Пояс астероидов
По́яс астеро́идов (или гла́вный по́яс астеро́идов) — область Солнечной системы, расположенная между орбитами Марса и Юпитера, представляющая собой скопление множества астероидов неправильной формы, преимущественно состоящих из каменистых пород и металлов. Это самый крупный пояс астероидов в Солнечной системе и регион, где сосредоточена основная масса малых тел, обращающихся вокруг Солнца[1].
Расположение и структура
Пояс простирается примерно от 2,0 до 3,3 астрономических единиц (а. е.) от Солнца. Его общая масса чрезвычайно мала по сравнению с планетарными телами и составляет всего около 4 % массы Луны. Бо́льшая часть этой массы сосредоточена в нескольких крупнейших объектах, таких как Церера, Паллада, Веста и Гигея. Их средний диаметр составляет более 400 км, а самый крупный из них, Церера, единственная в «поясе астероидов» карликовая планета, имеет диаметр более 950 км и вдвое превышает суммарную массу Паллады и Весты[1].
Большинство астероидов пояса значительно меньше, вплоть до нескольких десятков метров. Пространство внутри пояса не является плотно заполненным: астероиды разделены в среднем миллионами километров, поэтому ни один космический аппарат, пролетавший через эту область, не был повреждён ими. Существуют относительно пустые области, известные как щели Кирквуда, — орбитальные резонансы с Юпитером, где гравитационное влияние газового гиганта вычищает астероиды. Тем не менее, столкновения между астероидами внутри пояса могут порождать астероиды, сближающиеся с Землёй, что делает изучение динамики пояса важной задачей планетарной защиты[2].
Происхождение и эволюция
В 1766 году немецкий математик и физик Иоганн Тициус (1729—1796) открыл зависимость, приблизительно описывающую расстояния планет от Солнца и получившую название правила Тициуса—Боде. Иоганн Боде высказал предположение о существовании пятой планеты между Марсом и Юпитером. После открытия Урана в 1781 году Уильямом Гершелем, которое подтверждало данное правило, начались поиски планеты на удалении 2,8 а. е. от Солнца (расстояние между орбитами Марса и Юпитера)[3].
Первые астероиды были обнаружены в период с 1801 по 1807 годы. Открытие началось с Цереры, найденной итальянцем Джузеппе Пьяцци, а затем последовали Паллада, Юнона и Веста, открытые немецкими астрономами Генрихом Ольберсом и Карлом Хардингом. Для этих небесных тел Уильям Гершель ввёл термин «астероид», что означает «подобный звезде»[2].
Ольберс в 1804 году выдвинул гипотезу, что астероиды возникли из-за развала большой планеты. Эта гипотетическая планета стала известна как планета Ольберса или планета Фаэтон. Идея взрыва планеты, располагавшейся между Марсом и Юпитером, обсуждалась в астрономической среде до 70-х годов XX века[4].
Согласно современным представлениям, астероиды — это несформировавшаяся планета, на что указывали широкое распределение астероидов по большим полуосям орбит, а также зависимость альбедо и химического состава астероидов от расстояния до Солнца. Главный пояс считается остатком протопланетного диска Солнечной системы, когда сильное гравитационное воздействие Юпитера помешало веществу в этом регионе аккумулироваться в полноценную планету. Влияние Юпитера вызвало рост эксцентриситетов и наклонений астероидных орбит, что вызвало увеличение относительных скоростей астероидов и доминирование разрушения над объединением — при столкновении астероиды разрушаются, а не слипаются, как полагается при образовании планет[4].
Классификация астероидов
К 1868 году число открытых астероидов превысило сотню. Согласно данным Европейского космического агентства, пояс астероидов содержит от одного до двух миллионов астероидов диаметром более одного километра. Кроме того, в этой области находятся миллионы более мелких космических тел. По состоянию на апрель 2022 года астрономы обнаружили и пронумеровали 598 053 астероида главного пояса[1].
Главной отличительной чертой, характеризующей отдельные астероиды, является их спектр, по которому можно судить о химическом составе данного тела. Астероиды в главном поясе классифицируют по их спектральному составу и альбедо[2]:
- Астероиды класса C (углеродные): наиболее распространённый тип (~75 % известных астероидов). Обладают низким альбедо и состоят из силикатов и углеродистых соединений. Расположены в дальней от Солнца части пояса.
- Астероиды класса S (силикатные): вторые по распространённости (~17 %). Состоят из силикатов железа и никеля, более яркие. Преобладают во внутренней части пояса.
- Астероиды класса M (металлические): состоят в основном из железа и никеля, имеют умеренное альбедо.
Кроме того, классифицированы астероиды, перигелий орбиты которых меньше, либо равен 1,3 а.е. Их назвали астероидами, сближающимися с Землёй, и среди них выделяют следующие группы[2]:
- Амуры — астероиды, чьи орбиты целиком лежат дальше от Солнца, чем земной афелий;
- Аполлоны — астероиды, чей перигелий находится ближе к Солнцу, чем земной афелий, но большая полуось их орбиты больше земной. Таким образом, они в своём движении не просто проходят близ земной орбиты, а пересекают её (с внешней стороны);
- Атоны — астероиды, чей афелий находится дальше от Солнца, чем земной перигелий, но большая полуось их орбиты меньше земной. Пересекают земную орбиту с внутренней стороны;
- Атиры — астероиды, чьи орбиты целиком лежат ближе к Солнцу, чем земной перигелий.
Исследование
Долгое время пояс астероидов наблюдался только с помощью телескопов. Прорыв в его изучении произошёл с началом космической эры. Первым аппаратом, пролетевшим через пояс, стал «Пионер-10» в 1972 году[1].
27 сентября 2007 года к крупнейшим астероидам Весте и Церере была отправлена автоматическая межпланетная станция «Dawn». Аппарат достиг Весты 16 июля 2011 года и вышел на её орбиту. После изучения Весты в течение полугода он направился к Церере. После 2007 года для подробного изучения астероидов отправляли аппараты, которые исследовали Эрос и Матильду[2]. Детальные изображения и данные были получены миссиями, которые целенаправленно изучали астероиды[1]:
- «NEAR Shoemaker» — первая посадка на астероид Эрос.
- «Dawn» — первая миссия, вышедшая на орбиту вокруг двух крупнейших тел пояса (Весты и Цереры).
- «Хаябуса» и «Хаябуса-2» — миссии по забору грунта с астероидов и его доставке на Землю.
- «Люси» — миссия для изучения троянских астероидов Юпитера (которые не являются частью главного пояса, но относятся к популяции малых тел).
Главный пояс является важнейшим источником информации о ранних этапах формирования Солнечной системы. Астероиды — это «капсулы времени», сохранившие вещество протопланетного диска. Кроме того, они рассматриваются как потенциальные источники полезных ископаемых для будущей космической добычи[4].
Литература
- Симоненко А. Н. Пояс астероидов. — Москва: Знание, 1977. — 64 с.
Примечания
- ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 Пояс астероидов: планета, которой не было. Vito Technology (15 июля 2022). Дата обращения: 29 декабря 2025.
- ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 Кольцо вокруг Солнца. Большой новосибирский планетарий. Дата обращения: 29 декабря 2025.
- ↑ Правило Тициуса—Боде. Элементы большой науки. Дата обращения: 29 декабря 2025.
- ↑ 4,0 4,1 4,2 Горькавый Н. Н. О происхождении главного пояса астероидов // Известия Крымской Астрофизической Обсерватории. — 2018. — № 2. — С. 67–73.