Планеты - крошки

В планетной системе есть  великое множество очень небольших, но самостоятельных тел. Их называют малыми планетами или астероидами. 1 января 1801 г. итальянский астроном Пиацци нашел на небе маленькую звездочку, которая, как он установил, медленно передвигалась среди звезд. Ясно, что это была неизвестная до того планета. Когда определили ее путь, то оказалось, что он лежит между путями Марса и Юпитера, т. е. в зоне солнечной системы, казалось бы давно изученной и хорошо знакомой. Удивительное это было открытие! Удивительно было и то, что новая планета, которую назвали Церерой, была так мало заметна: ведь она была ближе Юпитера и немногим дальше Марса! Приходилось сделать вывод, что это какое-то небольшое небесное тело.

Ученым снова пришлось удивиться, когда через год, в 1802 г., нашли еще одну планету - Палладу, путь которой тоже проходил между орбитами Марса и Юпитера. В 1804 г. там же обнаружили третью планету - Юнону, в 1807 г. четвертую - Весту. Итак, оказалось, что между путями Марса и Юпитера движется несколько каких-то маленьких небесных тел.

Позднее, начиная с конца первой половины XIX в., такие планеты стали открывать все в большем числе. Находки стали особенно частыми, после того как для поисков применили фотографию. Очень много планет открыли сотрудники Симеизской обсерватории в Крыму. Российские астрономы С. И. Белявский и Г. Н. Неуймин открыли около сотни малых планет. Теперь таких планет известно более 1600.

Немало надо потрудиться, чтобы изучить такое множество небесных тел. Ведь для каждой планеты нужно определить ее путь, расстояние от Солнца, время оборота вокруг Солнца. Нужно на каждый год вычислить положение малой планеты на небе, чтобы астрономы могли снова найти ее и сфотографировать. Этим важным делом занимаются в Институте теоретической астрономии Академии наук в Петербурге. Главную часть работы там выполняют компьютеры

У каждой малой планеты, или астероида, есть свой номер и название. Вначале, пока астероидов знали немного, их, как и большие планеты, называли именами богов или богинь из древнеримских мифов. Потом таких имен не хватило, и теперь астероиды называют обычными женскими именами, а также именами городов, стран и ученых. Так, среди планет есть Анна и Вера, Москва и Казань, Армения и Италия, Коперник и Ньютон. Есть планета, названная Владиленой

Не все малые планеты движутся все время между Марсом и Юпитером. Некоторые пересекают орбиту Марса и даже орбиты более близких к Солнцу планет. Малая планета № 1566 - Икар - подходит иногда к Солнцу даже ближе, чем Меркурий

Самая крупная из малых планет - Церера имеет поперечник до 770 км, самые мелкие - неправильные глыбы диаметром около 1 км

Наша планетная система - не единственная. В бесконечной Вселенной есть много других звезд, окруженных планетами, которые при помощи современных телескопов мы еще не можем непосредственно наблюдать. Но недалеко то время, когда человечество овладеет такими мощными средствами наблюдения, что его взору откроются многие другие планетные миры

Крупнейший из астероидов - Церера - имеет диаметр 933 км, диаметр Паллады 490 км, Весты - 380 км (снимок слева), Юноны - 170 км. Справа один из снимков астероида 253 Матильда, полученных кораблем NEAR 27 июня 1997 года. Это один из немногих астероидов, исследованных на сегодняшний день так близко

Некоторые астероиды обращаются вокруг Солнца по очень вытянутым орбитам. Дальше всех находится Гидальго - на расстоянии 5.7 астрономических единиц. Ближе всех к Солнцу подходит Икар - на расстояние всего 28 млн. км

Астероиды классифицируют по их спектрам (и, следовательно, их химическим составам) и альбедо: к типу С, включающему в себя более чем 75% известных астероидов, относят наиболее темные астероиды с альбедо < 0.065, сходные по отражательным свойствам с углистыми хондритами. К типу S (17% астероидов) относят астероиды с альбедо от 0.065 до 0.23, обладающие свойствами каменистого вещества с небольшим количеством металлов (Н-хондриты). Те же значения альбедо у астероидов класса М, но они обнаруживают поляризационные свойства, характерные для металлов

Большинство астероидов обращается вокруг Солнца по орбите между Марсом и Юпитером. Орбиты некоторых лежат за орбитой Юпитера, есть также и такие астероиды, чьи орбиты располагаются ближе к Солнцу, чем Земля (например, Икар)

Различие между кометами и астероидами несколько спорно. Основное различие, кажется, состоит в том, что кометы имеют более вытянутые орбиты

Aстероиды иногда также называют малыми планетами или планетоидами

Общие представления о формировании планет, комет и астероидов

Современные наблюдательные данные о физико-химическом составе планет и кометно-астероидном компоненте позволяют предложить следующий наиболее вероятный сценарий их образования в процессе формирования Солнца и самой солнечной системы

Около 10 млрд. лет тому назад протозвездное облако, из которого впоследствие родилось Солнце и планеты, представляло собой квазисферическое образование, состоящее на 75% из водорода и 25% - из гелия-4, а на долю всех остальных элементов приходилась лишь незначительная часть массы облака. Тем не менее, несмотря на относительно малый вклад в плотность протозвездной материи, роль этих тяжелых элементов была определяющей в динамике охлаждения вещества. Физикам и химикам хорошо известен тот факт, что чем выше атомный номер химического элемента, тем легче возбуждается его электронная оболочка. Это возбуждение сопровождается высвечиванием квантов электромагнитного излучения, уносящих энергию, затраченную на возбуждение атома. Собственно, этот механизм определяет тепловой режим протосолнечного облака, приводя к уменьшению его температуры

Наряду с охлаждением, протосолнечное облако сжимается под действием собственной гравитации вещества, сопровождающемся нарастанием плотности в центре облака. Рост плотности приводит к разогреву центральной части облака до сверхвысоких температур, когда возможно " включение" реакций термоядерного синтеза элементов. При этом между гравитацией и давлением вещества в центральной части облака устанавливается баланс, характеризующий первую фазу формирования нашего Солнца

А что в этот период происходит на перифирии протосолнечного облака? Многочисленные расчеты и компьютерные эксперименты позволяют сделать вывод о том, что на фазе формирования ядра внешние области облака имеют сложную многофазную структуру

Прежде всего, в области ядра возникает зона аккреции (натекания) окружающего вещества на центральное образование, приводящее к увеличению его массы. Выделяющаяся в результате сжатия ядра энергия формирует область сильной ионизации, расширяющуюся к периферии облака. Под действием излучения вещество " выдувается " к периферии и собирается в плотную оболочку - пылевой кокон, простирающийся вплоть до внешней границы облака. При этом относительно слабое вращение протозвездого облака в начале сжатия, по мере формирования плотной центральной зоны будет уси- ливаться и приводить к сплющиванию всей системы в тороидальное образование

Компьютерное моделирование позволяет выделить несколько характерных этапов этого процесса. На первой (1) фазе баланс между гравитацией, давлением и вращением вещества приводит к образованию сначала толстого, а затем все более уплощающегося диска. Далее в диске происходит фрагментация вещества на сгустки пыли (2-3). Спустя примерно миллион лет пылевые сгустки слипаются в компактые тела астероидных размеров с близким к пылевому физико-химическим состававом (4). После этого примерно еще 100 млн.лет рой астероидов испытывает интенсивное перемешивание, сопровождающееся дроблением более крупных объектов и объединением (слипанием) мелких. На этой фазе (5), собственно и формируются зародыши планет земной группы - Меркурия, Венеры, Марса и Земли. После этого, примерно еще за 200 млн. лет (6) сформировались планеты группы Юпитера, аккрецировав на себя газ, не вошедший в менее массивные планеты земной группы. И, наконец, еще через 1 млрд. лет образуются самые удаленные от Солнца планеты - Нептун и Плутон, завершающие процесс формирования солнечной системы как целого

Из этого сценария становится ясно, что астероиды и кометы - это остатки роя протопланетных тел, причем астероиды - это каменистые образования внутренней околосолнечной зоны, породившей планеты земной группы, а кометы - это каменно-ледяные образования, генетически связанные с зоной планет-гигантов. Но наиболее примечательно, что в процессе формирования планет группы Юпитера, планеты-гиганты Юпитер и Сатурн выполнили роль своеобразных"чистильщиков" солнечной системы, своим гравитационным полем выбросив малые протопланетные сгустки на дальнюю периферию солнечной системы. Таким образом, солнечная система оказалась окружена роем каменно-ледяных тел, простирающимся на расстояния от 20000 до 200000 радиусов орбит Земли вокруг Солнца ( как не удивиться "специальной" подготовке Земли для зарождения на ней биологической жизни и как не удивиться преклонению древних не только Солнцу, но и Юпитеру!)

Любопытно, что еще в 1950 году выдающийся голландский астроном Ян Оорт, анализируя орбиты движения 19 долгопериодических комет, задолго до эпохи компьютерного моделирования и беспилотной миссии к комете Галлея, высказал предположение о необходимости существования коментного пояса на периферии Солнечной системы. За прошедшие почти 50 лет список известных комет увеличился практически на порядок, а их траектории прекрасно согласуются с представлениями о существовании кометного пояса. Далее, следуя традиции, этот кометный пояс солнечной системы мы будем называть "облаком Оорта"

Насколько же массивно облако Оорта? По современным данным его масса оказывается весьма невелика - примерно 10% массы Земли приходится на сто миллиардов ядер комет. Отсюда легко определить массу "типичного " кометного ядра - около ста миллиардов тонн, хотя в мире комет существуют как "карлики"(массой до миллиарда тонн), так и "гиганты" (до ста тысяч миллиардов тонн!). Однако и "карлики" и "гиганты" движутся в солнечной системе по эллиптическим орбитам, в полном соответствии с законами механики и теории гравитации. Эти же законы предсказывают, что орбиты комет являются устойчивыми, т.е. подобно планетам, ядра комет совершают свой круговорот на периферии солнечной системы в облаке Оорта. Но тогда почему же мы встречаем их во внутренних областях солнечной системы? Для ответа на этот вопрос нам потребуется сделать следующий шаг в понимании устройства солнечной системы и ее места в нашей Галактике.