Правила движения и их нарушители
Как известно, космические тела движутся по своим орбитам в соответствии с законами, устанавливаемыми небесной механикой. Планеты вращаются вокруг звезд, спутники — вокруг планет, и все это движение подчиняется своеобразным космическим правилам дорожного движения. Но все мы хорошо знаем, что там, где есть правила, есть и их нарушители. Имеются такие и в нашей Солнечной системе.
Скорости и дистанции
Самые крупные и, соответственно, самые значительные «участники дорожного движения» в Солнечной системе — это планеты. Притяжение Солнца удерживает их на эллиптических орбитах и не позволяет разлететься по бескрайним просторам Вселенной, а скорость обращения вокруг светила не дает им упасть на его поверхность и сгореть.
При этом «допустимая скорость» движения по орбите, в зависимости от расстояния от Солнца и собственной массы, определяется законами Ньютона и Кеплера. И, в отличие от земных «большегрузов», небесные гиганты строго придерживаются этих законов. Иначе в результате космических ДТП вся Солнечная система давным-давно превратилась бы в облако космической пыли…
Если продолжить аналогию с движением земного транспорта, следующим важным ограничением для планет является «боковая дистанция». Орбиты планет, вращающихся вокруг Солнца примерно в одной и той же плоскости (так называемой плоскости эклиптики), отстоят друг от друга на десятки и сотни миллионов километров. Взаимные расстояния между планетами, так же как и расстояния до центра вращения — Солнца, подчинены определенной зависимости.
Эту зависимость еще в XVIII веке вычислил немецкий астроном Иоганн Боде. Она оказалась очень простой. Пишем последовательность чисел, в которой после нуля каждый последующий член в два раза больше предыдущего: 0, 3, 6, 12, 24… и т.д. Затем к каждому числу прибавляем четыре и сумму делим на десять. Это и будет средним расстоянием от планеты до Солнца в астрономических единицах (одна астрономическая единица — среднее расстояние от Земли до Солнца, примерно 150 миллионов километров).
В самом деле, расстояние от Меркурия (первой планеты) до Солнца равно примерно 0,4 астрономической единицы: (0 + 4) / 10 = 0,4: до Венеры — 0,7 астрономической единицы: (3 + 4) / 10 = 0,7; до Земли — 1 астрономическая единица: (6 +4)/10=1.
Последовательность Боде почти сразу же позволила другому известному астроному, Уильяму Гершелю, обнаружить в нужном месте «небесной автострады» планету Уран.
А дальше для астрономов начался поистине «золотой век». Между Марсом (Среднее расстояние до Солнца 1,6 астрономической единицы) и Юпитером (5,2 астрономической единицы) должно быть, согласно пятому члену последовательности Боде, еще какое-то небесное тело! Как раз на расстоянии примерно 2,8 астрономической единицы!
Должно быть, однако в телескопы ничего такого видно не было. Разве что… что-то совсем небольшое, намного меньше самой маленькой планеты? Небольшое, но шустрое?
Пояс астероидов, или «Мотоциклисты Вселенной»
И оказалось, что такое небесное тело действительно существует. Точнее, не тело, а тела. А еще точнее, очень много небольших, но шустрых небесных тел. Их и назвали малыми планетами, или астероидами. Первый астероид между орбитами Марса и Юпитера был обнаружен итальянским астрономом Джузеппе Пиацци в 1801 году. Церера (так назвал его Пиацци в честь богини-покровительницы родной Сицилии) обращалась вокруг Солнца за 4,6 года как раз на среднем расстоянии 2,77 астрономической единицы.
Годом спустя, на том же расстоянии от Солнца и примерно с тем же периодом обращения, была обнаружена Паллада, затем — Юнона и Веста.
Как тут было не предположить,что некогда в этом месте Солнечной системы существовала полноценная планета, «планета Боде» (или Фаэтон, как ее называют в фантастических романах). которая потом взорвалась? И все обнаруженные астероиды суть ее обломки…
Несмотря на то, что поиски новых астероидов были в то время, до изобретения фотографии, делом весьма трудоемким, астрономы усердно искали их на протяжении следующих десятков лет. Ведь не могла же «планета Боде», или, если угодно, Фаэтон, расколоться всего на четыре куска?
К концу ХIХ века было найдено, запротоколировано и внесено в каталоги около 300 астероидов. А к настоящему времени с помощью фотографирования звездного неба с очень большой экспозицией обнаружено и официально зарегистрировано более 400 тысяч астероидов. Их наверняка гораздо больше, но для придирчивых ученых астероид считается официально признанным только в том случае, если точно вычислена его орбита.
К сожалению, с обнаружением большого числа астероидов между Марсом и Юпитером приказала долго жить красивая гипотеза о Фаэтоне. Ведь даже всей суммарной массы астероидов не хватило бы не то что на полноценную планету, но даже и на небольшой спутник. Кроме того, по спектральному анализу отраженного от астероидов солнечного света удалось определить, что их состав близок скорее к самым крошечным обитателям Солнечной системы — метеоритам, а не к составу планет. Но вернемся к теме космического движения. Если планеты мы можем уподобить, в зависимости от размеров, легковым или грузовым автомобилям, то астероиды — мотоциклам, мотороллерам, а то и вовсе велосипедам. От которых, как это хорошо известно любому водителю, только и жди проблем.
Космические лихачи
И верно: никогда не знаешь, что ему (водителю мелкого, но лихого и подвижного) транспортного средства придет в голову.
То же самое и с некоторыми астероидами. Их траектории движения могут быть весьма разнообразными, а некоторые — даже приближаться к нашей Земле. Причем на небезопасные для нас расстояния.
Специалисты NASA с помощью мощного телескопа NEOWISE обнаружили как минимум 10 астероидов, которые несут потенциальную угрозу человечеству — так называемые агрессивные астероиды. Если такой потенциальный агрессор приблизится к Земле, земное притяжение может заставить его упасть на нашу планету. Конечно, вероятность такого события невелика, но ведь и агрессоров не один, а десять…
Поэтому не проходит и нескольких лет, чтобы астрономы не начинали бить тревогу, наблюдая за подозрительно приближающимся каменным обломком размером с километр.
Если вы думаете, что километр в поперечнике — это сущая ерунда, то глубоко заблуждаетесь. Ведь у этого «камешка» на подлете к Земле скорость будет 40 километров в секунду (в 40 раз выше, чем у сверхзвукового истребителя), и упасть он может не в Тихий океан, а на самый что ни на есть густонаселенный континент.
К примеру, в 2004 году ожидалось прибытие астероида Таутатис (названного в честь бога войны у древних кельтов). Его необычная форма и достаточно хаотическая (как у пьяного мотоциклиста) траектория движения заставили ученых всерьез опасаться его падения на Землю в Эгейском море как раз накануне XXVIII Олимпийских игр. Число человеческих жертв было бы в десятки раз больше, чем в Хиросиме.
Американский еженедельник USA Today даже подсчитал вероятность такого события – 63%, научная общественность тут же выступила с яростным опровержением… и, к счастью, оказалась права.
Но какой-то неприятный осадок у людей все же остался. Ведь те же самые ученые утверждают, что астероид Таутатис, который пьяно вихляясь, пролетел-таки мимо нашей планеты, еще вернется. Правда, лет через 500-600, но все же…
В июне этого года также ожидалось пришествие (точнее, опасное приближение) очередного «космического гонщика». Астероид 441987, впервые обнаруженный телескопом WISE в 2010 году и пока не получивший собственного имени, окажется, по оптимистическим расчетам, на расстоянии около трех миллионов километров от Земли. Это почти в восемь раз больше, чем расстояние от Земли до Луны, и в таком случае нам нечего опасаться. А вот если бы объект 441987 «нарушил правила» и врезался в нашу планету, то сила удара была бы аналогичной 300 атомным бомбам Хиросимы.
Вообще поведение астероидов на космических дорогах вызывает большой интерес астрономов и в случаях, не связанных с опасным «сокращением дистанции» между ними и Землей.
«Астероид-обманщик»
Некоторые астероиды ведут себя так, будто обладают разумом и хорошими навыками «космического вождения». Иногда даже позволяют себе такое «лихачество», как пересечение с орбитой Юпитера. Недавно обнаруженный астероид Вее-Zed, он же 2015BZ509, входящий в «ближнее сопровождение» Юпитера, давным-давно должен был бы врезаться в него и исчезнуть яркой вспышкой пламени, но нет.
Этот «астероид-обманщик», как сразу после открытия окрестили его американские астрономы, в случаях сближения с газовым гигантом так подстраивается под его траекторию, что столкновения удается избежать. Он как бы манипулирует двумя самыми главными в Солнечной системе гравитационными составляющими — притяжением Солнца и притяжением Юпитера. Что и позволяет ему держаться от «хозяина на безопасном расстоянии — не меньше 175 миллионов километров. Необъяснимо… но факт.