Малые тела Солнечной системы
Простейшая классификация тел в Солнечной системе такова:
К малым телам Солнечной системы относят космические тела, которые не являются ни планетами, ни карликовыми планетами, ни их спутниками. Это кометы, астероиды, кентавры, дамоклоиды, метеорные тела, межпланетный газ и пыль. Их общая масса ничтожна по сравнению с большими планетами, не говоря уже о Солнце.
Астероид (термин "астероид" ввёл Уильям Гершель; "астероид" означает "звездоподобный"; в поле зрения телескопа выглядит как звёздочка) - относительно небольшое космическое тело, входящее в состав Солнечной системы и движущееся по орбите вокруг Солнца. Астероиды значительно уступают по массе планетам, имеют неправильную форму и не обладают атмосферой. У астероидов могут иметься спутники (например, астероид Ида и её спутник Дактиль). До 2006 г. астероиды называли также малыми планетами. Сегодня термин "малая планета" не используется.
Первый астероид (его назвали Церерой) был открыт 1 января 1801 г. итальянским астрономом Джузеппе Пьяцци. До этого никто и не подозревал о существовании астероидов. Диаметр Цереры около 950 км. Некоторое время Цереру считали полноценной планетой, потом присвоили статус астероида. С 24 августа 2006 года Цереру стали относить к карликовым планетам.
Второй открытый астероид (1802 г.) назвали Палладой. Первым астероидам присваивали имена в честь греческих и римских богинь.
К концу 2011 года было известно около 85 000 000 астероидов, свыше 560 000 из них были присвоены официальные номера и точно определены параметры их орбит. Большинство известных сегодня астероидов сосредоточено в так называемом главном поясе астероидов, расположенном между орбитами Марса и Юпитера:
Церера - самый крупный объект в этом поясе, хотя к астероидам теперь не относится. Крупнейшими астероидами являются Веста и Паллада (диаметры около 500 км). Веста - единственный астероид, который иногда можно заметить невооружённым глазом на звёздном небе на пределе возможностей человеческого зрения.
Астероиды объединяют в группы и семейства на основании характеристик их орбит. Группы астероидов - достаточно свободные образования, тогда как семейства - более плотные сборища (образовались в результате разрушения крупных астероидов). Крупные семейства астероидов могут содержать сотни крупных и сотни тысяч мелких астероидов. У астероидов в семействе сходны формы орбит, примерно одинаковы наибольшие и наименьшие расстояния от Солнца, периоды обращения вокруг него. На данный момент известно около 25 семейств астероидов. Например, семейство Эвномии, семейство Флоры, семейство Весты, семейство Фемиды...
Существуют астероиды, которые движутся по тем же орбитам, что и большие планеты Солнечной системы. Эти группы астероидов образуют равносторонние треугольники с планетой и Солнцем. Одна группа опережает планету, другая - следует за планетой на таком же расстоянии. Эти группы астероидов названы троянцами (одна из групп троянских астероидов Юпитера названа греками - в честь греков - участникой Троянской войны):
Эти группы не распадаются и стабильно движутся по орбите планеты ("астероиды-пленники"). Свои троянцы имеются у Марса, Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. В 2010 году был обнаружен первый троянский астероид и у Земли (диаметр около 300 метров).
Поверхность крупных астероидов покрыта кратерами, пылью и щебнем, а мелких астероидов - только пылью и щебнем.
Чем больше и тяжелее астероид, тем большую опасность он представляет, однако и обнаружить его в этом случае гораздо легче. Наиболее опасным на данный момент считается астероид Апофис, диаметром около 300 м, при столкновении с которым в случае точного попадания может быть уничтожен большой город, однако никакой угрозы человечеству в целом такое столкновение не несёт. Представлять глобальную опасность могут астероиды более 10 км в поперечнике. Все астероиды такого размера известны астрономам и находятся на орбитах, которые не могут привести к столкновению с Землёй. В настоящий момент не существует астероидов, которые могли бы угрожать Земле.
В 1992 г. был открыт второй астероидный пояс за орбитой Нептуна, получивший название пояс Койпера. Он примерно в 20 раз шире и во много раз массивнее главного пояса астероидов. Объекты пояса Койпера, в отличие от астероидов главного пояса, состоят в основном из смёрзшихся летучих веществ - водяного, метанового и аммиачного льдов. Сейчас открыто более тысячи объектов пояса Койпера (там может быть несколько десятков тысяч объектов диаметром более 100 км). Крупнейшие из них: Квавар (1100 км), Орк (950 км), Иксион (800 км). В этой же области пространства движутся многие карликовые планеты (например, Плутон, Эрида, Седна).
Космическое тело диаметром менее 100 метров относят к метеороидам или метеорным телам. Метеороид - твёрдое космическое тело, промежуточное по размеру между астероидом и межпланетной пылью. Мелкие метеорные тела (несколько миллиметров в поперечнике), вторгаясь на большой скорости (11-72 км/с) в верхние слои атмосферы Земли, из-за трения о воздух нагреваются и сгорают. Явление вспышки и горения метеорного тела, видимое с поверхности Земли, называется метеором. Обычно за ночь можно увидеть 3-5 метеоров в разных частях небосвода. Такие метеоры называют спорадическими. Но иногда количество метеоров возрастает, и кажется, будто они вылетают из определённой области неба. Если продолжить видимые пути метеоров, то они пересекутся приблизительно в одной точке - радианте. Тогда принято говорить об активности определённого метеорного потока.
Метеорный поток - это небесное явление, являющееся следствием прохождения Земли через рой метеорных тел, который представляет собой облако из мелких твёрдых частичек - остатков разрушившихся или разрушающихся комет. Метеорные рои, как и породившие их кометы, обращаются вокруг Солнца по орбитам. Земля в одни и те же даты года проходит через одни и те же метеорные рои. Известно 20-30 метеорных роёв и, соответственно, столько же метеорных потоков. В августе наблюдается метеорный поток, радиант которого находится в созвездии Персея. Это знаменитые Персеиды.
Комета - это небольшое ледяное космическое тело, обращающеся вокруг Солнца по сильно вытянутой орбите. Комета имеет ядро, состоящее из обычного водяного льда с примесью замерзших газов - углекислого (CO2) и метана (СН4), а также мелких твёрдых частичек (они-то и становятся потом метеорами). Ядра комет имеют от нескольких километров до десятков километров в поперечнике. Ядра окружены комой - туманной оболочкой из газов и пыли. Вдали от Солнца кометы не имеют хвостов, но по мере приближения к светилу испарение газов из ядра и освобождение твёрдых частиц усиливается, кома увеличивается. Солнечный ветер относит её в сторону, образуется хвост. Чем ближе комета подходит к Солнцу, тем длиннее становится хвост, достигая иногда десятков миллионов километров. Хвост кометы направлен в противоположную от Солнца сторону. Известный русский учёный-астроном Ф.А. Бредихин разработал теорию хвостов и форм комет. Он предложил делить кометные хвосты на три типа:
- узкое и прямые, направленные от Солнца;
- широкие и немного искривлённые;
- короткие и сильно уклонённые от Солнца.
У кометы может быть и два, и даже три хвоста одновременно.
Когда комета проходит точку перигелия своей орбиты, её разрушение становится особенно интенсивным. Поскольку многие кометы возвращаются к Солнцу периодически, то их называют периодическими кометами. Если период небольшой - меньше 200 лет - её называют короткопериодической кометой (например, комета Галлея, которая прилетает раз в 76 лет). Сегодня известно более 400 короткопериодических комет. Если период большой - более 200 лет - то её называют долгопериодической кометой (например, кометы Хейла-Боппа, МакНота, Люлин...). Рано или поздно периодические кометы разрушаются.
Существуют и непериодические, "одноразовые" кометы. Нидерландский учёный-астроном Ян Оорт выдвинул теорию существования на окраинах Солнечной системы (100 - 150 тысяч а.е. от Солнца) гигантского облака, состоящего из ледяных глыб. Облако с тех пор называют облаком Оорта. Если по той или иной причине какая-либо из глыб постепенно приближается к Солнцу, то она становится кометой. Многие такие кометы подлетают к Солнцу всего один раз, после чего навсегда удаляются от него обратно в своё кометное облако. Объекты пояса Койпера и облака Оорта часто называют транснептуновыми (т.е. занептуновыми) объектами.
Кометы могут обращаться не только вокруг Солнца, но и вокруг самых больших планет - Юпитера и Сатурна. Некоторые кометы потом сталкиваются с этими планетами. Например, в 1994 г. комета Шумейкеров-Леви-9 (за 2 года до этого она распалась на 22 осколка) столкнулась с планетой Юпитер.
Более крупный метеороид даёт более яркую вспышку, которая называется болидом (более точно болид определяется как метеор, блеск которого больше -4m или тело, у которого различим видимый размер). Крупные метеороиды могут не успеть сгореть в атмосфере и выпадают на поверхность Земли. Упавшее метеорное тело называют метеоритом, причём такое, которое можно найти и потрогать. Например, Тунгусский метеорит неправильно называть метеоритом, потому что он не обнаружен. Правильнее - Тунгусское тело. Скорее всего это был ледяной осколок кометы, который при падении испарился.
Полагают, что за 1 сутки на поверхность Земли выпадает 5-6 тонн метеоритов. После столкновения метеорита с твёрдой поверхностью остаётся круглое углубление - кратер ("кратер" в переводе с греческого означает "чаша"). Гигантские кратеры поперечником в несколько сотен километров иногда называют астроблемами ("блема" в переводе с греческого означает "рана").
На протяжении веков как только ни называли метеориты - и аэролитами, и сидеролитами, и уранолитами, и метеоролитами, а также небесными, воздушными, атмосферными и метеорными камнями!
Наиболее часто на землю падают каменные метеориты (состоят в основном из силикатных пород) - 93% от всех падений. Реже падают железные метеориты (состоят из железо-никелевого сплава) - 6% от всех падений. 1% от всех падений составляют железо-каменные метеориты. Понятное дело, что метеориты не могут быть обломками ледяных комет. Это обломки астероидов.
В 1977 г. был открыт астероид диаметром 166 км, у которого в 1988 г. обнаружили кому, как у кометы. С удалением объекта от Солнца кома исчезла. Этот объект с двойственной природой (астероид-комета) назвали Хироном. В древнегреческой мифологии Хирон - это имя кентавра (человек-конь). Все подобные Хирону космические тела объединили в класс кентавров. Сегодня известно более сотни кентавров. Все они движутся между орбитами Юпитера и Нептуна.
Дамоклоиды - небольшие космические тела, обращающиеся вокруг Солнца по орбитам, похожим на кометные (сильно вытянуты и сильно наклонены к плоскости земной орбиты), но не проявляющие кометной активности (не дающие комы и не образующие хвостов). Самый большой дамоклоид имеет диаметр 72 км, а всего открыто таких объектов на сегодняшний день чуть более 40. Дамоклоиды - одни из самых тёмных тел Солнечной системы. Считается, что дамоклоиды являются ядрами комет, зародившихся в облаке Оорта, но потерявших свои летучие вещества. Некоторые дамоклоиды обращаются вокруг Солнца в направлении, противоположном движению больших планет.