Чудеса и катастрофы Вселенной

Астероиды почти не встречаются с Юпитером, они как будто избегают тех орбит, на которых такие сближения могли бы происходить регулярно. Поэтому некоторые области пояса астероидов почти не населены — это так называемые люки Кирквуда. Избегая встреч с Юпитером, некоторые астероиды движутся в резонансе с ним, сохраняя свои орбитальные периоды в простом соотношении с периодом обращения планеты-гиганта. Простейшим случаем такого резонанса с соотношением периодов 1:1 и являются Троянцы. В 1866 г. американский астроном Кирквуд открыл существование «щелей» в распределении периодов вращения астероидов и в распределении больших полуосей их орбит. Кирквуд установил, что астероиды избегают тех периодов, которые находятся в простом целочисленном соотношении с периодом обращения Юпитера вокруг Солнца, например 1:2, 1:3, 2:5 и т. п. За счет гравитационного воздействия Юпитера астероиды изменяют орбиту и покидают эту область пространства.

Впрочем, астероиды находятся не только между орбитами Юпитера и Марса — часть из них рассеяна по всей Солнечной системе. Исследование безымянного астероида 3753, проведенное канадским астрономом Вигертом, показало, что этот астероид удивительным образом сопровождает Землю: средний радиус его орбиты практически равен земному, поэтому и периоды обращения астероида 3753 и Земли вокруг Солнца почти совпадают. Медленно-медленно астероид приближается к Земле, а сблизившись, чуть-чуть изменяет свою орбиту под действием сил земного тяготения. Если астероид отстает от Земли, то он приближается к ней спереди, и тяготение Земли его притормаживает. От этого длина орбиты астероида и период обращения по ней сокращаются, и он начинает опережать Землю, оказываясь, в конце концов, позади нее. Теперь уже притяжение Земли вызывает переход астероида на более высокую орбиту с большим периодом, и ситуация повторяется. Если бы орбита астероида 3753 была близка к круговой, его траектория относительно Земли напоминала бы подкову. Но большой эксцентриситет (е = 0,515) и наклон орбиты астероида делают его движение еще более замысловатым. Испытывая влияние не только Солнца и Земли, но и всех прочих планет, он не может устойчиво двигаться по подковообразной орбите. Расчеты показывают, что 2500 лет назад астероид 3753 пересек орбиту Марса, а около 8000 г. он должен пересечь орбиту Венеры; при этом вполне возможен переход под влиянием ее тяготения на новую орбиту и даже не исключено столкновение с планетой.

Жителям Земли важно знать астероиды, орбиты которых близко подходят к ней. Выделяют три семейства астероидов (по их типичным представителям):

1221 Амур — орбита в перигелии почти касается Земли;

1862 Аполлон — орбита в перигелии заходит за орбиту Земли;

2962 Атон — семейство пересекает земную орбиту. Некоторые астероиды движутся в резонансе сразу с несколькими планетами. Впервые это было замечено в движении астероида Торо. Он совершает 5 орбитальных оборотов приблизительно за то же время, которое нужно Земле, чтобы совершить 8 оборотов, а Венере 13.

Перигелий астероида Торо находится между орбитами Венеры и Земли. Другой астероид, Амур, движется в резонансе с Венерой, Землей, Марсом и Юпитером, совершая 3 своих оборота за то же время, за которое Венера совершает 13, а Земля — 8 оборотов; резонанс с Марсом 12:17 и с Юпитером 9:2. Очевидно, такое движение предохраняет астероиды от захвата гравитационным полем планеты и продляет им жизнь.

Многие астероиды находятся за орбитой Юпитера. В 1977 г. обнаружили астероид 2060 Хирон, имеющий весьма интересную орбиту. Астрономическим термином перигелий обозначается ближайшая к Солнцу точка на орбите, афелий обозначает наиболее удаленную точку на орбите. Для Хирона расчет орбиты дал следующие данные: перигелий внутри орбиты Сатурна 8,51 а. е., афелий около орбиты Урана 19,9 а. е. Эксцентриситет орбиты Хирона равен 0,384. Вблизи перигелия у Хирона появляются кома и хвост. Кома означает туманное свечение вокруг тела и присуща в основном кометным объектам. Она появляется при приближении кометы к Солнцу, когда интенсивное испарение газов создает вокруг твердой поверхности кометной головы светящуюся оболочку. Однако размеры и масса Хирона намного больше размеров обычных комет. В древнегреческой мифологии Хирон — получеловек-полулошадь, а космический Хирон — то ли астероид, то ли комета. Сейчас такие объекты называются кентаврами.

В 1992 г. были обнаружены еще более далекие объекты размером свыше 200 километров в диаметре, находящиеся далеко за орбитами Нептуна и Плутона. Эта зона называется поясом Койпера — по имени ученого, разработавшего теорию образования подобных скоплений обломков первичного вещества Вселенной. Общая численность тел в поясе Койпера, по расчетам специалистов, в несколько раз больше, чем число астероидов между орбитами Марса и Юпитера.