2017 m. Rugsėjo mėn. Yra 503 850 sunumeruotų mažųjų planetų su apskaičiuotomis orbitomis ir dar 245 833 nenumeruotos.
1596 m. Johanesas Kepleris pastebėjo, kad Koperniko apskaičiuoti vidutiniai planetos orbitos spinduliai nuo Merkurijaus iki Saturno yra 0,38: 0,72: 1,00: 1,52: 5,2: 9,2. Tarpas tarp Marso ir Jupiterio Kepleriui atrodė per didelis ir jis teigė, kad ten yra dar viena planeta. Ši hipotezė pasitvirtino Naujųjų metų išvakarėse 1801 m., Kai Palermo observatorijos direktorius Giuseppe Piazzi pastebėjo silpną žvaigždę Jaučio žvaigždyne, kuris slinko kaimyninių šviesulių atžvilgiu. Jis supainiojo ją su kometa, bet netrukus tuo suabejojo. Vokiečių astronomas Johannas Bode'as, su kuriuo Piazzi pasidalijo savo pastebėjimais, šį kūną laikė nauja planeta, apie kurią jis paskelbė mėnesiniame žurnale, kurį leido Gotos observatorijos direktorius baronas Franzas von Zachas. Bode ir Zachas jau buvo įsitikinę, kad erdvė tarp Marso ir Jupiterio slepia nežinomą planetą;be to, 1800 m. rugsėjo mėn. Zachas įtikino kelis vokiečių astronomus dalyvauti kolektyvinėse jo paieškose. Vėliau kiti mokslininkai, įskaitant „Piazzi“, prisijungė prie šios grupės (pasivadinę „dangiškąja policija“).
Be aštuonių planetų, Saulės rinkinyje yra daugybė mažesnės masės ir dydžio kūnų. Kai kurie iš jų susideda iš dulkių ir užšalusių dujų (tai yra kometos), likusi dalis - kietosios medžiagos (mažosios planetos arba planetoidai). Kai kurie iš jų, išskyrus labai retas išimtis, neišeina už Jupiterio orbitos nuo Saulės, o kiti, priešingai, eina Saulės sistemos periferija. Pagal tradiciją pirmosios grupės mažosios planetos vadinamos asteroidais.
Piazzi neturėjo laiko surinkti pakankamai duomenų, kad būtų galima apskaičiuoti tariamos planetos orbitą, iš Europos dangaus pasitraukusią iki 1801 metų rudens. Nepaisant to, Bode'o pastaba paskatino didįjį matematiką Karlą Friedrichą Gausą pradėti skaičiavimo metodą, kuriam atlikti reikalinga mažiau stebėjimo duomenų nei įprastiems skaičiavimams. Savo rezultatus jis nusiuntė von Zachui, kuris su jų pagalba pabėglį iš naujo atrado 1802 m. Sausio 1 d., Praėjus lygiai vieneriems metams po „Piazzi“. Tą pačią naktį ją pastebėjo kitas „dangiškosios policijos“narys Heinrichas Olbersas. Piazzi prašymu naujasis dangaus kūnas buvo pavadintas romėnų vaisingumo deive Ceres, kuri buvo laikoma Sicilijos globėja.
Olbersas toliau stebėjo Cererą ir 1802 m. Kovo 28 d. Pastebėjo dar vieną judantį tašką netoliese. Ji gavo graikų išminties deivės Pallas vardą. Kai Gausas apskaičiavo savo orbitos elementus, paaiškėjo, kad Olbersui fantastiškai pasisekė. Pallas skrieja aplink Saulę beveik tuo pačiu metu kaip ir Ceresas (4,6 Žemės metai), tačiau jo trajektorija 34 laipsnių kampu pasvirusi į ekliptikos plokštumą. Jei ji nebūtų buvusi Olberso stebėjimuose netoli Cereros, ją būtų galima atrasti tik po kelių dešimtmečių. Per penkerius metus buvo atrasti dar du tokie dangaus kūnai. Bet po to „dangaus policija“išsiskyrė. Olbersas išsilaikė ilgiau nei kiti, tačiau jis taip pat paliko asteroidų medžioklę 1816 m. Ji atnaujinta tik XIX amžiaus viduryje, kai atradėjai nebebuvo gyvi.
„Kaip žvaigždės“
Reklaminis vaizdo įrašas:
Laiške Williamui Herscheliui jis pasiūlė, kad Ceresas ir Pallasas yra planetos, žuvusios dėl sprogimo ar susidūrimo su kometa, fragmentai. Iš to išplaukė, kad tarp Marso ir Jupiterio bus kiti saulės palydovai. Herschelis pasiūlė juos vadinti asteroidais, o tai išvertus iš senovės graikų kalbos reiškia „kaip žvaigždės“(jis turėjo omenyje tai, kad šie kūnai ryškumu yra daug prastesni už planetas, todėl juos sunku atskirti nuo daugumos žvaigždžių). Šis neologizmas pateko į astronomijos kalbą.
Olberso hipotezė numatė naujų asteroidų egzistavimą, todėl Dangaus policija tęsė paieškas. Šio kolektyvinio tyrimo projekto dalyviai (beje, pirmasis astronomijos istorijoje) atrado dar du asteroidus, kurie taip pat gavo romėnų deivių vardus. 1804 m. Rugsėjo 1 d. Karlas Hardingas atrado Juną, o 1807 m. Kovo 29 d. Olbersas užėmė Vestą. Teisė pasirinkti ketvirtojo asteroido pavadinimą buvo suteikta Gaussui, kuris vos per kelias valandas apskaičiavo jo orbitą (net ir naudojant šiuolaikinę skaičiuoklę nėra lengva laikytis tokio laiko tarpo!).
Medžioklės sezonas
1830 m. Matematikas ir astronomas Friedrichas Wilhelmas Besselis kreipėsi į Vokietijos observatorijas, kad jie pradėtų kartografuoti dangų, kad galėtų ieškoti asteroidų. Kažkas buvo padaryta šia kryptimi, tačiau pirmasis radinys atiteko ne profesionalui, o mėgėjui pašto viršininkui Karliui Henkei. 1845 m. Gruodžio 8 d., Po 15 metų nevaisingų stebėjimų, jis atrado penktąjį asteroidą Astrea. 1847 m. Tas pats Henke pastebėjo asteroidą Nr. 6 - Hebu, ir netrukus jaunas anglų astronomas Johnas Russellas Hindas atrado asteroidus Iris ir Flora. Po to mažųjų planetų paieškos greitai įsibėgėjo. Pirmasis amerikietis šių kūnų medžiotojas Christianas Petersas 1861–1889 atrado 48 asteroidus, o vokiečių astronomas Karlas Lutheris - 24. Iki 1890 m. Apie tris šimtus erdvės tarp Marso ir Jupiterio gyventojų buvo įrašyta į astronominius katalogus.
Ir tada prasidėjo nauja era. Heidelbergo universiteto privatdocentas Maximilianas Wolfas pirmasis pasaulyje panaudojo fotografiją ieškodamas nedidelių planetų. 1891 m. Gruodį jis atrado savo pirmąjį asteroidą, o kitais metais - jau 13. 1902 m. Wolffas vadovavo naujai universiteto observatorijai ir pavertė ją pasauliniu „mažosios planetologijos“centru. Jo jaunesnysis kolega Karlas Reinmuthas 1912–1957 atrado 389 asteroidus, ir niekas negalėjo įveikti šio rekordo.
Tarpukariu asteroidų paieškos buvo itin intensyvios ir vien praėjusio amžiaus trečiajame dešimtmetyje buvo beveik keturi šimtai atradimų. Tada jis sulėtino greitį - ilgą laiką, apie trisdešimt metų. Jo atgaivinimą palengvino teleskopų aprūpinimas puslaidininkiniais fotometrais ir kitais elektroniniais prietaisais bei galingų kompiuterių, galinčių greitai apskaičiuoti asteroidų orbitas, atsiradimas. Pastaruoju metu mažosioms planetoms tirti buvo naudojami antžeminiai robotizuoti teleskopai, orbitos observatorijos ir tolimieji kosminiai zondai.
Asteroidų klasės
Informacija apie asteroidų struktūrą yra pagrįsta atspindėtos saulės spindulių spektrinės analizės rezultatais, pataisytais geocheminiais meteoritų sudėties duomenimis (kadangi pagrindinis jų šaltinis yra asteroidai). Pagal šį kriterijų jie skirstomi į tris pagrindines klases: C (kūnai, kuriuose yra daug anglies), S (silikatai su metalų priemaiša) ir M (daugiausia geležies-nikelio asteroidai). C klasei priklauso trys ketvirtadaliai asteroidų pagrindiniame dirže, S klasei - 17%. Tačiau yra išsamesnių klasifikacijų su daug didesniu grupių skaičiumi.
Visi be išimties asteroidai sukasi, o jų ašys erdvėje yra orientuotos gana atsitiktinai. Paprastai asteroido dienos trukmė yra nuo 6 iki 13 valandų, tačiau yra ir išimčių. Pavyzdžiui, mažas (apie 30 metrų skersmens) asteroidas 1998 KY26 visiškai apsisuka per 10 minučių 42 sekundes. Labiausiai tikėtina, kad tokį didelį kampinį greitį jis įgijo dėl daugybės susidūrimų su artimiausiais giminaičiais.
Pagrindinis diržas
Beveik visų asteroidų orbitos yra žiede, kurio vidinis spindulys yra lygus dviem astronominiams vienetams, o išorinis - trims su puse (griežtai tariant, tai ne žiedas, o spurga, nes daugelio asteroidų keliai išeina už ekliptikos plokštumos). Ši zona vadinama pagrindiniu asteroidų diržu. Joje yra apie du šimtai mažesnių planetų, kurių vidutinis skersmuo yra didesnis nei 100 km. Apytiksliais skaičiavimais, mažiausiai kilometro dydžio asteroidų yra 1–2 milijonai, o bendra pagrindinio diržo gyventojų masė yra maždaug 25 kartus mažesnė nei Mėnulio masė!
Asteroidų trajektorijų erdvinis pasiskirstymas pagrindiniame dirže toli gražu nėra vienodas. Pirma, yra plyšių, kuriuos 1860-aisiais atvėrė Indianos universiteto profesorius Danielis Kirkwoodas. Remdamasis 97 asteroidų trajektorijų tyrimu, Kirkwoodas nustatė, kad šie kūnai vengia orbitos, kurių periodai proporcingi Jupiterio laikotarpiui (pavyzdžiui, jei šie laikotarpiai yra susiję kaip 1: 3). Kirkwoodas taip pat suprato priežastį: tokie kūnai periodiškai artėja prie Jupiterio toje pačioje savo trajektorijos dalyje ir dėl to, veikiami jo gravitacijos, jie nuklysta nuo savo ankstesnės trajektorijos (šis efektas, kurį XIX a. Pradžioje Laplace'as pastebėjo Jupiterio palydovų pavyzdžiu, vadinamas orbitos rezonansu). Pagrindiniame dirže yra „Kirkwood“lizdai (rusų kalbos literatūroje jie dar vadinami liukais) ir su kitais rezonansais - 1: 2, 2: 5, 3: 5, 3: 7. Antra,ne mažiau kaip trečdalis asteroidų yra sugrupuoti į šeimas su artimais orbitos elementais (tokiais kaip pusiau pagrindinės ašies ilgis, ekscentriškumas ir orbitos polinkis į ekliptikos plokštumą). Pirmąją iš šių šeimų, beveik prieš šimtą metų, išskyrė Tokijo universiteto Kiyotsugu Hirayama profesorius. Hirayama manė, kad kiekviena šeima susideda iš didesnio asteroido fragmentų, kurie išsiskyrė dėl susidūrimo su mažesniu kūnu, ir ši interpretacija vis dar laikoma patikimiausia.subyrėjo dėl susidūrimo su mažesniu kūnu, ir ši interpretacija vis dar laikoma patikimiausia.subyrėjo dėl susidūrimo su mažesniu kūnu, ir ši interpretacija vis dar laikoma patikimiausia.
Tikėtina, kad pagrindinio diržo asteroidai susiduria ir dabar (tačiau gyvai jo dar nebuvo įmanoma pamatyti), anksčiau susidūrimai būdavo dažniausiai. Daugelis (jei ne visi) asteroidai yra jų pirmtakų fragmentai. Tai paaiškina, kodėl juostoje nėra daug asteroidų, turinčių savo palydovus. Kaip sakė Kolorado Pietvakarių tyrimų instituto vyresnysis tyrėjas Clarkas Chapmanas, jų dalis neviršija 15% (palyginti su 75% planetose). Labiausiai tikėtina, kad asteroidai praranda mėnulius ne tik tiesioginių susidūrimų metu, bet ir dėl gravitacijos sutrikimų, kuriuos sukelia kaimynų pasirodymas. Chaotiškas asteroidų sukimosi ašių pasiskirstymas taip pat yra susidūrimų rezultatas. Tik Ceresas, Pallasas ir Vesta turi tiesioginį sukimąsi, paveldėtą iš pirmapradžio planetinio būrio,iš kurių susidarė ir asteroidai, ir planetos. Jie išlaikė šį sukimąsi dėl įspūdingos masės, kuri suteikia jiems didelį kampinį impulsą.
Trojos asteroidai
Beveik visi XIX amžiuje atrasti asteroidai juda pagrindiniu diržu. Vienintelės išimtys yra Efra ir Erotas, kertantys Marso orbitą. Tuo metu nebuvo jokių kitų pabėgimo iš diržo nelaisvės pavyzdžių.
XX amžius atnešė pokyčių ir čia. 1906 m. Vasario 23 d. Wolffas nufotografavo labai silpną asteroidą, kuris beveik apskrito orbita judėjo tokiu pat spinduliu kaip Jupiteris, 55,5 laipsnio priekyje nuo planetos. Jis buvo pavadintas Achilu ir gavo numerį 588. Netrukus švedų astronomas Carlas Charlier suprato, kad Achilas jo judėjime yra susietas su vienu iš dviejų stabilios bibliotekos taškų, kuriuos 1772 m. Numatė Josephas Louisas Lagrange'as. Achilas periodiškai grįžta į bibliotekos taško L4, kuris juda 60 laipsnių į priekį nuo Jupiterio, apylinkes. Po kurio laiko ten buvo atrastas asteroidas „Patroclus“, o Hektoras buvo rastas netoli L5 taško, judančio 60 laipsnių už planetą. Netrukus atsirado tradicija šiuos asteroidus pavadinti Trojos karo didvyrių garbei - netoli L4 bibliotekos taško achajų vardais (Achilas, Nestoras, Agamemnonas, Odisėjas, Ajaxas,Diomedes, Antilochus, Menelaus), o prie bibliotekos taško L5 - Trojos gynėjų vardai (Priam, Aeneas, Antif). Tačiau ši tradicija atsirado ne iš karto, todėl Hektoras ir Patroclusas galiausiai liko „priešo lageriuose“.
Iki šiol netoli Jupiterio buvo atrasta apie 5000 Trojos arklys. Kampinis atstumas tarp jų ir Jupiterio labai skiriasi - nuo 45 iki 100 laipsnių. Dar keturi Trojos arklys gyvena netoli Marso, o aštuoni - Neptūno orbitinėje zonoje. 2011 m. Liepos mėn. Kanados astronomai įvardijo pirmąjį kandidatą į mūsų planetos „Trojan“partnerio titulą. Šį 300 metrų asteroidą 2010 TK7 užfiksavo WISE infraraudonųjų spindulių teleskopas, kuris žemoje Žemės orbitoje veikė 2010 m. Sausio – spalio mėnesiais.
Netoli Žemės esantys asteroidai
Kitas atradimų etapas prasidėjo 1932 m. Pavasarį. Kovo 12 dieną belgų astronomas Eugenijus Delportas atrado asteroidą „Amur“, artėjantį prie Saulės 1,08 AG perihelyje. ir todėl beveik liečia išorinę žemės orbitos pusę. Vos po šešių savaičių Karlas Reinmuthas užkliuvo už asteroido Apolonas, kurio orbita kerta ir Žemę, ir Venerą, o per Saulę perihelyje yra tik 0,65 AU.
Kupidonas ir Apolonas tapo dviejų mažesnių planetų šeimų, lankančių vidinius Saulės sistemos regionus, protėviais. Jie turi bendrą pavadinimą - Žemėje esantys asteroidai (NEA). „Amor“tipo asteroidų perihelis yra nuo 1,3 AU. iki didžiausio žemės orbitos spindulio, lygus 1,017 AU. Apolono tipo asteroidai apima kūnus, kurių perihelis yra mažesnis nei 1,017 AU. o pusiau pagrindinė ašis viršija 1 AV. Taip pat yra netoli Žemės esančių asteroidų šeima, kurios pusiau pagrindinė ašis yra mažiau nei vienas astronominis vienetas. Maždaug 50% tokių asteroidų, kurių pirmasis buvo atrastas 1976 m. Ir pavadintas Egipto dievo Atono vardu, vis dar labiau nutolsta nuo Saulės nei Žemės, nes jie juda išilgai daug ekscentriškumo. Tarp atonų išskiriama asteroidų pogrupis,kurio apogėjus yra mažesnis už minimalų žemės orbitos spindulį, 0,983 AU. Šie kūnai natūraliai visada yra arčiau Saulės nei mūsų planeta.
Artimos žemės asteroidų orbitos yra labai įvairios. Kai kurie iš jų periodiškai grįžta prie pagrindinio diržo ir kartais netgi eina kur kas toliau, o kiti visada laikosi arčiau Saulės. Pavyzdžiui, yra asteroidas „1685 Toro“, kurio apogėjus siekia 1,96 AU. ir perihelis 0,77 AU. Jis kerta Žemės ir Marso orbitas, ir jam trūksta tik 0,05 AU. e, patekti į Veneros orbitą. Jam prireikia 8 Žemės ir 13 Veneros metų, kad jis suktų penkis apsisukimus aplink Saulę, todėl „Toro“yra orbitiniame rezonanse su abiem planetomis. Yra net asteroidų, drįstančių priartėti prie Saulės arčiau Merkurijaus. Toks yra „Apollo“šeimos asteroidas „1566 Icarus“, kurį 1949 m. Atrado amerikiečių astronomas Walteris Baade'as.
Nebaigtos planetos
Asteroidai tam tikra prasme yra nebaigtos planetos. Abi jos kadaise susidarė iš susidūrusių ir susiliejusių planetosžiedžių, kietų kūnų, kurių dydis svyravo nuo metro iki kilometro ir skriejančių aplink naujagimę Saulę. Savo ruožtu šie kūnai atsirado dėl pirminių dujų ir dulkių debesies, iš kurio susidarė Saulės sistema, dalelių sukibimo. Už Marso orbitos esančioje zonoje planetos gyvūnai nesugebėjo susijungti į didelę planetą. Greičiausiai tai įvyko dėl gravitacinių Jupiterio sutrikimų, nors galėjo veikti ir kiti mechanizmai. Visų pirma, įmanoma, kad Jupiteris ne kartą išstūmė didelius kūnus link Saulės, o tai taip pat destabilizavo asteroidų juostą.
Pirmieji asteroidai, atsirandantys tiesiai iš lėktuvų pavidalo, judėjo ekliptikos plokštumoje beveik apskritomis orbitomis ir turėjo mažą santykinį greitį. Štai kodėl jie nesiskirstė susidūrimais, o sulipo ir augo. Tačiau Jupiterio sunkumas palaipsniui privertė asteroidus judėti į pasvirusias orbitas su dideliu ekscentriškumu, dėl to jų santykinis greitis padidėjo iki 5 km / s (taip yra dabar). Smogdami tokiu greičiu, asteroidai buvo sutrupinti į fragmentus, neturinčius jokių galimybių pradėti tikros planetos.
Šie procesai radikaliai pakeitė asteroidų juostą. Pradinė jo masė nėra tiksliai žinoma, tačiau, remiantis modelio skaičiavimais, ji gali būti 2200 kartų didesnė už dabartinę masę ir maždaug lygi Žemės masei. Tie patys skaičiavimai rodo, kad buvo šimtai kūnų, kurių masė ir dydis nenusileido Cererei. Šie kūnai žuvo susidūrimų metu, o jų nuolaužos pateko į nestabilias orbitas ir paliko diržą. Galų gale jis tiek suplonėjo, kad susidūrimai tapo reti, o išlikę asteroidai liko gana stabiliomis trajektorijomis. Taigi dabartinis pagrindinis diržas yra blyškus buvusio jo spindesio šešėlis.
Clarkas Chapmanas pažymėjo, kad, pasak daugelio planetų mokslininkų, vienu metu tarp Žemės ir Veneros gali būti kitas diržas. Tačiau šiuos asteroidus išgyventi buvo daug sunkiau. Galima manyti, kad beveik visi jie suskilo po susidūrimų, o jų fragmentai buvo išmesti nuo Saulės.
Nikelio geležies karštinė
Mokslinės fantastikos rašytojai jau seniai prognozavo, galima sakyti, nacionalinę ekonominę asteroidų raidą - prisiminkime, pavyzdžiui, Azimovo istoriją „Marso kelias“. Tai suprantama. Asteroidų juostoje yra milžiniškos gryniausio vandens ledo atsargos ir daugybė mineralų. Viename kubiniame kilometre tipinio M klasės asteroido medžiagos yra 7 milijardai tonų geležies, milijardas tonų nikelio ir milijonai tonų kobalto. Bendra šių metalų kaina šių dienų kainomis viršija 5 trln. USD. Tikimasi, kad jei žmonija pateks į šiuos išteklius, ji išmintingai ir realiai naudosis jais.
Aleksejus Levinas