Современное представление о строении и составе солнечной системы: Учебное пособие

М И Н И СТ Е РСТ В О О БРА ЗО В А Н И Я РО ССИ Й СК О Й Ф Е Д Е РА Ц И И М О СК О В СК И Й ГО СУ Д А РСТ В Е Н Н Ы Й У Н И В Е РСИ Т Е Т им. М .В . Ломоносова В О РО Н Е Ж СК И Й ГО СУ Д А РСТ В Е Н Н Ы Й У Н И В Е РСИ Т Е Т

В .С. У ральская, В .Н . Расхож ев

СО В РЕ М Е Н Н О Е ПРЕ Д СТ А В ЛЕ Н И Е О СТ РО Е Н И И И СО СТ А В Е СО ЛН Е ЧН О Й СИ СТ Е М Ы

У ЧЕ БН О Е ПО СО БИ Е Специальност ь"Геог раф ия" (012500)

г . В оронеж 2004 г .

2

У т верж дено науч но-мет одическимсовет омф акульт ет аг еог раф ии и г еоэколог ии В ГУ 12.02.2004 г ., прот окол№ 2

Сост авит ели : ст арш ий научны й сот рудни к от дела небесной механики ГА И Ш а М ГУ , канд. ф из . - мат . наук У ральская В алент и наСеменовна, доцент каф едры опт ики и спект роскопи и ф из ическог о ф акульт ет а В ГУ Расхож евВ ладимир Н и лович.

У чебное пособие подг от овлено в от деле небесной механики Государст венног о аст рономическог о инст ит ут а и м. П. К . Ш т ернберг аМ осковског о г осударст венног о уни версит ет а и м. М .В . Ломоносова и на каф едре опт ики и спект роскопии В оронеж ског о г осударст венног о университ ет а. Рекомендует ся для ст удент ов В ГУ ф из ическог о ф акульт ет а, ст удент ов ф акульт ет аг еог раф ии и г еоэколог ии дневног о и з аочног о обуч ения.

3

Содерж ание В ведение Н овы е данны е о больш и х планет ах Солнечной си ст емы и ихспут никах К ольцапланет А ст ероиды и комет ы Главны й пояс аст ероидов Семей ст во т роянцев Пояс К ой пера Семей ст во К ент авров О колоз емны е аст ероиды и пот енциально опасны е для Земли объект ы Спут ники Земли Спут ники малы х планет К омет ы О т поясаК ой перак комет ны мядрам О бъяснени е некот оры х аст рономич еских т ерми нов, использ уемы х вданномпособии Списоклит ерат уры При лож ение – т аблицы При лож ение – рисунки

4 6 10 11 11 12 12 13 15 16 17 18 20 21 23 25 31

4

В ведение Н аш е предст авление о ст роени и и сост аве Солнечной сист емы сущест венно из менилось с появлением в аст рономии новой наблю дат ельной т ехники. В ведение вст рой наз емны х т елескоповс диамет ромобъект ива порядка10 мет ров, успеш ная эксплуат ация космическог о т елескопа имени Х аббла, а т акж е проведение удачны х мисси й космических аппарат ов (К А ) к больш им планет ам при вело кновы мвесомы мот кры т иям. К ак и з вест но, Солнечная сист ема содерж ит девят ьбольш и х планет . Э т о М еркурий , В енера, Земля, М арс, Ю пит ер, Сат урн, У ран, Н епт ун и Плут он. В се планет ы , кроме Плут она, движ ут ся по почт и круг овы м орбит ам в практ ически одной плоскост и – плоскост и эклипт ики. М еж ду орбит ами М арса и Ю пит ера находит ся Главны й пояс аст ероидов(Рис. 1). В наст оящее время у внеш ни х планет -г иг ант ов Ю пит ера, Сат урна, У рана и Н епт уна от кры т о ог ромное количест во малы х спут ни ков. Э т о з аст авляет предполож ит ь, чт о прост ранст во вокруг эт их г аз овы х г иг ант ов бог ат о каменны ми т елами, и прог ресс в т ехнике наблю дени й при ведет к новы м от кры т и ям более мелки х спут ников. В сист еме Ю пит ераот кры т ы т ела километ ровог о раз мера, причем количест во эт их т елмож ет дост ичь нескольки х сот ен (Рис. 2). У Сат урна, У рана и Н епт уна т акж е обнаруж ены новы е далекие внеш ние спут ни ки, кот оры е мог ут являт ься з ахваченны ми аст ероидами . Современны е наблю дени я показ али новое распределение популяци й малы х т елз а пределами Главног о пояса аст ероидов. О т кры т вт орой аст ероидны й пояс – п оясК ой п ер а , находящи й ся з а орбит ой Н епт уна и по массе далеко превосходящий Главны й пояс аст ероидов. Сей час дискут ирует ся вопрос о т ом, являет ся ли Плут он больш ой планет ой , либо он предст авляет собой самы й крупны й объект из множ ест ва т елз а орбит ой Н епт уна. Пока М еж дународны й А ст рономически й Сою з (М А С) предлаг ает ост авит ьст ат ус Плут онакакбольш ой планет ы без из менени я. Сущест вование двух з начит ельны х популяци й малы х т елнаорбит е Ю пи т ера, наз ы ваемы х т р оянца м и и находящихся в ла гр а нж ев ы х уст ой чив ы х т очка х ог раниченной з адачи т рех т ел(Рис. 3), з аст авило наблю дат елей искат ь подобны е семей ст ва у друг и х планет . Сначалаони бы ли обнаруж ены у М арса, но т еперьот кры т первы й т роянец у Н епт уна. Значит ельной являет ся популяци я околоз емны хаст ероидов. Н а вы т янут ы х орби т ах, пересекаю щи х орбит ы больш и х планет , обнаруж ены новы е объект ы , т ак наз ы ваемы е К ент а в р ы , кот оры е с одной ст ороны имею т некот оры е свой ст ва аст ероидов, а по друг и м характ ерист и кам напоми наю т ком ет ы . А кт уальной ст ановит ся проблемаи хдолг овременной эволю ции. В первы е от кры т ы спут ники малы х планет , а т акж е двой ны е аст ероиды . О каз алось, чт о з начит ельную част ь всей популяци и аст ероидов, при мерно 16%, сост авляю т двой ны е сист емы малы хт ел. В последние г оды от кры т ы малы е т ела, движ ущиеся в рез онансе с дви ж ениемЗемли . О ни получи ли наз вание компаньоны Земли. К роме долгопери одически х и корот копериодических комет , в от дельны е г руппы вы деляю т ся популяци и комет , падаю щи х на Солнце, а т акж е ком ет ы ,

5

пот енциально опасны е для Земли . И з учает ся вопрос о происхож дени и и связ и меж ду комет ами , аст ероидами и спут ни ками планет . В се эт о з аст авляет сист емат из ироват ь новы й наблю дат ельны й мат ериал и оф ормит ь ег о в виде пособия, т ак как во всех учебны х пособи ях, имею щи хся в распоряж ени и ст удент ов, нет подобны х сведений о сост аве и ст роени и Солнечной сист емы . У чебное пособие снабж ено объяснениями некот оры х аст рономических т ерминов, от меченны х вт екст е кур сив ом , ост альны е т ерми ны и ли объясняю т ся вкурсе лекци й либо содерж ат ся влит ерат уре, кот орая указ анавсписке лит ерат уры как основная. Сай т ы , перечисленны е в спи ске лит ерат уры , содерж ат учебную и нф ормаци ю по курсу аст рономии , а т акж е проф ессиональную и нф ормаци ю по от дельны м вопросам ст роения Солнечной сист емы , сравнит ельной планет олог и и и т .д. О з накомление с мат ериалами подобног о рода будет полез но ст удент ам, поз волит им самост оят ельно проводит ь сравнит ельны й анализ вновь пост упаю щих данны х по т емвопросам, кот оры е их з аи нт ересую т после оз накомления с данны мучебны мпособием. Сост авит ели счит аю т свои мпри ят ны мдолг омвы сказ ат ьприз нат ельност ь и благ одарност ь докт ору ф из .-мат . наук Е мельянову Н .В . и докт ору ф из .-мат . наук Лат ы ш еву А .Н . з а з амечания, сделанны е в ходе подг от овки пособия. О собая при з нат ельност ьдокт ору ф и з .-мат . наук Зеленеву В .М . з а дополнени я, сделанны е впроцессе реценз ировани я.

6

Н овы е данны е о больш и х планет ах Солнечной си ст емы и ихспут никах. В се характ ерист и ки планет , ут очненны е к наст оящему времени , при ведены в т аблице 1 При лож ения. К концу 2003 г . у больш и х планет из вест ны 136 спут ников. Земля имеет один спут ни к, М арс – 2 спут ника, Ю пит ер – 61, Сат урн – 31, У ран – 27, Н епт ун – 13, Плут он – 1. В т абли цах 2-5 При лож ения даны основны е сведени я о спут ни кахЮ пит ера, Сат урна, У ранаи Н епт уна. Самы м г лавны м из всех спут ни ков планет являет ся Луна – спут ник Земли. О надвиж ет ся вокруг Земли на среднемрасст ояни и 380000 км. Радиус Луны равен 1700 км. Е е масса сост авляет 1/81 част ь массы Земли. У М еркурия и В енеры спут никовне обнаруж ено. В округ М арса на почт и круг овы х орбит ах в плоскост и экват ора планет ы обращаю т ся два спут ника - Ф обос и Д ей мос. Ф обос - весьма вы т янут ое т ело, имею щее раз меры 26х22х18 км. Д ей мос т ож е вы т янут , ег о раз меры 15х12.4х10.8 км. Радиус орбит ы Ф обоса – 9400 км, Д ей моса – 23500 км. Д ля сравнения напомни м, чт о радиус М арсасост авляет 3400 км. У планет -г иг ант ов - Ю пит ера, Сат урна, У рана и Н епт уна, по располож ени ю в планет ны х сист емах спут ники мож но условно раз бит ь на т ри основны е г руппы . Э т о г лавны е спут ники, внут ренние спут ники , находящиеся бли ж е к планет е, чемг лавны е спут ники, и внеш ние спут ники всист еме планет ы . В нут ренни е спут ники - эт о малы е т ела неправильной ф ормы и раз мерами несколько ки ломет ров, кот оры е образ овали сь в рез ульт ат е ст олкновени й и ли бомбардировки мет еороидами более крупны х спут ни ков. О ни располож ены во внут ренни х област ях планет ны х сист ем, част о вобласт и колец, иног да попадая вобласт ьг лавны х спут ников. К ним от носят ся 4 внут ренни х спут ни ка Ю пит ера (М ет ида, А драст ея, А мальт ея и Т еба), 9 малы х внут ренних спут ни ка Сат урна (Пан, А т лас, Промет ей , Пандора, Э пимет ей , Я нус, Т елест о, К алипсо и Е лена), 13 внут ренних спут ников У рана (К орделия, О ф елия, Б ианка, К рессида, Д ез демона, Д ж ульет т а, Порт и я, Роз али нда, Бели нда, Пак, а т акж е S/2003 U1 и U2 и S/1986 U10) и 6 спут никовН епт уна(Н аяда, Т аласса, Д еспи на, Галат ея, Лариссаи Прот ей ). Главны е спут ни ки располаг аю т ся вобласт и от 20000 кмдо 2 млн. км, их раз меры от 500 до 5000 км. О ни образ овались одновременно с планет ами из прот опланет ног о облакаи имею т рег улярны е орби т ы – почт и круг овы е, располож енны е в плоскост и экват орапланет ы . В сист еме Ю пит ера эт о 4 га лилеев ы х сп ут ника (И о, Е вропа, Гани мед и К аллист о), 8 г лавны х спут никовсист емы Сат урна(М имас, Э нцелад, Т еф ия, Д иона, Рея, Т ит ан, Ги перион и Я пет ), у У рана– 5 основны х спут ников (М иранда, А риэль, У мбриэль, Т ит ания и О берон). Самы й крупны й спут ник Н епт уна – Т ри т он дви ж ет ся по круг овой орби т е в плоскост и экват ора Н епт уна, но в обрат ном направлени и по от нош ени ю к вращени ю планет ы . В неш ние спут ники находят ся наорбит ахот 2 до 50 млн. кми и мею т диамет ры порядка нескольких км. Д ля ни х характ ерны неправильная ф орма и нерег улярны е орбит ы – вы т янут ы е элли пт ич ны е орбит ы с раз ли чны ми наклонами к плоскост и экват ора планет ы , причем мног ие из внеш ни х спут ников и мею т обр а т ны е дв иж ения по от нош ени ю к вращени ю планет ы . И х располож ение во

7

внеш ни х област ях планет ны х сист ем указ ы вает на воз мож ны й з ахват эт их т ел из меж планет ног о прост ранст ва. Н а инт ервале времени, сравнимомс воз раст ом Солнечной сист емы (4.5 млрд. лет ), они не подверг ались сущест венны м из менениями поэт ому сохранили инф ормаци ю о ранни х ст адиях ее ф орми рования. И з учение их природы , сост ава, эволю ци и и хорби т приблиз ит нас к понимани ю основног о сценария происхож дени я Солнечной сист емы . Граница сущест вования спут ников определяет ся област ью г равит ационног о прит яж ения планет ы , из вест ной как сфер а Хилла . Д ля Ю пит ера радиус сф еры Х илласост авляет 740 радиусовЮ пит ера, при мерно 0.35 а.е. или 50 млн. км. Д ля Н епт унаэт от радиус сост авляет 86.8 млн. км. За последнее десят илет ие от кры т о 75 новы х спут ников. Т ак, в сист еме Ю пит ера вмест о 8 ст ало из вест но о сущест вовани и 53 далеки х нерег улярны х спут ников. Самы е далекие из ни х на обрат ны х орбит ах имею т больш и е полуоси, сост авляю щие 0.65 радиуса сф еры Х илла. При от кры т и и спут ники получаю т временны е обоз начени я, например, S/2000 J1. Э т о оз нач ает , чт о спут ник (S) от кры т в 2000 г . и являет ся первы м спут ником Ю пит ера (J), от кры т ы м в эт ом году (J1). После ут очнения орбит ы ему присваи вает ся порядковы й номер и предлаг ает ся наз вание. В се спут ники Ю пит ераназ ваны и менами из г реко-римской миф олог ии и связ аны с Ю пит ером-Зевсом. Сог ласно при нят ы мМ А С сог лаш ени ям, спут ни ки с прямы м движ ением получаю т наи менования (г лавны м образ ом лат инские), оканчиваю щиеся на – аи ли – о, а наз вания спут ников с обрат ны мдвиж ением(в основном, г речески е), и мею т окончани я – е. В русском яз ы ке вст речаю т ся двоякие написания г реческих и мен, напри мер, Т ай г ет аи Т ай г ет е, И окаст аи И окаст е и др. О днако, как уж е указ ы валось, для спут ников с обрат ны м движ ением ут верж дены наз вани я с окончанием– е, аименно, Т ай г ет е, И окаст е, К алике, Э ри номе и т .д. И з характ ера дви ж ения (скорост ь движ ения, наклон орби т ) внеш них нерег улярны х спут ников Ю пит ера видно, чт о все они подраз деляю т ся на особы е г руппы и ли семей ст ва. Ближ е к га лилеев ы м сп ут ника м располаг аю т ся спут ни ки с прямы м движ ением, кот оры е мож но условно раз делит ь на т ри г руппы . Первая г руппа Ф емист о вклю чает в себя оди н спут ник по имени ее ед и нст венног о члена. О н движ ет ся в прямомнаправлени и на орбит е со среднимрасст оянием7 млн. кмот Ю пи т ера и наклоном45°. В т орая г руппа содерж ит 5 спут ни ков, кот оры е имею т средние расст ояния порядка 11 млн. км и наклоны около 30° к плоскост и экват ора планет ы , т .е. имею т прямое движ ение. Э т о т ак наз ы ваемая г руппаГи мали и , вкот орую т акж е входят Э лара, Ли сит ея, Ледаи S/2000 J11. Т рет ья г руппа т акж е содерж и т пока один спут ник S/2003 J20 с больш ой полуосью 17 млн. км и наклоном 55°. Спут ники с обрат ны м движ ением т акж е объединяю т ся в т ри и ли чет ы ре самост оят ельны е г руппы , кот оры е наз ваны по именам наиболее крупны х из них. Э т о г руппа А нанке с больш и ми полуосями 18-21 млн. кми обрат ны мдвиж ениемнаорбит ах с наклонами 145°-150° (Э впорие, И окаст е, Э вант е, Гарпалике, Праксидике, О рт оз ие, Гермиппе, А нанке, Т ионе и S/2003 J3, J12, J21, J18, J6, J16, J15 и J4). ГруппаК арме вклю чает всебя спут ники с больш ими полуосями орбит 22-24 млн. кми наклонами 162°-165°. В

8

нее входят Паз иф ее, И соное, К але, Э вридоме, Э риноме, Т ай г ет е, Х алдене, К арме, Э т не, К алике, ат акж е S/2002 J1, S/2003 J17, J11, J9, J19, J10, J1 и J5. Ш ест ая г руппа Пасиф е характ ериз ует ся средни ми расст ояниями 23-28 млн. км и наклонами 147°-152° и вклю чает Пасиф е, Спонде, М ег аклит е, Си нопе, К аллирое, А вт оное, ат акж е S/2003 J2, J8 и J14. М ож ет бы т ь, и Синопе т ож е имеет свое семей ст во спут ников. В каж дую динамическую г руппу входят один крупны й родит ельский спут ник с раз мерами, превы ш аю щи ми 14 км, и множ ест во маленьки х спут ников с раз мерами не более 4 км. Раз брос скорост ей меж ду ч ленами одной г руппы сравнимсо скорост ью от ры ва от родит ельског о т ела. Т акая скорост ь для спут ников с обрат ны м движ ением сост авляет 30 м/с. Раз лич ие в скорост ях меж ду роди т ельски ми т елами в раз лич ны х г руппах сост авляет 200 м/c. Т акое распределение спут ни ков по динамическим г руппам г овори т о т ом, чт о они образовались в рез ульт ат е ст олкновени й наранни хст ади яхраз вит и я Солнеч ной сист емы . О дни м из рез ульт ат ов мисси и косм ического а п п а р а т а (К А) Г а лилео к Ю пит еру являет ся обнаруж ение малы х объект ов вблиз и пят ог о спут никаЮ пи т ера– А мальт еи . При сближ ени и К А Г а лилео с А мальт еей обнаруж ено 9 т ел, но дваиз них мог ли бы т ьдубликат ами увиденны х ранее. По-ви димому, эт и объект ы раз мерами менее 5 км либо бы ли з ахвачены на орбит ы вокруг эт ог о спут ни ка, либо преврат илисьвспут ни ки врез ульт ат е прош лы хсоударений . В 2000-2003 г .г . от кры т ы 13 новы х далеки х нерег улярны х спут ников в си ст еме Сат урна. Д о эт ог о бы лиз вест ен т олько один внеш ни й спут ник с обрат ны м движ ением – Ф еба диамет ром 220 км. Н овы е спут ники Сат урна и мею т раз меры от 5 до 40 км. В неш ние спут ники Сат урна т акж е обнаруж и ваю т склонност ь к г руппировани ю в определенны е семей ст ва, с определенны м характ ером движ ени я. Бы ла проведена классиф и кация спут ников и качест венное исследование эволю ции и хорбит . Чет ы ре спут ника Пааляк, Сиарнак, К ивью к и И дж ирак движ ут ся напрямы х орбит ах с наклонами около 45°. Э волю ция орбит К и вью к и И дж ирак характ ериз ует ся колебаниемдолг от ы п ер ицент р а около некот орог о з начения, чт о являет ся редки мслучаемвдвиж ени и спут ников. В т орая г руппа объединяет спут ники Т арвос, Э рьяпо и А льбиорикс с наклонами 34° и больш ими полуосями 16-18 млн. км. Семь спут ни ков И мир, Ф ри м, Скади, М ундильф ари, Сут т унг , вклю чая Ф ебу и S/2003 S1, имею т обрат ны е орбит ы . И х эволю ция характ ериз ует ся долг опериоди чески ми колебаниями эксцент рисит ет ов и наклонов и монот онны м воз раст анием ост альны х уг ловы х переменны х. Д о 1997 г . сист ема У рана каз алась самой упорядоченной . Пят надцат ь спут никовдвиж ут ся на почт и круг овы х орбит ах в плоскост и экват орапланет ы , кот орая наклонена к плоскост и орбит ы У рана под уг лом 98°. О ни обращаю т ся вокруг планет ы в направлении ее вращения и повернут ы к У рану всег да одной ст ороной , т .е. и мею т синхронное вращение. В эт ой ж е плоскост и находят ся и кольцаУ рана. Сей час от кры т о восемь нерег улярны х спут ни ков на расст ояниях от 4 до 20 млн. км. Первы е два внеш них спут ника У рана К алибан и Сикоракса бы ли от кры т ы в 1997 г . на Паломарской обсерват ории. В 1999 г . ст ало из вест но о

9

сущест вовани и т рех далеки хспут никовУ рана– Просперо, Сет ебос, Ст еф ано. В 2001 г . от кры т ы еще т ри далекие спут ника У рана – Т ри нкуло, S/2001 U2 и U3. В се внеш ние спут ники У ранадвиж ут ся на вы т янут ы х, си льно наклоненны хорбит ах с обрат ны мдви ж ением. И сследование эволю ци и и х орбит под вли янием внеш нег о т елапоказ ало, ч т о воз мож но образ ование раз личны х т и поворбит – от либр а ции до ст олкновения с цент ральны мт елом на инт ервалах времени порядканескольки х десят ковт ы сяч лет . К роме т ог о, орбит ы спут ников пересекаю т ся друг с друг ом и сущест вует вероят ност ь близ ког о вз аи мног о прохож дения спут ников. В 2003 г . инт ересны е от кры т ия в област и внут ренних спут ников У рана бы ли соверш ены с помощью т елескопа Х аббла. О ди н спут ник S/2003 U1 диамет ром 16 км бы л от кры т меж ду орби т ами Пака и М иранды на расст оянии 97700 кмот цент раУ рана. В т орой спут ни к S/2003 U2 (12 км) находит ся внут ри орбит ы Бели нды на расст ояни и 74800 кмот цент ра планет ы . Т акж е с помощью т елескопаХ абблапроиз ош ло переот кры т ие спут никаS/1986 U10 (40 км), впервы е обнаруж енног о в 1999 г . по ф от ог раф иям, полученны м косм ическим а п п а р а т ом Воядж ер - 1 в 1986 г ., т .е. через 13 лет после получени я снимков. Е г о расст ояние от У ранасост авляет всреднем76400 км. Т рет и й спут ни к S/2003 U3 (11 км), от кры т ы й в 2003 г ., при надлеж ит к внеш ни м спут никам, находит ся на расст оянии 14 млн. км от У рана и , еди нст венны й из далеки х спут ников, дви ж ет ся впрямомнаправлени и. В сист еме Н епт унасамы й крупны й спут ник Т рит он, находящий ся близ ко к планет е, движ ет ся по круг овой орбит е в обрат ном направлении по от нош ени ю к вращени ю планет ы . Э т о еди нст венны й случай т аког о аномальног о дви ж ени я в Солнечной сист еме, все ост альны е крупны е спут ники имею т прямы е движ ения. Д о последнег о времени бы ли з вест ен т олько оди н далеки й нерег улярны й спут ник – Н ереида, находящи й ся насильно вы т янут ой орбит е с эксцент рисит ет ом0.75 и средним расст ояни ем 5 млн. км. Предвы числени я показ ы ваю т , чт о долж на сущест воват ь з начит ельная г руппа малы х спут ни ков с обрат ны м движ ением на орбит ах вне Т рит она с больш ой полуосью свы ш е 0.5 млн. км. Н ереи да, воз мож но, являет ся самы м крупны м из небольш ой г руппы спут никовс прямы мдвиж ением. Более з начит ельны мдолж но бы т ь семей ст во спут никовс обрат ны мдвиж ением. У си ли я мног и х наблю дат елей бы ли направлены на поиск далеких спут ников Н епт уна, и в 2002 г . эт от поиск увенчался успехом. Н а 4-мет ровом т елескопе в Чили г руппой аст рономов Гарвардско-Смит сонианског о Ц ент ра аст роф из и ки бы ли от кры т ы чет ы ре внеш ние спут ника Н епт уна, в 2003 г . еще один. О ни находят ся г ораз до дальш е от Н епт уна, чем Н ереида, на расст ояниях от 16 до 50 млн. км. В се орбит ы спут никовси льно вы т янут ы с эксцент рисит ет ами от 0.2 до 0.6. Д ва спут ника S/2002 N2 и N3 раз мерами 30 км имею т прямое дви ж ение, т ри спут ни ка S/2002 N1 (50 км), S/2002 N4 (60 км) и S/2003 N1 (35 км) движ ут ся вобрат ном направлени и. Периоды обращени й сост авляю т от 7 до 25 лет , вт о время как Н ереидаобращает ся вокруг Н епт уназ а1 г од. Планет а Плут он и меет уникальны й спут ник Х арон. Е г о ради ус всег о в два раз а меньш е радиуса самой планет ы . Ради ус Плут она - 1200 км, Х арона -

10

600 км. Ради ус почт и круг овой орбит ы Х арона сост авляет около 20000 км, ч т о з аст авляет рассмат риват ьэт у сист ему какдвой ную . В се спут ники планет , для кот оры х и мею т ся данны е по вращени ю , вращаю т ся си нхронно с орбит альны м дви ж ением, т .е. период вращени я спут ника вокруг оси равен периоду обращени я спут ника вокруг планет ы . В рез ульт ат е спут ник всег даобращен к планет е одной и т ой ж е ст ороной , как и Луна по от нош ени ю к Земле. О сь вращени я спут ника всег да перпендикулярна плоскост и орбит ы , причемплоскост ьорбит ы леж ит вплоскост и экват орапланет ы . Н адо з амет ит ь, чт о Луна движ ет ся не в плоскост и экват ора Земли, а ее орбит а имеет наклон 5° к плоскост и эклипт и ки, кот орая, в свою очередь, наклоненак плоскост и з емног о экват орана23°45′. Т ак ж е и склю чение сост авляет Гиперион, вращени е кот орог о хаот и чно. И пока ничег о не из вест но про собст венное вращение далеки х внеш ни хспут никовпланет . К ольцапланет В се планет ы -г иг ант ы имею т кольца, однако они более слабы е, чемкольца Сат урна. К ольцо Ю пит ера бы ло обнаруж ено К А Воядж ер -1 по единст венному сни мку слабой кольцевой сист емы . Замечат ельны м от кры т ием ми сси и К А Гали лео ст ало вы явление и ст очникаи природы образ овани я колец Ю пит ера. Сист ема колец Ю пит ера образ ует ся пы лью , вы бит ой меж планет ны ми част ицами с поверхност и чет ы рех малы х внут реннихспут никовЮ пит ера. Сей час и з вест но, чт о кольцо сост оит из т рех основны х компонент ов. Главное кольцо около 7000 километ ров ш ири ной и меет рез кую внеш ню ю г рани цу на расст оянии 129230 км от цент ра планет ы . О сновное кольцо окруж ено орбит ами двух маленьких спут ни ков А драст еи и М ет иды . Н а внут ренней ст ороне основное кольцо пост епенно переходит в г ало. Гало предст авляет собой ш ироки й слабы й т ор около 20000 км т олщиной , кот оры й распрост раняет ся от г лавног о кольца до верхни х облаков планет ы . С внеш ней ст ороны г лавног о кольца начинает ся ш ирокое и чрез вы чай но слабое паут и нное кольцо (Gossamer), кот орое прост ирает ся до орбит ы Т ебы . Главны е кольцаСат урна впорядке движ ени я от планет ы имею т наз вания С, В и А . Д еление К асси ни являет ся самой больш ой щелью и раз деляет кольца В и А . К ольцо D являет ся з начит ельно более слабы ми наиболее бли з ки мк планет е. К ольцо F являет ся уз кой особенност ью з а внеш ни м краем кольца А . За ни мимею т ся двадалеки х и более слабы хкольцаG и E. Част ицы колец Сат урна слож ены в основном из водяног о льда и и мею т раз меры от ми крон до мет ров в диамет ре. В ообще, сни мки показ ы ваю т несколько сот ен колец у Сат урна, однако принят о рассмат риват ькрупны е образ ования, кот оры е являю т ся наиболее пост оянны ми дет алями колец (Рис.4). Сист ема колец У ранабы ла от кры т ав1977 г . во время наблю дени й з вез дны х покры т и й планет ы . Земны е наблю дени я показ али , чт о сущест вует десят ь основны х колец, кот оры е в порядке удаления от планет ы бы ли наз ваны 6, 5, 4, Alpha, Beta, Eta, Gamma, Delta, Lambda и Epsilon. В 1986 г . приборы К А Вояд-

11

ж ер обнаруж и ли несколько дополнит ельны х колец, а т акж е указ али, ч т о десят ьосновны х колец окруж ены пы левы моблаком. Н аз емны е наблю дения з вез дны х покры т и й в 80-х г одах прош лог о века показ али присут ст вие част ичны х колец (дуг или арок) на расст оянии нескольких радиусовот цент раН епт уна. Воядж ер обнаруж и лсист ему экват ориальны х круг овы х колец (Рис. 5). С внеш ней ст ороны эт их колец на расст ояни и 62900 км от цент ра планет ы обнаруж ены т ри арки прот яж енност ью 4°, 4° и 10° в кольце по долг от е. Сист ема колец Н епт уна содерж ит два уз ки х кольца А дамса и Леверье, ш ирокое кольцо Галле, и вт орое ш ирокое кольцо Лассела, прот янувш ееся от кольцаЛеверье до расстояния примерно 59000 км. О но ог ранич ено с внеш ней ст ороны кольцомА раг о. В неш нее кольцо А дамсасодерж ит т ри дуг и или арки , получи вш ие наз вани я Liberty, Equality и Fraternity (Свобода, Равенст во и Брат ст во). Располож ение и раз меры колец указ аны вт аблице 6 Прилож ени я. А ст ероиды и комет ы По своимф из ич еским и химическимсвой ст вам, ат акж е по мест у их происхож дения малы е т ела Солнечной сист емы делят ся на а ст ер оиды и ком ет ы . А ст ероиды образ овались во внут ренней област и Солнеч ной сист емы , т ог дакак образ ование комет происходи ло во внеш нихобласт ях– з аорби т ой Н епт уна. К роме Главног о поясааст ероидов, от кры т ог о вначале 19 века, находящег ося меж ду М арсом и Ю пит ером, вы явлены друг ие з начит ельны е популяции малы х т ел(Т абли ца 7 При лож ени я). О бнаруж ен вт орой пояс малы х т ел, кот оры й наз ы вает ся п оясом К ой п ер а , находящий ся в з анепт унной област и Солнеч ной сист емы . Н а орби т е Ю пит ера в р езона нсе 1:1 сущест вует з начит ельная популяци я т ел, - уж е упоми навш иеся т р оянцы . И з вест на кат ег ория аст ероидов, кот оры е наз ы ваю т ся околозем ны м и. И з ни х особы й и нт ерес предст авляю т пот енциально опасны е для Земли объект ы . К омет ы по свои м орбит ам делят ся на долг опериоди ческие, корот копериодически е и са нгр ей зер ы . О бъект ы семей ст ва К ент авров являю т ся т елами ди намически промеж ут очног о класса, дви ж ущи мися меж ду Ю пит ероми Н епт уном. Главны й пояс аст ероидов Значит ельная част ь аст ерои дов находит ся в Главном аст ероидном поясе, кот оры й предст авляет собой т ор с раз мерами от 2.2 до 3.6 а.е. Больш и нст во орбит Главног о пояса имею т эксцент рисит ет ы порядка 0.1 – 0.2. О днако некот оры е аст ероиды движ ут ся по сильно вы т янут ы морбит ами имею т з начит ельны е эксцент рисит ет ы до 0.8, т акчт о ихорбит ы пересекаю т орбит ы М арсаи Земли . О бращает на себя вни мание инт ересное свой ст во мног и х аст ерои дов Главног о пояса. О каз ы вает ся, ч т о и хсреднее движ ение соиз меримо со средним движ ениембольш и х планет , т .е. от нош ение средних периодовобращения аст ерои да и планет ы равно от нош ени ю целы х чи сел. В эт ом случае аст ероид дви ж ет ся в р езона нсе с планет ой . О дни рез онансы образ ую т уст ой чи вы е популя-

12

ци и аст ероидов (например, семей ст ва Гильды , Т уле, Гекубы ), а друг ие ведут к вы мет ани ю малы х т ели з определенны х област ей прост ранст ва, ф орми руя т ак наз ы ваемы е люки К ир кв уда (рез онансы 2:1, 3:1, 5:2 с Ю пит ером). Семей ст во т роянцев В 1906 г оду бы л от кры т первы й аст ероид на орбит е Ю пит ера (588) А хи лл. О бнаруж ение аст ероида на орбит е Ю пит ера врез онансе 1:1 яви лосьподт верж дением т еорет и ческог о рез ульт ат а Ла гр а нж а , полученног о и м еще в XVIII веке. Лаг ранж доказ ал, чт о сущест вует уст ой чи вая конф иг ураци я т рех т ел, находящи хся в т ак наз ы ваемы х т реуг ольны х т очках либраци и, кот оры е являю т ся част ны м реш ением ог раниченной з адачи т рех т ел. Т ри т ела, вз аимно при т яг иваю щиеся по з акону Н ью т она, при определенны х условияхмог ут во все время движ ения ост ават ься вблиз и верш и н равност ороннег о т реуг ольника. При эт ом каж ды й т роянец описы вает некот орую кри вую вокруг одной из верш ин равност ороннег о т реуг ольника(т очки либрации), ост аваясь на60° впереди и ли поз ади Ю пит еранаег о орбит е. Н а орби т е Ю пит ера сущест вую т две популяци и малы х т ел, дви ж ущи хся впереди или поз ади Ю пит ера в рез онансе 1:1 с Ю пит ером (Рис.3). Семей ст во т р оянцев Ю пит ера к концу 2003 г . сост авляет 1620 объект ов, при чем г руппа ведущи х т роянцев, дви ж ущи хся впереди Ю пит ера, при мерно в полт ора раз а больш е г руппы ведомы х. Д руг ие больш ие планет ы Сат урн, У ран и Н епт ун т акж е долж ны имет ь т рояно-подобны е т ела в соот вет ст вую щих т реуг ольны х т очках Лаг ранж а. О т кры т ы ш ест ь т роянцев на орбит е М арса, они имею т почт и круг овы е орбит ы с больш ой полуосью 1.52 а.е. и диамет ры от 1 до 4 км. В 2002 г . от кры т первы й т роянец на орбит е Н епт уна, больш ая полуось ег о почт и круг овой орбит ы сост авляет 30 а.е. Е г о дви ж ение характ ериз ует ся либрацией вокруг лаг ранж евой т очки, причем период либрации равен периоду обращения Н епт уна вокруг Солнца, т .е. примерно 166 лет . Раз мер т роянца сост авляет 230 км. Пояс К ой пера В т орой пояс малы х т елнаходит ся в з анепт унной област и Солнечной сист емы и носит наз вание пояса К ой пера. Т очное распределение аст ерои довв поясе К ой пера пока неиз вест но. О бъект ы пояса К ой пера делят ся на две г руппы : классические объект ы поясаК ой пера(К В О ) и рез онансны е объект ы . К лассич еские объект ы и мею т средние расст ояния от Солнца от 42 до 47 а.е. и почт и круг овы е орбит ы (Рис. 6). Резона нсны е объект ы находят ся наорби т ахсо среднимрасст ояниемот Солнца39 а.е., среднее дви ж ение кот оры х соиз мери мо со средни мдвиж ениемН епт унавсоот нош ени и 3:2. Самы м больш им объект ом, находящи мся в т аком рез онансе с Н епт уном, являет ся Плут он. Д ост ат оч но больш ой эксцент рисит ет ег о орбит ы приводит к т ому, чт о Плут он и ног да находит ся к Солнцу ближ е, чем Н епт ун. О ст альны е

13

рез онансны е т ела движ ут ся на подобны х орбит ах, но т ак как они з нач ит ельно меньш ег о раз мера, т о ихназ вали Плут и но. Е ст ь предлож ение сч ит ат ь Плут он не больш ой планет ой , а самы м крупны м из т елт ранснепт унног о пояса. О днако, кроме больш их раз меров, Плут он имеет з начит ельны е от личи я от друг их т ранснепт унны х объект ов. Т ак, он и меет ат мосф еру, сост оящую из аз от а, мет ана и арг она, кот орая находит ся в г аз ообраз ном сост ояни и в периг елии , а при удалени и планет ы от Солнца она превращает ся в лед. О т сю да и ег о вы сокая от раж ат ельная способност ь - а льбедо Плут онасост авляет 0.4-0.6, Х арона– почт и на30% меньш е, вт о время как альбедо ост альны х т ранснепт унны х объект ов сост авляет 0.07. Пока М А С предлаг ает ост авит ьст ат ус Плут онакакбольш ой планет ы без из менения. Сущест вует еще одна рез онансная популяция аст ероидов с периодом, равны м удвоенному периоду обращения Н епт уна, т .е. со средним расст оянием от Солнца48 а.е.. К роме т ог о, несколько объект овнаходят ся врез онансах 4:3 и 5:3 с Н епт уном. Предполаг ает ся, чт о в т ранснепт унном поясе долж ны сущест воват ь несколько объект ов раз мера Плут она, воз мож но, 5 или 10. Сей час от кры т ы 26 объект овраз мером600-1200 км. И з ни х6 т елбольш е 900 км. В 2002 г . бы л от кры т самы й больш ой аст ероид пояса К ой пера 2002 LM60, кот оры й имеет диамет р 1280 км, т .е. примерно полови ну от раз мера Плут она(Рис. 7). О т кры ват ели предлож и ли дат ь ему наз вание (Quaoar) К вавар (Рис. 8). Сей час наз вание еще не ут верж дено М А С, но обы чно приорит ет впри своени и наз вани я принадлеж ит первоот кры ват елям. Сог ласно ми ф олог и и и ндей цев, прож и вавш их в К алиф орнии , эт о и мя бож ест венной силы , кот орая участ вовалавсоз дании мира. В от ли чие от Плут она, К вавар дви ж ет ся по круг овой орбит е с наклоном 8° к плоскост и эклипт ики на расст ояни и 43,4 а.е. от Солнца, чт о сост авляет при мерно 6 млрд. км. Период ег о обращения вокруг Солнцаравен 284 г одам. Х от я К вавар меньш е Плут она почт и вдвое по раз мерам, по массе он, воз мож но, сост авляет т олько одну т рет ь, т .к. сост оит из о льда с примесью камня, при чем раз личны х т и пов льда – водяног о, мет ановог о, мет аноловог о, сухог о льда уг лекислот ы Альбедо т ела сост авляет 12%. К осми чески й т елескоп Х аббла наблю далдиск эт ог о объект а, ч т о поз волило впервы е из наблю дени й определит ьраз мер т елапоясаК ой пера. Семей ст во К ент авров Е ще одна популяция малы хт ели меет вы т янут ы е орбит ы с больш и ми наклонами и больш ими полуосями от 50 до 500 аст рономически х еди ни ц, т .е. поч т и все они находят ся з а орбит ой Н епт уна. И х наз вали объект ами рассы паю щег ося пояса(Scattered-Disk Objects), кот оры е вмест е с семей ст вом К ент авров мож но объеди нит ь в один ди намически й класс. По-види мому, все они являю т ся пот енциальны ми и ст очниками корот копериодических комет , кот оры е под воз дей ст вием Н епт уна в периг ели и мог ли перей т и на орбит ы , пересекаю щие орбит ы друг и х планет .

14

Приближ ение к Солнцу при водит к появлению процессов воз г онки и испарени ю льдов, входящих в сост ав эт их аст ероидов, чт о и з аст авляет прич ислят ьи х к семей ст ву К ент авров, т .е. объект ов, кот оры е проявляю т свой ст ва, как аст ероидов, т аки комет , но от личаю т ся от комет свои ми больш и ми раз мерами. В наст оящее время к эт ому общему семей ст ву К ент авров и объект оврассы паю щег ося пояса от носят ся уж е почт и 150 объект ов. В се они в ближ ай ш ей от Солнца т очке (периг елии) находят ся з аорбит ой Ю пит ера, т .е. и х периг ели й ны е расст ояния больш е 5 а.е. Самы й далеки й объект эт ог о семей ст ваудаляет ся нарасст ояние свы ш е 1000 а.е. Первы м из К ент авров бы л от кры т Х ирон, кот оры й первоначально рассмат ривался как аст ероид, но ег о орбит а располаг алась з начит ельно дальш е всех и з вест ны хаст ерои дов. При подходе к периг ели ю он проявилкомет ную акт и вност ь и бы лпричислен к комет ам. О д нако эт а комет а далеко превосходи ла по свои мраз мерамвсе из вест ны е до си х пор ком ет ы , ее диамет р равен 170 км. Т еперь он имеет двой ное обоз начение (2060) Chiron = 95P/Chiron. Э т о и з аст ави ло вы делит ьподобны е объект ы вособы й класс К ент авров. Д руг ие объект ы семей ст ва К ент авров Ф олус и Н ессус от личаю т ся от Х и рона красны м цвет ом, несвой ст венны м льдам, из вест ны м породам и ми нералам. Н о з амет ное раз лич ие ф из ически хсвой ст вповерхност ей Х иронаи Н ессуса не оз нач ает , чт о они образ овались в раз ли чны х условиях, а свидет ельст вует ли ш ь о т ом, чт о они подверг лись внеш ним воз дей ст ви ям неоди наково. Х ирон при ближ ался к Солнцу на более бли з кое расстояние и мог подверг нут ься ульт раф иолет овому облучени ю , при кот ором процесс воз г онки полност ью из менил ег о первоначальную поверхност ь. Ф олус и Н ессус поки нули пояс К ой пера з начит ельно поз ж е и располаг алисьдальш е от Солнца, поэт ому их поверхност ьне подверг ласьт акой переработ ке. В з анепт унной област и дальш е 50 а.е. сущест вует еще несколько г рупп аст ероидов. Первая г руппа имеет больш и е полуоси от 50 до 100 а.е., II г руппа характ ериз ует ся больш и ми полуосями от 115 до 120 а.е., III г руппа располаг ает ся вобласт и 215-230 а.е. и один аст ероид 2000 OO67 имеет больш ую полуось 527 а.е. Э т о самы й далеки й из из вест ны х аст ерои дов, в периг ели и при ближ аю щи й ся на 20 а.е., а в аф елии удаляю щи й ся на 1034 а.е., эксцент рисит ет ег о орбит ы равен0.96, наклон 20 г радусов. Бы ло вы сказ ано т еорет ические предполож ение о сущест вовани и аст ероидны х поясовмеж ду больш ими планет ами, вкот оры х мог ут находит ься т елана уст ой чи вы х рез онансны х орбит ах. Д олг ое время не удавалось обнаруж ит ь т акие далекие популяци и , однако сей час най дены от дельны е аст ероиды в област яхсоиз мери мост ей средни хдви ж ени й с Ю пит ероми Сат урном. К сент ябрю 2003 г . общее количест во от кры т ы х аст ероидов сост авляет более 220 т ы сяч . И з ни х количест во нумерованны х объект ов (т .е. объект ов с хорош о определенны ми парамет рами орбит ) почт и 66000. Н аз вани я присуж дены т олько 10766 аст ерои дам.

15

О колоз емны е аст ероиды и пот енциально опасны е для Земли объект ы И з вест накат ег ория аст ероидов, кот оры е наз ы ваю т ся околоз емны ми. Э т о объект ы с больш и ми полуосями от 0.6 до 2.5 а.е., т .е. они либо пересекаю т орбит у Земли , либо дост ат очно близ ко подходят к ней . Первы й из ни хбы лот кры т более 100 лет наз ад. Э т о (433) Э рос (Рис. 9), один и з самы х больш и х (33 км) и хорош о наблю даемы х околоз емны х аст ерои дов, кот оры й дей ст вит ельно и меет ш анс ст олкнут ься с Землей в ближ ай ш и й ми ллион лет . Сей час популяци я околоз емны хаст ероидовсодерж ит 2380 членов. В неш ни й вид некот оры х из них на рис. 10. И ног да околоз емны е аст ероиды подразделяю т ся на семей ст ва А т она, А мура и А поллона по т и пу их орбит – подходящи х к орбит е Земли из нут ри со ст ороны Солнца, из вне со ст ороны больш их планет и пересекаю щие орбит у Земли. Н екот оры е из ни хдост ат очно близ ко подходят кЗемле. О бъект будет счит ат ься пот енциально опасны м для Земли , если он при бли з ит ся на расст ояние, менее 0,05 а.е., т о ест ь ближ е 7,5 млн. км. К роме т ог о, т ело долж но бы т ь дост ат очно крупны м, иначе оно сг орит ват мосф ере, не при чини в особог о вреда. Т аким образ ом, если приближ аю щий ся к Земле объект больш е 200 мвдиамет ре, т о он уж е являет ся пот енциально опасны мдля Земли. Падение ег о на Землю способно при нест и г лобальную кат аст роф у - из мени т ь уровень океана, вы з ват ь раз руш ит ельны е цунами, соз дат ь больш ую з апы лё нност ьат мосф еры . Первы м пот енциально опасны мобъект ом бы лА поллон, кот оры й бы лот кры т в 1932 г ., пот ом А донис и Гермес. Последний бы лот кры т при бли з ком прохож дени и в1937 г . и з ат ембы лпот ерян. Э т о довольно крупны й объект раз меромоколо километ равт ори чно наблю дался т олько в2003 г ., т .е. почт и 70 лет о нем ни чег о не бы ло из вест но. О каз алось, чт о з а эт о время Гермес несколько раз сближ ался с Землей и В енерой и з начит ельно из мени лсвою орби т у. В бли ж ай ш ие несколько ст олет ий он не прибли з ит ся к Земле нарасст ояние, меньш ее 0.02 а.е., чт о сост авляет 8 расст ояний до Луны . Радарны е наблю дения показ али, чт о аст ероид сост оит из двух част ей почт и равног о раз мера по 400 м, находящи хся нанебольш омрасст ояни и друг от друг а. В 90-е г оды начался рег улярны й обз ор неба с помощью авт омат ических си ст ем наблю дений , кот оры е и соверш аю т в наст оящее время основную част ь всех от кры т и й . К аж ды й г од обнаруж ивает ся до сот ни пот енциально опасны х для Земли объект ов. Т ак, в 2002 г . аст ероид 2002 MN прош елв т ри раз а ближ е Луны на расст ояни и 115 т ы с. км (Рис. 11). Е г о пролет бы лнеож иданны м. Э т о т олько ш ест ой объект , пересекаю щий орбит у Луны з а время пост оянны х наблю дени й , но самы й больш ой из ни х. О н оказ ался т елом раз мером прибли з ит ельно 100 м, и ег о удар о Землю мог бы сравнит ься с падениемТ унг усског о мет еорит а. Аст ер оид бы лобнаруж ен т олько з ат ри дня до максимальног о сближ ения с Землей и даж е не бы л прич ислен к раз ряду пот енциально опасны х из -з а ег о раз мера. Д анное собы т ие показ ало недост ат ки в сист емах обз ора неба – нет пост оянной прог раммы наблю дени й вЮ ж номполуш ари и з аобъект ами менее 1 км. И ст ория Земли обнаруж и вает следы оченьси льны хкат акли з мов, кот оры е мог ли бы т ьрез ульт ат омг лобальны хст олкновений с косми ческими т елами . Н а-

16

чало почт и всех г еолог ических периодов и эпохсвяз аны со временемобраз овани я на наш ей планет е ударны х крат еров свы ш е 20 км вдиамет ре. Падение т ак наз ы ваемог о Т унг усског о мет еорит а, которы й мог бы т ь и ядром ком ет ы , а т акж е произ ош едш ая нанаш их г лаз ах г рандиоз ная кат аст роф а − падение ком ет ы Ш умей кера-Леви на Ю пит ер в 1997 г . – эт и два космических собы т ия з а одно лиш ь ст олет ие г оворят о т ом, чт о ст олкновения небесны х т елне т ак уж редки. В списке пот енциально опасны х для Земли объект ов первы м ст оит аст ерои д 1999 AN10 раз мером 1200 м, кот оры й приблиз ит ся 7 авг уст а 2027 г . к Земле нарасст ояние, сравни мое с расст ояниемдо Луны . В т екущем XXI ст олет и и еще один аст ероид 2001 WN5 диамет ром800 м прой дет 26 ию ня 2028 г . вдвое ближ е Луны нарасст ояни и 190 т ы с. км. Больш ой аст ерои д раз мером 4,6 км (4179) Т ут ат ис 29 сент ября 2004 г . при близ ит ся к Земле на расст ояние 0,01 а.е., чт о сост авляет почт и 1,5 млн. км. Э т о примерно в 4 раз а меньш е преды дущег о сближ ения Т ут ат и са с Землей в 1992 г . Спут ни ки Земли В последнее время обсуж дает ся вопрос о т ом, сколько ж е спут ни ков имеет Земля. Н аш асоседкаЛунаявляет ся единст венны мест ест венны мспут ни комнаш ей планет ы . И скусст венны хспут никовЗемли ог ромное множ ест во. О днако в начале 2002 г . бы л обнаруж ен объект на хаот ической орби т е вокруг Земли. В ы числения показ али, чт о он бы лз ахвачен с г елиоцент рической орбит ы . Проходя вблиз и т очки Лаг ранж асист емы Солнце - Земля, он переш ел наг еоцент рич ескую орбит у, сделал6 оборотоввокруг Земли и уш елобрат но на г елиоцент рическую т раект орию (Рис. 12). В т ечени е поч т и полут оралет он бы л спут ником Земли. О днако сог ласно з аконам небесной механики т акой з ахват мож ет бы т ь т олько временны м, нуж ны какие либо диссип а т ив ны е силы , чт обы сделат ь т раект орию спут никовой . В ст алвопрос, давно ли объект находит ся на г елиоцент рической орбит е. В ремя вы хода эт ог о объект ана г ели оцент ри ческую орбит у привело аст рономов к вы воду, чт о это ч аст ь ракет ы Сат урн, применявш ей ся при з апуске К А А поллона 12, вы веденног о на орбит у к Луне в 1969 г ., т .е. объект оказ ался искусст венног о происхож дения. Через 30 лет т акой з ахват мож ет повт орит ься. Сущест вую т т ела, наз ванны е компаньонами Земли , соверш аю щи е т ак наз ы ваемое хомут ообраз ное дви ж ение. Х омут ообраз ны ми орбит ы наз ы ваю т ся из з а их ф ормы в от носит ельной сист еме координат , кот орая вращает ся вмест е с сопут ст вую щей планет ой . И т роянски е, и хомут ообраз ны е орбит ы являю т ся рез онансны ми всоот нош ении 1:1 к сопровож даю щей планет е (Рис. 13). Д авно из вест ен аст ероид под наз ванием К руи нья (3753) раз мером 3-6 км (от кры т в1986 г .). О н дви ж ет ся, т о прибли ж аясь к Земле, т о удаляясь, но из бег ая ст олкновения с наш ей планет ой , находясьс ней врез онансе 1:1. Пери од обращени я вокруг Солнцаравен при мерно одному г оду, каки у Земли. Х от я К руи нья имеет больш ую полуось орби т ы , близ кую к з емной , но друг ие характ ерист ики орбит ы сильно от личаю т ся, и поэт ому наз ват ь ег о ко-

17

орбит альны м, т о ест ь движ ущи мся на т ой ж е орбит е, чт о и Земля, з ат рудни т ельно. Е г о орбит а имеет з начит ельны й эксцент риси т ет и наклон к плоскост и эклипт ики. К роме з емной , орбит а эт ог о аст ероида пересекает орби т ы В енеры и М арса(Ри с. 14). Т акую ж е хомут ообраз ную орбит у и меет аст ероид 2002 А А 29. Э т от объект бы лот кры т в 2002 г ., а 8 января 2003 г . он подош елнасамое близ кое расст ояние к Земле, равное 12 расст ояниямдо Луны . Зат ем он начнет опереж ат ь Землю в своем движ ени и вокруг Солнца и при близ ит ся к Земле уж е с друг ой ст ороны орбит ы в 2098 г . К аж ды е 95 лет происходит ег о сближ ени е с Землей . И нт ересной особенност ью ег о движ ения являет ся т о, чт о примерно через 600 лет он перей дет надруг ую орбит у и ст анет кваз и-спут ником Земли. Сей час Земля имеет один спут ник, но в т ечение при мерно 50 лет эт от маленьки й аст ероид будет двиг ат ься вбли з и Земли как ее спут ник. В дей ст вит ельност и и Земля и аст ероид движ ут ся вокруг Солнца врез онансе 1:1, т .е. обращаю т ся вокруг Солнцаз аодин г од. Сущест вование т аки х орбит , близ ки х к з емны м, очень важ но для целей космонавт и ки . При сближ ени и с Землей нааст ероид мож ет бы т ьпослан косми ческий аппарат , кот оры й при несет нам и нт ересны е сведени я о бли ж ай ш ей к намобласт и космическог о прост ранст ва. Спут ники малы х планет К концу 2003 г . среди малы х планет обнаруж ены более 30 двой ны х объект ов, причем би нарны е объект ы от кры т ы во всех популяциях малы х т ел – среди околоз емны хаст ероидов, вГлавном поясе аст ероидов, среди т роянцевна орбит е Ю пит ера, а т акж е в поясе К ой пера. В ообще, обнаруж ение двой ны х аст ероидов и спут ни ков малы х планет яви лось з амечат ельны м от кры т ием последних лет . Д вой ны е аст ероиды содерж ат поч т и равны е или соиз мери мы е компонент ы , вращаю щиеся вокруг общег о цент рамасс. Д руг ие аст ероиды и мею т спут ники, раз меры кот оры х в 10-40 раз меньш е раз меровосновног о т ела. Первы й спут ник бы лот кры т К А Галилео при пролет е около аст ероида (243) И да с диамет ром 58 км. Спут ни к, впоследст ви и наз ванны й Д акт иль, и мел1,6 кмв диамет ре. Д алее спут ники бы ли обнаруж ены еще у нескольки х аст ероидов Главног о пояса. Т ак, аст ероид (45) Е вг ения с раз мером 215 км имеет спут ни к с диамет ром 13 км, кот оры й получ илназ вание М аленький принц. В от лич ие от ни х аст ероид Главног о пояса (90) А нт иопа и меет равны е компонент ы по 85 км в диамет ре. А ст ероид (617) Пат рокл, от носящи й ся к г руппе т роянцев, т акж е сост оит из двух почт и оди наковы х т елс диамет рами 105 и 95 км. Н еож иданны мст ало т о, чт о крупны е компонент ы Пат рокла и А нт и опы и мею т практ ически одинаковы е раз меры . Ст олкновения аст ерои дов обы чно происходят со скорост ями порядка 5 км/с. О днако в пери од образ овани я аст ероидов от личи е скорост ей долж но бы т ь меньш е, чт обы образ овали сь т акие крупны е пары . Я рким при мером ст олкновит ельной сист емы являет ся т рой ной аст ероид Главног о пояса (87) Сильвия, основны е компонент ы кот орого имею т раз меры

18

227 и 150 км и обращаю т ся вокруг общег о цент ра масс на расст оянии 250 км друг от друг а. Спут ник с раз мером 13.5 км находит ся от ни х на расст оянии 1200 км. В оз раст сист емы оцени вает ся в60 000 лет . К омет ы По характ еру движ ения все ком ет ы делят ся на корот копериодические, долг опериодически е и са нгр ей зер ы . К омет ы , мног ократ но наблю даемы е во внут ренни х област ях Солнечной сист емы , с периодом обращения вокруг Солнца меньш е 200 лет , наз ы ваю т ся корот копериодическими . В основномэт о комет ы семей ст ва Ю пит ера, характ ериз ую щиеся периодомменьш е 20 лет , и семей ст ва Галлея с периодом примерно 70 лет . Д олгопериодическими наз ы ваю т комет ы с периодомобращени я вокруг Солнцасвы ш е 200 лет . Сущест вует семей ст во комет , кот оры е близ ко подходят к Солнцу и пропадаю т в ег о лучах. И х наз вали са нгр ей зер а м и или ка са ющ им ися ком ет а м и. Близ кие прохож дени я комет вбли з и Солнца бы ли из вест ны еще 100 лет наз ад. При мерно 94 % слабы х комет вблиз и Солнца при надлеж ат одной г руппе – семей ст ву К рей т ца. О бнаруж ено, чт о некот оры е комет ы , очень близ ко подходящие кСолнцу, имею т общее происхож дение, пот ому чт о они при ходят из одног о и т ог о ж е направления среди з вез д. Скорее всег о, эт и комет ы являю т ся ви димы ми ф раг мент ами последоват ельног о распада больш ой комет ы . К роме комет семей ст ва К рей т ца, уж е обнаруж ены друг ие г руппы сближ аю щи хся с Солнцемкомет . Самое больш ое количест во от кры т и й комет соверш ено с помощью специальног о солнечног о т елескопа - короног раф а, уст ановленног о на солнечной гелиосфер ной косм ической обсер в а т ор ии SOHO (The Solar and Heliospheric Observatory). К ороног раф наблю дает прост ранст во вокруг Солнца, в т о время какяркая част ьдисказ акры т а маской . За8 лет непреры вной работ ы SOHO, находящей ся в т очке Лаг ранж а (1,5 млн. км от Земли на лини и Солнце – Земля), бы ли от кры т ы свы ш е 500 комет . И з общег о колич ест ва наблю денны х SOHO комет т олько 10 объект ов прош ли на без опасном расст ояни и от Солнца, ост альны е ком ет ы испари лись в солнечной ат мосф ере. Т аки мобраз ом, эт а популяци я комет являет ся самой корот кож ивущей , и мы являемся свидет елями исчез новени я из Солнеч ной сист емы целог о семей ст ва малы х т ел.Среди корот копериодически х комет с периодом обращени я вокруг Солнца, меньш е 200 лет , пот енциально опасны ми для Земли являю т ся ком ет ы , чьи орбит ы вближ ай ш ей от Солнцат оч ке пересекаю т орбит у Земли. Завремя наблю дени й всег о 20 комет приблиз илиськЗемле нарасст ояние меньш е 15 млн. км. Ближ е всех к Земле подош лакомет аЛекселлав1770 г . – на расст ояние 2.25 млн. км. В наст оящее время из вест ны 50 пот енциально опасны х комет , кот оры е в периг ели и пересекаю т орбит у Земли, т .е. и х периг ели й ны е расст ояни я меньш е 1.3 а.е., а периоды обращени я вокруг Солнца меньш е 200 лет . Э т о из вест ны е ком ет ы Галлея (1P/Halley), Э нке (2P/Encke), Т емпляТ ут т ля (55P/Tempel-Tuttle) и друг ие. В ближ ай ш ее десят и лет ие мож но наблю дат ь сближ ения периодических комет с Землей . К омет а 73P/Schwassmann-Wachmann 17 мая 2006 г ., прибли -

19

з и т ся к Земле на расст ояние при мерно 7.8 млн. км. Д руг ая комет а103P/Hartley прой дет 20 окт ября 2010 г . на расст оянии 15 млн. км, а комет а 45P/HondaMrkos-Pajdusakova 15 авг уст а 2011 г . окаж ет ся на расст оянии при мерно 9 млн. км. Практ ически воз мож но предсказ ат ь поведение из вест ны х аст ероидов и корот копериодических комет и орг аниз оват ь наблю дение з а появлением опасны х аст ероидов вблиз и Земли . Н о соверш енно непредсказ уемы м оказ ы вает ся появление новы х комет на почт и параболических орбит ах, кот оры е при ходят с периф ерии Солнечной сист емы и ли из меж з вё з дног о прост ранст ва. О ни мог ут появит ься с лю бог о направления и подой т и к Земле с г ораз до больш ей скорост ью , чемаст ероиды , при надлеж ащи е Солнечной сист еме. Т аким неож иданны мбы ло появление комет ы Х иакут аки (Hyakutake), кот орая в 1996 г . подош ла к Земле по почт и параболи ческой орбит е на очень бли з кое расст ояние 0,1 а.е. – примерно 15 млн. км. О на вош ла в список 20 комет , приблиз ивш и хся кЗемле нами ни мальное расст ояние (Рис. 15). К оличест во долгопериодически х и почт и параболически х комет , впервы е появляю щи хся в окрест ност ях внут ренни х планет Солнечной сист емы очень велико. В среднем еж ег одно появляет ся одна комет а с диамет ром ядра свы ш е 15 кми с периг елием внут ри орбит ы Земли. Поэт ому комет ы предст авляю т собой наибольш ую опасност ьдля нас из -з асвоих больш их раз мерови з начит ельны хскорост ей (30 – 70 км/с), с кот оры ми они подходят кЗемле. К ат алог комет ны х орби т 1999 г . содерж ит 1722 орбит ы для 1688 комет ны х появлени й , от носящи хся к 1036 раз ли чны м комет ам. Е сли раньш е от кры валось до десят ка комет в г од, т о сей ч ас с помощью космической т ехники эт о количест во увеличи лось почт и на порядок.К аж ды й г од от кры вает ся порядка 100 комет . Самой больш ой и з амечат ельной комет ой 2003 г ода бы ла комет а NEAT (C/2002 V1), от кры т ая в ноябре 2002 г . Предварит ельное определение орбит ы показ ало, чт о она дви ж ет ся к Солнцу по параболич еской орбит е и 18 ф евраля 2003 г . приблиз ит ся к Солнцу на расст ояние 15 млн. км, т .е. в 10 раз ближ е Земли. У величение яркост и вдекабре месяце происходило т акими т емпами , ч т о комет а долж на бы т ь види ма даж е днем. Н о в январе 2003 г одаувеличение яркост и з амедли лось. У т очнение дви ж ения комет ы показ ало, чт о ее орбит а являет ся вы сокоэллипт ичной с периодом 37000 лет . Э т о оз начает , чт о комет а уж е проходила через внут ренние област и Солнеч ной сист емы и, мож ет бы т ь, не оди нраз . Э т акомет а, близ ко проходящая вбли з и Солнца, мог ла наблю дат ься вреальном масш т абе времени в И нт ернет е на сай т е Солнечны х и г елиосф ерны х наблю дений (SOHO) [5]. 18 ф евраля 2003 г ода, ког да комет а приблиз и лась к Солнцу, ог ромная вспы ш канаСолнце словно пораз илакомет у (эт о з апечат лено на сни мке - Рис. 16). Е сли бы произ ош ло ст олкновение, эт о мог ло бы дат ьинт ересны й мат ериалвз аи модей ст вия комет ы с г орячими част ицами, вы брош енны ми из Солнца. Н асай т е [5] эт у комет у мож но бы ло видет ьвт ечение недели. Проведенны е в 2003 г оду исследовани я комет ы Борелли при вели к уди ви т ельному вы воду – комет а Борелли являет ся самы м т емны м т елом Солнеч ной сист емы . В начале предполаг алось, чт о онаот раж ает 4% падаю щег о на нею

20

свет а. Т еперьпри ш ли к вы воду, чт о комет аотраж ает только 3%. Раньш е самы м т емны миз вест ны мобъект омбы лакомет аГаллея, а льбедо кот орой 4%. Среднее время ж из ни корот копериодически х комет больш е, чем в р ем я сублим а ции (воз гонки лет учих вещест в с поверхност и). Поэт ому мож но предполож и т ь, чт о сущест вует комет ы , кот оры е из расходовали все свои лет учие вещест ва, т ак наз ы ваемы е вы мерш ие комет ы . Т акие объект ы ди намически подобны акт ивны мкомет ам, но комау ни х от сут ст вует , поэт ому их т рудно идент и ф ицироват ь на основе т олько ф из ических наблю дени й . Подоз ревает ся, ч т о некот оры е аст ероиды являю т ся ядрами т аки х комет , напри мер, аст ероид Бет ули я. В 1976 г . он прош елна расст ояни и 19,5 млн. км от Земли . Э т о г рубо сф ерич еское т ело раз мером около 6 км имеет т емны й ней т ральны й цвет с г еомет рич еским альбедо 6%. Бы лопределен сост ав объект а– эт о уг лист ы е хондрит ы . Е г о орбит а с эксцент рисит ет ом 0,49 и наклоном 52º от личает ся от орбит всех аст ероидов. К вы мерш им комет ам, по-видимому, от носят ся (944) Hidalgo (Гидальг о), (2201) Oljato (О льят о) и (3200) Phaethon (Ф аэт он). О рбит аГидальг о с больш ой полуосью 5,75 а.е. и эксцент рисит ет ом0,66 впериг елии приближ ает ся к Солнцу на 1,95 а.е., а в аф елии удаляет ся на 9,55 а.е., т .е. орбит а очень напоми нает комет ную . О т поясаК ой перак комет ны мядрам Раз деление малы х т елнааст ероиды и комет ы очень условно, и сущест вование промеж ут очног о семей ст ваК ент авров подт верж дает это. Д ей ст ви т ельно, мож но проследит ь из менение ф из ических свой ст в поверхност и малы х т ел по мере их миг рации с периф ерии во внут ренни е област и Солнечной сист емы . К ак из вест но, время ж из ни комет ог раничи вает ся двумя ф акт орами – временем субли маци и (воз г онки лет уч их вещест в с поверхност и) и сильны м вз аимодей ст вием с планет ами. Субли маци я и время ж из ни комет , кот оры е со4 5 ст авляю т 10 и 4.5·10 лет соот вет ст венно, г ораз до меньш е времени ж и з ни наш ей Солнечной сист емы . Т ак как еж ег одно наблю дает ся около сот ни комет , т о популяция комет во внут ренней област и Солнечной сист емы долж напост оянно пополнят ься из каки х-т о далеки х долго ж и вущих ист очников. Д ля долг опериодич еских комет т аки мрез ервуаромявляет ся обла ко О ор т а . Д ля корот копериодич еских комет семей ст ва Ю пит ера и семей ст ва Галлея т аки м ист оч ником являет ся п ояс К ой п ер а . Предполаг ает ся, чт о т ранснепт унны е объект ы и К ент а в р ы являю т ся прот окомет ами. Т аким образ ом, мож но сделат ь вы вод, чт о объект ы п ояса К ой п ер а , К ент а в р ы , ком ет ы и кандидат ы в мерт вы е комет ы предст авляю т собой раз лич ны е ст адии одной динамической эволю ционной последоват ельност и малы х т елпри миг рации объект ов из поясаК ой пера во внут ренние област и Солнечной сист емы .

21

О бъяснение некот оры хаст рономическихт ерминов, использ уемы х вданномпособии SOHO - (The Solar and Heliospheric Observatory) – солнечная и г елиосф ерная обсерват ория, з апущенная в 1995 г . в т очку Лаг ранж а си ст емы СолнцеЗемля, находящую ся от Земли на расст оянии 1.5 млн. км, для круг лосут очны х наблю дений з а Солнцем. Н а SOHO использ ует ся комбинаци я т елескопа, спект ромет ра и короног раф а для наблю дения ат мосф еры Солнца и короны . Т акие инст румент ы поз воляю т получат ь из мерения т емперат уры , плот ност и , сост ава внут ренней и внеш ней короны внепреры вномреж име. Альбедо - характ ерист ика от раж ат ельной способност и поверхност и т ела: от нош ение свет овог о пот ока, отраж енног о или рассеянног о поверхност ью , к свет овому пот оку, падаю щему на эт у поверхност ь. Н апример, А . черноз ема 15%, песка30%, среднее А . Земли 40%, Луны 7%. Аст ер оид - небольш ое планет оподобное т ело Солнечной сист емы (малая планет а). Аст ер оиды мог ут бы т ь классиф и цированы по спект ру от раж енног о солнечног о свет а: 75% из них оченьт емны е уг лист ы е аст ероиды т и паС, 15% сероват ы е кремнист ы е аст ероиды т и паS, аост авш иеся 10% вклю чаю т аст ерои ды т и паМ (мет аллические) и ряд друг их редки хт ипов. К лассы аст ероидовсвяз аны с из вест ны ми т ипами мет еорит ов. И меет ся мног о доказ ат ельст в, чт о аст ерои ды и мет еорит ы и мею т сходны й сост ав, т ак чт о аст ероиды мог ут бы т ьт еми т елами , из кот оры хобраз ую т ся мет еорит ы . Самы е т емны е аст ероиды от раж аю т 3 - 4% падаю щег о наних солнечног о свет а, асамы е яркие - до 40%. М ног ие аст ероиды рег улярно меняю т яркост ь при вращени и. О бы чно аст ерои ды имею т неправи льную ф орму. К осми чески й аппарат Гали лео при полет е к Ю пит еру прош елмимо двух аст ероидов, Гаспра (29 окт ября 1991 г .) и И да (28 авг уст а 1993 г .). Полученны е дет альны е и з ображ ени я поз волили увидет ь и х т вердую поверхност ь, из ъеденную мног очисленны ми крат ерами , а т акж е т о, чт о И да имеет небольш ой спут ник. Вр ем я сублим а ции – время, в т еч ение кот орого ком ет ы из расходовали все свои лет учи е вещест ва. Г а лилеев ы сп ут ники - чет ы ре самы х больш их спут ни каЮ пит ера: И о, Е вропа, К аллист о и Гани мед, кот оры е бы ли от кры т ы Гали леемв1610 г . при т елескопически х наблю дениях. О ни лег ко наблю даю т ся при помощи маленьког о т елескопа или би нокля, неслож но проследит ь даж е их орбит альное движ ение вокруг Ю пит ера. Диссип а т ив ны е силы – силы , при дей ст ви и кот оры х на движ ущееся т ело ег о полная механическая энерг и я убы вает , переходя в друг ие ф ормы энерг и и, напри мер вт епловую . К ент а в р ы – семей ст во т ел, и мею щих раз меры аст ероидов и свой ст вакомет . О рбит ы К ент авров располож ены з а орбит ой Ю пи т ера и пересекаю т орби т ы больш и х планет . К ом ет ы - т ела Солнеч ной сист емы , движ ущиеся в больш и нст ве случаев по си льно вы т янут ы м элли пт ическим и ли почт и параболическим орбит ам и имею щие вид т уманног о пят наили хвост ат ой з вез ды . Сост оят из г оловы (ядрас оболочкой ) и хвост а. Под дей ст ви емдавления свет аи корпускулярног о из луче-

22

ни я Солнца оболочка ком ет ы (г аз ы и пы ль) уноси т ся от ядра, образ уя хвост комет ы , обы чно направленны й от Солнца. Раз меры ядраком ет ы дост иг аю т нескольки х десят ковки ломет ров, масса1017 кг , ви димы е раз меры г оловы 1-2 млн. км, ахвост десят ковми ллионовкиломет ров. К осм ический а п п а р а т Воядж ер -1 бы лз апущен в 1977 г . и в т ечение 18 месяцев исследовалЮ пит ер и Сат урн, и хат мосф еру и маг нит осф еру, спут ни ки и кольца планет . Сей час он продолж ает свой полет и являет ся самы м удаленны мот Земли космическимаппарат ом. В 2003 г оду он находи лся нарасст оянии 90 а.е., чт о сост авляет 13.5 млрд. км. Э т от космический аппарат продолж ает свою мисси ю , из учая Солнечную сист ему з апределами орби т больш ихпланет . К осм ический а п п а р а т Г а лилео (Galileo) – з апущен в 1979 г ., дост иг сист емы Ю пит ерав1995 г . и до 2002 г . и сследовалЮ пит ер, кольцапланет ы , внут ренние спут ники, поочередно приближ аясь к ег о г лавны м спут никам и исследуя их с близ ког о расст ояния. Ла гр а нж , ла гр а нж ев ы е уст ой чив ы е т очки – част ны е реш ения ог рани ченной з адачи т рех т ел, г де движ ение малог о т ела являет ся уст ой чи вы м. Лаг ранж доказ ал, ч т о сущест вует уст ой ч ивая конф и г урация т рех т ел, находящи хся вт ак наз ы ваемы хт реуг ольны х т очках либрации , кот оры е являю т ся ч аст ны м реш ением ог раниченной з адачи т рех т ел. Т ри т ела, вз аимно прит яг и ваю щиеся по з акону Н ью т она, при определенны х условиях мог ут во все время движ ения ост ават ься в верш и нах равност ороннег о т реуг ольника. Либр а ция– в данном случае - периодические маят никообраз ны е колебани я спут никавблиз и уст ой чи вог о полож ени я наорбит е. Люки К ир кв уда – щели в распределени и количест ва аст ероидов в Главном поясе в з ави си мост и от расст ояния от Солнца. А мерикански й учены й К ирквуд в 1866 г . уст ановил, чт о малы е т ела из бег аю т т е област и, г де периоды обращени й аст ероидов соиз меримы с периодом обращени я Ю пит ера вокруг Солнца. Т о ест ьсредни е движ ения аст ероидовот носят ся к среднему движ ени ю Ю пит ера как целы е числа, например, 3/1, 5/2, 7/3, 2/1. О днако некот оры е соиз мери мост и, наоборот , приводят к появлени ю сг ущени й и образ ованию рез онансны хг рупп, т аких какг руппаГи льд ы , Т уле и др. О бла ко О ор т а - (облако О орт а-Э пика) г и пот ет и ческая сф ерическая оболоч ка, окруж аю щая Солнечную сист ему на расст ояни и около 1 свет овог о года (50000 а.е.), в кот орой содерж ат ся миллиарды комет с общей массой , равной при мерно массе Земли. О блако счит ает ся ист очником долгопериодически х комет , наблю даемы х вСолнечной сист еме. Э т а идея впервы е бы ла вы дви нут аE. Э пи ком в 1932 г ., а з ат ем в 1950-х г г . раз вивалась Я ном О орт ом. Прямы х сви дет ельст в сущест вования т аког о облака нет , если не счит ат ь пот ребност и объяснит ьпроисхож дение комет Солнеч ной сист емы . О бр а т ное дв иж ение – движ ение спут ни ка в направлени и, обрат ном направлению вращения планет ы вокруг своей оси . О колозем ны е а ст ер оиды - объект ы с больш ими полуосями от 0.6 до 2.5 а.е., т .е. они либо пересекаю т орбит у Земли , либо дост ат очно близ ко подходят к ней . Пер ицент р – ближ ай ш ая кцент ральному т елу т очкаорбит ы спут ника.

23

ПоясК ой п ер а - т ела раз мером от 100 до 1000 км, кот оры е з анимаю т т орои дальную област ьз аорбит ой Н епт уна (42-47 а.е. от Солнца). Э т о население, раз нообраз ны е члены кот орого описы ваю т ся как "объект ы поясаК ой пера" и ли "т ранснепт унны е объект ы ", по некот оры м предполож ениям являет ся ист очни ком корот копериодич еских комет . Пояс наз ван именем Герарда К ой пера, вы даю щег ося г олландско-американског о уч еног о в област и планет олог и и, кот оры й в 1951 г . предсказ алсущест вование т аког о пояса, основы ваясь на т еории происхож дения планет арны х сист ем. О днако ирландский т еорет ик К еннет Э дж ворт вы двиг алподобны е арг умент ы еще раньш е, в 1943 и 1949 г г . С уч ет ом эт ого обст оят ельст ва эт от пояс надо наз ы ват ь поясом К ой пера-Э дж ворт а. Первы мобъект омпоясаК ой перабы лот кры т ы й в1992 г . слабы й объект 1992 QB1, находящи й ся на почт и круг овой орбит е на расстояни и 43 а.е. от Солнца. В т ечение последую щи х лет бы ло обнаруж ено 730 т ранснепт унны хобъект ов. Резона нс(ор бит а льны й ) – определенное соот нош ение меж ду периодами обращения г равит ационно вз аимодей ст вую щи х т елпри и х обращени и вокруг цент ральног о т ела. С а нгр ей зер ы - семей ст во комет , кот оры е близ ко подходят к Солнцу и пропадаю т вег о лучах. И х наз вали са нгр ей зер а м и или ка са ющ им исяком ет а м и. С фер а Хилла – сф ера дей ст вия планет ы , радиус кот орой определяет ся по ф ормуле R = r 5 m 2 , г де r - среднее г елиоцент рическое расст ояние (расст ояние от Солнца до планет ы ), m - массапланет ы вмассах Солнца. Ради усы сф ер дей ст ви я для Ю пит ера, Сат урна, У рана и Н епт уна в аст рономически х еди ни цах сост авляю т R J = 0.322 a.e., RS = 0.365 a.e., RU = 0.346 a.e., RN = 0.580 a.e. Х от я по сравнени ю с Ю пит ером ост альны е планет ы -г и г ант ы имею т з начит ельно меньш ие массы , но благ одаря больш им расст ояни ям от Солнца ради усы и х сф ер дей ст ви я, особенно у Н епт уна, больш е, чем у Ю пит ера и сост авляю т RJ = 48 млн. км, RS = 54.6 млн. км, RU = 51.8 млн. км, RN = 86.8 млн. км. Т р оянцы – г руппа а ст ер оидов , обращаю щи хся вокруг Солнца по орби т е Ю пит ера т аки м образ ом, чт о их средняя эклипт ическая долгот а от носит ельно Ю пит ера близ как ± 60°. Аст ер оиды получи ли имена г ероев Т роянской вой ны . Аст ер оиды -г реки (А хилл, О диссей и др.) опереж аю т Ю пит ер на60°, аТ роянцы (Приам, Э ней и др.) следую т на60° з аЮ пит еромвег о движ ени и по орбит е. Списоклит ерат уры О сновная лит ерат ура 1. Бакулин П.И ., К ононович Э .В ., М ороз В .И . К урс общей аст рономии : У чебни к. 5-е из д. перераб. М .: Н аука, 1983. - 560 с. 2. К лимиш ин И .А . А ст рономия наш и х дней . 3-е из д. перераб. и доп. М .: Н аука, 1986. - 559 с. 3. К санф омалит и Л.В . Парад планет . - М .: Н аука. Ф из мат лит , 1997. - 256 с. 4. К ононович Э .В ., М ороз В .И . О бщий курс аст рономии : У чебное пособие/Под. ред. В .В . И ванова. - М .: Е дит ориалУ РСС, 2000. - 544 с.

24

А ст рономические сай т ы сет и И нт ернет В наст оящее время начальны е сведения по аст рономии мож но получи т ь из учебни ков и науч ны х сай т ов, располож енны х в сет и И нт ернет . При водим основны е инф ормационны е адреса. 1. П.А .Бакули н, Э .В .К ононович , В .И .М ороз . К урс общей аст рономи и (4-е из дание) (http://crydee.sai.msu.ru/ak4/Table_of_Content.htm) 2. В .В .И ванов, А .В .К ри вов, П.А .Д енисенков. Парадоксальная В селенная (175 з адач по аст рономи и) (http://crydee.sai.msu.ru/~konon/Book/Book.html) 3. М .Б.Бог данов. И спольз ование ресурсов сет и И нт ернет при из уч ении аст рономии (У чебное пособие по курсу "А ст рономи я") (http://heritage.sai.msu.ru/ucheb/Bogdanov/index.html) 4. У чебны е пособия по аст рономи и (http://heritage.sai.msu.ru/ucheb.html) 5. http://sohowww.nascom.nasa.gov/ - сай т космическог о аппарат а SOHO з десь в реж име реальног о времени вы мож ет е видет ь, как ж и вет и "ды ш ит " Солнце. К ст ат и , эт от проект далсоверш енно неож иданны й побочны й рез ульт ат - наег о сни мкахот чет ли во видны комет ы , падаю щие наСолнце - наот дельны х сни мках и хвид но сраз у несколько. Т акимобраз ом, от кры т ы уж е более пят ьсот енновы хкомет з аг оды сущест вовани я эт ог о проект а. 6. http://cfa-www.harvard.edu/iau/lists/MPLists.html - сай т Ц ент ра малы х планет (М РС), г де мож но най т и все сведени я об околоз емны х и т ранснепт унны х объект ах, К ент аврах и т роянцах, а т акж е о пот енциально опасны х объект ах для Земли. 7. http://lnfm1.sai.msu.ru/neb/ - сай т по небесной механи ке от дела небесной механики Государст венног о аст рономическог о инст ит ут а им. П.К .Ш т ернберг а. Содерж ит сведени я о небесной механике и аст рономии в И нт ернет е, библиог раф ию , список основны х аст рономических учреж дени й , персоналии и некот оры е справочны е данны е. О собы й раз делвклю чает инф ормаци ю о ест ест венны х спут никах планет - ф из ические и орбит альны е данны е, элемент ы вращения, ф орму и раз мер спут ни ков. Приведены орбит альны е характ ерист ики новы х далеки хспут никовЮ пит ера, Сат урна, У ранаи Н епт уна. 8. http://neo.jpl.nasa.gov/news.html - новост и об околоз емны х объект ах Лаборат ории реакт и вног о движ ени я Н А СА (JPL NASA). 9. http://saturn.jpl.nasa.gov/index.cfm - сай т космическог о аппарат а К ассини, кот оры й при ближ ает ся к сист еме Сат урна, дост иг нет ее в 2004 г . и будет из учат ь сист ему Сат урна в т ечение чет ы рех лет . Спускаемы й аппарат Гю й г енс при несет нам сведени я о самомбольш ом и и нт ересномспут нике Сат урна– Т и т ане, кот оры й имеет плот ную ат мосф еру, не поз воляю щую из учит ьспут ник наз емны ми средст вами . 10.http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/planetfact.html – сай т содерж ит основны е сведения о планет ах и и хспут никах.

25

Т Т аблица1. Д анны е о больш и хпланет ах Солнеч ной сист емы Х аракт ерист ики

М ерку ри й

Вен ера

Зем ля

М а рс

Ю пи тер

С а ту рн

У ра н

Э кват ориальны й радиус, км

2440

6052

6378

3397

71492

60268

25559

3,30ּ1026

4,87ּ1027

0,055

0,815

1

0,107

318

95,1

14,5

17,1

0,002

Средняя плот ност ь, г /см

5,43

5,24

5,52

3,93

1,33

0,69

1,27

1,64

1,75

Период вращения, сут ки

58,65

243,02

0,997

1,03

0,415

0,444

0,718

0,673

6,387

0,387

0,723

1

1,524

5,203

9,582

19,201

30,047

39,236

0,058

0,108

0,14959789

0,228

0,779

1,433

2,872

4,495

5,870

48

35

30

24

13

9,7

6,8

5,4

4,7

0,24

0,62

1

1,88

11,86

29,46

84,01

164,8

247,7

0,206

0,007

0,017

0,093

0,049

0,056

0,046

0,011

0,244

7,00

3,4

0

1,9

1,3

2,5

0,8

1,8

17,2

9,13

2,6

1,37

0,59

0,05

0,015

0,004

0,0015

0,0009

-

-

1

2

61

31

27

13

1

М асса, г

М ассавмассахЗемли 3

Среднее расст ояние от Солнца, а.е. Среднее расст ояние от Солнца, млрд. км Средняя орбит альная скорост ь, км/с Сидерический период обращени я вокруг Солнца, лет Э ксцент ри сит ет орбит ы Н аклонение орбит ы к плоскост и эклипт и ки , г рад Плот ност ьсолнечной радиаци и наорбит е, кВ т /м2 К олич ест во спут ни ков

5,97ּ1027 6,42ּ1026 1,90ּ 1030

Н еп ту н П лу тон 24764

1195

5,68ּ1029 8,68ּ1028 1,02ּ1029 1,25ּ1025

Т аблица2. Спут ни ки Ю пит ера Ру сское Ла ти н ское Ди а м етр Ви зу а льн а я Ра сстоян и е П ери од Н ом ер н а зва н и е н а зва н и е (км ) вели чи н а от пла н еты (су т) (км ) XVI М ет ида Metis 43 17.5 128000 0.3 XV А драст ея Adrastea 16 18.7 129000 0.3 V А мальт ея Amalthea 167 14.1 181400 0.5 XIV Т еба Thebe 99 16.0 221900 0.7 I Ио Io 3643 5.0 421800 1.8 II Е вропа Europa 3122 5.3 671100 3.6 III Гани мед Ganymede 5262 4.6 1070400 7.2 IV К алли ст о Callisto 4821 5.7 1882700 16.7 XVIII Ф емист о Themisto 8 21.0 7507000 130.0 XIII Леда Leda 20 19.5 11165000 240.9 VI Гимали я Himalia 170 14.6 11461000 250.6 X Лисит ея Lysithea 36 18.3 11717000 259.2 VI Э лара Elara 86 16.3 11741000 259.6 S/2000 J11 4 22.4 12555000 287.0 S/2003 J20 3 23.2 17056000 456.5 S/2003 J3 2 23.4 18339900 504 S/2003 J12 1 23.9 19002500 533.3 XXXIV Э впори е Euporie 4 23.1 19394000 553.1 XXIV И окаст е Iocaste 5 21.8 20216000 631.5 S/2003 J21 2 23.3 20600000 599.0 S/2003 J18 2 23.4 20700000 606.3 S/2003 J6 4 22.6 20979100 617.3 S/2003 J16 2 23.3 21000000 595.4 XXXIII Э вант е Euanthe 6 22.8 21027000 620.0 XXII Гарпалике Harpalyke 4 22.2 21132000 623.3 XXVII Праксидике Praxidike 7 21.2 21147000 625.3 XXXV О рт оз ие Orthosie 4 23.1 21168000 623.0 XXX Гермиппе Hermippe 8 22.1 21252000 631.9 XII А нанке Ananke 28 18.8 21276000 629.8 XXIX Т ионе Thyone 8 22.3 21312000 632.4 S/2003 J15 2 23.5 22000000 668.4 S/2003 J17 2 23.4 22000000 690.3 S/2003 J11 2 23.7 22395400 683 S/2003 J9 1 23.7 22441700 683 S/2003 J19 2 23.7 22810000 701.3 XXXVIII Паз и ф ее Pasithee 4 23.2 23029000 716.3 S/2002 J1 3 22.8 23064000 715.6 XXVI И соное Isonoe 4 22.5 23078000 725.5 XXXVII К але Kale 4 23.0 23124000 720.9

XXXII Э вридоме XXV XX XXI XI XXXI XXIII VIII XXXVI XIX IX XVII XXVIII

Eurydome S/2003 J4 Э риноме Erinome Т ай г ет е Taygete Х алдене Chaldene К арме Carme Э т не Aitne К алике Kalyke Паcиф е Pasiphae S/2003 J7 Спонде Sponde М ег аклит е Megaclite Си нопе Sinope S/2003 J13 К алли рое Callirrhoe S/2003 J5 А вт оное Autonoe S/2003 J10 S/2003 J8 S/2003 J1 S/2003 J14 S/2003 J2

6 2 3 5 4 46 6 5 60 4 4 5 38 2 9 4 8 2 2 4 2 2

22.7 23.0 22.8 21.9 22.5 17.6 22.7 21.8 17.0 22.5 23.0 21.7 18.1 23.2 20.7 22.4 22.0 23.6 23.2 22.6 23.6 23.2

23219000 23257900 23279000 23312000 23387000 23404000 23547000 23583000 23624000 23807700 23808000 23911000 23939000 24000000 24102000 24084200 24122000 24249600 24514100 24557300 25000000 28570400

720.8 723.2 728.3 730.0 733.7 734.2 741.0 743.0 743.6 748.8 749.1 752.8 758.9 738 758.8 759.7 765.1 767 781.6 781.6 807.8 982.5

Т аблица3. Спут ни ки Сат урна Ру сское Ла ти н ское Ди а м етр Ви зу а льн а я Ра сстоян и е П ери од н а зва н и е н а зва н и е (км ) вели чи н а от пла н еты (су т) (км ) XVIII Пан Pan 20 19.4 133600 0.6 XV А т лас Atlas 32 19.0 137700 0.6 XVI Промет ей Prometheus 100 15.8 139400 0.6 XVII Пандора Pandora 84 16.4 141700 0.6 X Я нус Janus 178 14.4 151500 0.7 XI Э пи мет ей Epimetheus 119 15.6 151400 0.7 I М имас Mimas 397 12.8 185600 0.9 II Э нцелад Enceladus 499 11.8 238100 1.4 III Т еф и я Tethys 1060 10.2 294700 1.9 XIII Т елест о Telesto 24 18.5 294700 1.9 XIV К алипсо Calypso 19 18.7 294700 1.9 IV Д иона Dione 1118 10.4 377400 2.7 XII Е лена Helene 32 18.4 377400 2.7 V Рея Rhea 1528 9.6 527100 4.5 VI Т ит ан Titan 5150 8.4 1221900 16.0 VII Гиперион Hyperion 283 14.4 1464100 21.3

Н ом ер

Я пет Iapetus К и вью к Kiviuq И дж ирак Ijiraq Ф еба Phoebe Пааляк Paaliaq Скади Skadi А льбиорикс Albiorix Э ррьяпо Erriapo Сьярнак Siarnaq Т арвос Tarvos М ундильф ари Mundilfari S/2003 S1 XXIII Сут т унг Suttung XXX Ф ри м Thrym XIX И мир Ymir

VIII XXIV XXII IX XX XXVII XXVI XXVIII XXIX XXI XXV

1436 14 10 220 19 6 26 9 32 13 6 8 6 6 16

11.0 22.0 22.6 16.4 21.3 23.6 20.5 23.0 20.1 22.1 23.8 24.0 23.9 23.9 21.7

3560800 11365000 11440000 12944300 15199000 15647000 16404000 17616000 18160000 18247000 18709000 19140800 19463000 20382000 23096000

79.3 449.2 451.5 548.2 686.9 728.9 783.4 871.9 893.1 925.7 951.4 988.6 1,016.3 1,086.9 1,312.4

Т аблица4. Спут ни ки У рана Ру сское Ла ти н ское Ди а м етр Ви зу а льн а я Ра сстоян и е (км ) вели чи н а от пла н еты н а зва н и е н а зва н и е (км ) VI К орделия Cordelia 40 23.6 49800 VII О ф ели я Ophelia 42 23.3 53800 VIII Бианка Bianca 51 22.5 59200 IX К рессида Cressida 80 21.6 61800 X Д ез демона Desdemona 64 22.0 62700 XI Д ж ульет т а Juliet 94 21.1 64400 XII Порт ия Portia 135 20.4 66100 XIII Роз алинда Rosalind 72 21.8 69900 S/2003 U2 10 26.0 74800 XIV Белинда Belinda 81 21.5 75300 S/1986U10 40 23.6 76400 XV Пак Puck 162 19.8 86000 S/2003 U1 16 26.0 97734 V М иранда Miranda 472 15.8 129900 I А риэль Ariel 1158 13.7 190900 II У мбриэль Umbriel 1169 14.5 266000 III Т ит ани я Titania 1578 13.5 436300 IV О берон Oberon 1523 13.7 583500 S/2001 U3 12 25.0 4281000 XVI К алибан Caliban 98 22.4 7231000 XX Ст еф ано Stephano 20 24.1 8004000 XXI Т ри нкуло Trinculo 10 25.4 8578000 XVII Сикоракса Sycorax 190 20.8 12179000

Н ом ер

П ери од (су т) 0.335 0.376 0.435 0.464 0.474 0.493 0.513 0.558 0.618 0.624 0.638 0.762 0.922 1.41 2.52 4.14 8.71 13.46 266.6 579.7 677.4 759.0 1288.3

XVIII Просперо XIX Сет ебос

S/2003 U3 Prospero Setebos S/2001 U2

11 30 30 12

25.2 20.8 23.3 25.1

14688700 16243000 17501000 20901000

1693.9 1977.3 2234.8 2824.3

Т аблица5. Спут ни ки Н епт уна Н ом ер III IV V VI VII VIII I II

Ру сское Ла ти н ское Ди а м етр Ви ди м а я н а зва н и е н а зва н и е (км ) вели чи н а Н аяда Т аласса Д еспи на Галат ея Ларисса Прот ей Т рит он Н ереида

Naiad Thalassa Despina Galatea Larissa Proteus Triton Nereid S/2002 N1 S/2002 N2 S/2002 N3 S/2003 N1 S/2002 N4

58 80 148 158 192 416 2705.2 340 60 38 38 38 60

24.6 23.9 22.5 22.4 22.0 20.3 13.47 19.7 24.5 25.5 25.5 25.5 24.6

Ра сстоян и е от пла н еты (км ) 48200 50100 52500 62000 73500 117600 354800 5513400 15686000 22337200 22613200 46738000 47279700

П ери од (cу т) 0.29 0.31 0.33 0.43 0.55 1.12 5.88 360.14 1874.8 2925.6 2980.4 9136.1 9007.1

Т аблица6. К ольцапланет Ру сское н а зва н и е

Гало Главное кольцо

Ла ти н ское н а зва - Ра сстоян и е от цен тра пла ние н еты , (км ) Кольца Ю пи тера Galo 100000 Main 122000

Паут и нное внут реннее Паут и нное внеш нее

Gossamer inner Gossamer outer

129200 182000

Кольца С а ту рн а D C (внут ренний край )

D C inner edge

66900 74658

К олечко Т ит ан К олечко М аксвелл

Titan ringlet Maxwell ringlet

77871 87491

B Д еление К ассини

B Cassini division

91975 - 117500 117500 - 122200

A

A

122340 - 136775

Щ ельЭ нке F (цент р)

Encke gap F ring center

133589 140374

G (цент р) E

G ring center E

170000 180000 - 480000

Кольца У ра н а 6 5 4 А льф а

6 5 4 Alpha

41837 42235 42571 44718

Бет а Э та Гамма

Beta Eta Gamma

45661 47176 47626

Д ельт а Лямбда

Delta Lambda

48303 50024

Э пси лон

Epsilon

51149

Галле Леверье Ласселл

Кольца Н еп ту н а Galle LeVerrier Lassell

41900 53200 55400

А раг о А дамс

Arago Adams

57200 62933 Т абли ца7. Парамет ры г рупп аст ероидов.

Гру ппа а стерои дов Главны й пояс Т роянцы Пояс К ой пера О колоз емны е аст ероиды

С редн и й ра ди у с С редн ее ра сстоян и е Коли чество а стерои дов, км от С олн ца , а .е. < 500 2 - 3.5 220 000 < 300 5.2 1 700 100-1000

40 - 50

700

< 50

0.7 - 4.0

2400

Ри с. 1. С хем а ра сположен и я больш и хпла н ет и Гла вн ого пояса а стерои дов отн оси тельн о С олн ца

Ри с. 2. Ра сположен и е орби т спу тн и ков Ю пи тера

33

Ри с. 3. Ра сположен и е Троян цев н а орби те Ю пи тера

Рис. 4. В ид колец Сат урна(ф раг мент ф от ог раф ии)

34

Рис. 5. Н епт ун с кольцами и спут никами

Рис. 6. О бъект ы поясаК ой пера(рисунокс соблю дениеммасш т аба)

Рис. 7. Сравнит ельны е раз меры К вавара, Плут она, Луны и Земли

35

Рис. 8. В неш ний вид К вавара(рисунок)

Рис. 9. В неш ний вид аст ероидаЭ рос.

Рис. 10. В неш ни й вид околоз емны хаст ероидов.

36

Рис. 11. Пересечение аст ероидом2002MN орбит ы Луны 13-15 ию ня 2002 г .

Рис. 12. Т раект ория движ ени я объект а, з ахваченног о нахаот ическую орбит у вокруг Земли

37

Рис. 13 О рбит акваз испут ни ка.

Ри с. 14. Орби та а стерои да Кру и н ья

38

Рис.15. В неш ний вид комет ы Х иакут аки.

Рис. 16. Т аквы г лядит Солнеч ная коронаи комет ас К А SOHO.

39

А вт оры : У ральская В алент инаСеменовна Расхож евВ лади мир Н илович Редакт ор Т ихомироваО .А .