел и милиони тонове кобалт. Общата цена на тези метали при днешните цени е над 5 трилиона долара. Надяваме се, че ако човечеството стигне до тези ресурси, ще се разпореди с тях разумно и с реална полза.
Алексей Левин
