K septembru 2017 existuje 503 850 očíslovaných malých planét s vypočítanými dráhami a ďalších 245 833 nečíslovaných planét.
V roku 1596 si Johannes Kepler všimol, že priemerné polomery planetárnych dráh od Merkúra po Saturn vypočítané Koperníkom sú v pomere 0,38: 0,72: 1,00: 1,52: 5,2: 9,2. Medzera medzi Marsom a Jupiterom sa Keplerovi zdala príliš veľká a naznačil, že tam je iná planéta. Táto hypotéza sa potvrdila na Silvestra v roku 1801, keď riaditeľ palermského observatória Giuseppe Piazzi spozoroval slabú hviezdu v súhvezdí Býka, ktorá sa posúva vo vzťahu k susedným svetlám. Pomýlil si ju s kométou, ale čoskoro o tom pochyboval. Nemecký astronóm Johann Bode, s ktorým sa Piazzi podelil o svoje pozorovania, považoval toto teleso za novú planétu, čo oznámil v mesačníku, ktorý vydal riaditeľ observatória Gotha barón Franz von Zach. Bode a Zach už boli presvedčení, že priestor medzi Marsom a Jupiterom skrýva neznámu planétu;navyše v septembri 1800 Zach presvedčil niekoľkých nemeckých astronómov, aby sa zúčastnili spoločného hľadania. Neskôr sa k tejto skupine pridali ďalší vedci, vrátane Piazziho (ktorí si hovorili „nebeská polícia“).
Okrem ôsmich planét obsahuje solárna sada aj veľké množstvo telies menšej hmotnosti a veľkosti. Niektoré z nich sú zložené z prachu a zamrznutého plynu (jedná sa o kométy), zvyšok z pevnej hmoty (planéty alebo planétky). Niektoré z nich, až na veľmi zriedkavé výnimky, neprekročia obežnú dráhu Jupitera od Slnka, iné naopak idú po periférii slnečnej sústavy. Podľa tradície sa menšie planéty prvej skupiny nazývajú asteroidy.
Piazzi nemal čas zhromaždiť dostatok údajov na výpočet obežnej dráhy údajnej planéty, ktorá na jeseň roku 1801 opustila európske nebo. Napriek tomu Bodeova poznámka podnietila veľkého matematika Karla Friedricha Gaussa, aby začal pracovať na výpočtovej metóde, ktorá vyžadovala menej pozorovacích údajov ako bežné výpočty. Svoje výsledky poslal von Zachovi, ktorý s ich pomocou znovuobjavil utečenca 1. januára 1802, presne rok po Piazzi. V tú istú noc ju spozoroval ďalší príslušník „nebeskej polície“Heinrich Olbers. Na žiadosť Piazziho bolo nové nebeské telo pomenované po rímskej bohyni plodnosti Ceres, ktorá bola považovaná za patrónku Sicílie.
Olbers naďalej pozoroval Ceres a 28. marca 1802 zbadal v okolí ďalší pohyblivý bod. Dostala meno Pallas, grécka bohyňa múdrosti. Keď Gauss vypočítal prvky svojej dráhy, vyšlo najavo, že Olbers mal fantastické šťastie. Pallas obieha okolo Slnka takmer v rovnakom čase ako Ceres (4,6 pozemských rokov), ale jeho dráha je naklonená k ekliptikálnej rovine o 34 stupňov. Keby nebola počas Olbersových pozorovaní blízko Ceresu, mohla by byť objavená až po niekoľkých desaťročiach. Do piatich rokov boli objavené ďalšie dve také nebeské telesá. Ale potom sa „nebeská polícia“rozišla. Olbers vydržal dlhšie ako ostatní, ale v roku 1816 tiež opustil lov asteroidov. Obnovilo sa to až v polovici 19. storočia, keď už objavitelia nežili.
„Ako hviezdy“
Propagačné video:
V liste Williamovi Herschelovi naznačil, že Ceres a Pallas sú fragmenty planéty, ktorá zahynula pri výbuchu alebo pri zrážke s kométou. Z toho vyplývalo, že medzi Marsom a Jupiterom budú ďalšie slnečné satelity. Herschel navrhol nazvať ich asteroidmi, čo v preklade zo starogréčtiny znamená „ako hviezdy“(myslel tým, že tieto telá sú oveľa horšie ako planéty, pokiaľ ide o ich jasnosť, a preto je ťažké ich odlíšiť od väčšiny hviezd). Tento neologizmus sa dostal do jazyka astronómie.
Olbersova hypotéza predpovedala existenciu nových asteroidov, takže Sky Sky pokračovala v hľadaní. Účastníci tohto kolektívneho výskumného projektu (mimochodom, prvého v histórii astronómie) objavili ďalšie dva asteroidy, ktoré dostali aj mená rímskych bohýň. 1. septembra 1804 objavil Karl Harding Juno a 29. marca 1807 Olbers zajal Vesta. Právo zvoliť si názov štvrtého asteroidu dostal Gauss, ktorý vypočítal jeho obežnú dráhu len za pár hodín (udržať sa v takom časovom rozmedzí nie je ľahké ani pomocou modernej kalkulačky!).
Lovecká sezóna
V roku 1830 matematik a astronóm Friedrich Wilhelm Bessel vyzval nemecké observatóriá, aby začali mapovať oblohu s cieľom hľadať asteroidy. Niečo sa urobilo v tomto smere, ale prvý nález neprišiel k profesionálovi, ale k amatérovi, prepoštovi Karlovi Henkeovi. 8. decembra 1845, po 15 rokoch bezvýsledných pozorovaní, objavil piaty asteroid Astrea. V roku 1847 ten istý Henke spozoroval asteroid číslo 6 - Hebu a čoskoro anglický astronóm John Russell Hind čoskoro objavil asteroidy Iris a Flora. Potom hľadanie malých planét rýchlo nabralo na obrátkach. Prvý americký lovec týchto tiel Christian Peters objavil v rokoch 1861 až 1889 48 asteroidov a nemecký astronóm Karl Luther - 24. Do roku 1890 bolo do astronomických katalógov zahrnutých asi tristo obyvateľov vesmíru medzi Marsom a Jupiterom.
A potom začala nová éra. Privátny docent na univerzite v Heidelbergu Maximilián Wolf ako prvý na svete použil fotografiu na hľadanie planét menších rozmerov. V decembri 1891 objavil svoj prvý asteroid a ďalší rok - už 13. V roku 1902 stál Wolff na čele nového univerzitného observatória a zmenil ho na svetové centrum „menšej planetológie“. Jeho mladší kolega Karl Reinmuth objavil v rokoch 1912 až 1957 389 asteroidov a tento rekord nemohol nikto prekonať.
V období medzi dvoma svetovými vojnami bolo hľadanie asteroidov mimoriadne intenzívne a len v 30. rokoch prinieslo takmer štyristo objavov. Potom spomalil - na dlhý čas, asi tridsať rokov. Jeho oživenie uľahčilo vybavenie ďalekohľadov polovodičovými fotometrami a inými elektronickými prístrojmi a vznik výkonných počítačov schopných rýchlo vypočítať obežné dráhy asteroidov. Na štúdium malých planét sa v poslednej dobe začali používať pozemné robotické ďalekohľady, orbitálne observatóriá a sondy vzdialeného vesmíru.
Triedy asteroidov
Informácie o štruktúre asteroidov sú založené na výsledkoch spektrálnej analýzy odrazeného slnečného žiarenia, korigovaných geochemickými údajmi o zložení meteoritov (keďže asteroidy sú ich hlavným zdrojom). Podľa tohto kritéria sa členia do troch hlavných tried: C (telesá s vysokým obsahom uhlíka), S (silikáty s prímesou kovov) a M (väčšinou železo-niklové asteroidy). Trieda C predstavuje tri štvrtiny asteroidov v hlavnom páse, trieda S - 17%. Existujú však podrobnejšie klasifikácie s oveľa väčším počtom skupín.
Všetky asteroidy sa bez výnimky otáčajú a ich osi sú orientované v priestore celkom náhodne. Trvanie asteroidového dňa zvyčajne trvá od 6 do 13 hodín, existujú však výnimky. Napríklad malý asteroid 1998 KY26 (asi 30 metrov) urobí úplnú revolúciu za 10 minút a 42 sekúnd. S najväčšou pravdepodobnosťou získal takúto veľkú uhlovú rýchlosť v dôsledku viacnásobných stretov s najbližšími príbuznými.
Hlavný pás
Dráhy takmer všetkých asteroidov ležia v prstenci, ktorého vnútorný polomer sa rovná dvom astronomickým jednotkám a vonkajší polomer je tri a pol (striktne povedané, nejde o krúžok, ale o koblihu, pretože dráhy mnohých asteroidov idú za ekliptickú rovinu). Táto zóna sa nazýva hlavný pás asteroidov. Obsahuje asi dvesto menších planét, ktorých priemerný priemer je viac ako 100 km. Podľa hrubých odhadov existuje 1 až 2 milióny asteroidov s veľkosťou najmenej jeden kilometer. A celková hmotnosť obyvateľov hlavného pásu je asi 25-krát menšia ako hmotnosť Mesiaca!
Priestorové rozloženie trajektórií asteroidov v hlavnom páse nie je ani zďaleka rovnomerné. Najprv existujú trhliny, ktoré v 60. rokoch 19. storočia otvoril profesor na univerzite v Indiane Daniel Kirkwood. Na základe štúdie o dráhach 97 asteroidov Kirkwood zistil, že tieto telesá sa vyhýbajú obežným dráham s obdobiami zodpovedajúcimi obdobiu Jupitera (napríklad ak tieto obdobia súvisia s pomerom 1: 3). Kirkwood tiež pochopil dôvod: také telá sa pravidelne približujú k Jupiteru na tej istej časti svojej dráhy a v dôsledku toho sa vplyvom svojej gravitácie dostávajú z cesty z predchádzajúcej dráhy (tento efekt, ktorý na začiatku 19. storočia poznamenal Laplace na príklade Jupiterových mesiacov, sa nazýva orbitálna rezonancia). V hlavnom páse sú sloty Kirkwood (v ruskojazyčnej literatúre sa im hovorí aj poklopy) a s ďalšími rezonanciami - 1: 2, 2: 5, 3: 5, 3: 7. Po druhé,nie menej ako tretina tamojších asteroidov je zoskupená do rodín s blízkymi orbitálnymi prvkami (ako je dĺžka hlavnej osi, excentricita a sklon obežnej dráhy k rovine ekliptiky). Prvú z týchto rodín, takmer pred sto rokmi, izoloval profesor na tokijskej univerzite Kiyotsugu Hirayama. Hirayama veril, že každá rodina pozostáva z fragmentov väčšieho asteroidu, ktorý sa rozpadol v dôsledku zrážky s menším telesom, a táto interpretácia sa stále považuje za najpravdepodobnejšiu.rozpadla v dôsledku kolízie s menším telom a táto interpretácia sa stále považuje za najpravdepodobnejšiu.rozpadla v dôsledku kolízie s menším telom a táto interpretácia sa stále považuje za najpravdepodobnejšiu.
Asteroidy hlavného pásu sa pravdepodobne zrazia aj teraz (nebolo ich však zatiaľ možné vidieť naživo), v minulosti boli najčastejšie kolízie. Mnoho (ak nie všetky) asteroidy sú fragmentmi svojich predchodcov. To vysvetľuje, prečo v páse nie je veľa asteroidov, ktoré majú svoje vlastné satelity. Ako pre PM uviedol Clark Chapman, vedúci výskumník z juhozápadného výskumného ústavu v Colorade, ich podiel nepresahuje 15% (oproti 75% pre planéty). Asteroidy s najväčšou pravdepodobnosťou strácajú svoje mesiace nielen pri priamych kolíziách, ale aj v dôsledku gravitačných porúch spôsobených výskytom susedov. Chaotické rozloženie osí rotácie asteroidov je tiež výsledkom kolízií. Iba Ceres, Pallas a Vesta majú priamu rotáciu zdedenú od pravekého predplanetárneho roja,z ktorých vznikli asteroidy aj planéty. Túto rotáciu si udržali kvôli pôsobivej hmote, ktorá im poskytuje veľký moment hybnosti.
Trójske asteroidy
Takmer všetky asteroidy objavené v 19. storočí sa pohybujú v hlavnom páse. Výnimkou sú iba Efra a Eros, ktoré prechádzajú cez obežnú dráhu Marsu. V tom čase neexistovali žiadne ďalšie príklady úniku zo zajatia v páse.
Aj 20. storočie prinieslo zmeny. 23. februára 1906 Wolff vyfotografoval veľmi slabý asteroid, ktorý sa pohyboval na takmer kruhovej obežnej dráhe s rovnakým polomerom ako Jupiter, 55,5 stupňa pred planétou. Dostal meno Achilles a dostal číslo 588. Čoskoro si švédsky astronóm Carl Charlier uvedomil, že Achilles je v jeho pohybe viazaný na jeden z dvoch bodov stabilnej librácie, ktoré predpovedal v roku 1772 Joseph Louis Lagrange. Achilles sa pravidelne vracia do blízkosti libračného bodu L4, ktorý sa pohybuje 60 stupňov pred Jupiterom. Po chvíli tam bol objavený asteroid Patroklus a Hector bol nájdený blízko bodu L5 pohybujúceho sa 60 stupňov za planétou. Krátko nato vznikla tradícia pomenúvať tieto asteroidy na počesť hrdinov trójskej vojny - blízko libračného bodu L4 podľa mien Achájcov (Achilles, Nestor, Agamemnon, Odysseus, Ajax,Diomedes, Antilochus, Menelaus) a blízko libačného bodu L5 - mená obrancov Tróje (Priam, Aeneas, Antif). Táto tradícia sa však neobjavila okamžite, takže Hector a Patroklos nakoniec zostali v „nepriateľských táboroch“.
Doteraz bolo neďaleko Jupitera objavených asi 5 000 trójskych koní. Uhlová vzdialenosť medzi nimi a Jupiterom sa veľmi líši - od 45 do 100 stupňov. Ďalšie štyri trójske kone žijú v blízkosti Marsu a osem v orbitálnej zóne Neptúna. V júli 2011 menovali kanadskí astronómovia prvého kandidáta na titul partnera trójskych koní na našej planéte. Tento 300-metrový asteroid 2010 TK7 bol zachytený infračerveným ďalekohľadom WISE, ktorý fungoval na obežnej dráhe nízkej Zeme od januára do októbra 2010.
Blízkozemské asteroidy
Ďalšia fáza objavovania sa začala na jar 1932. Belgický astronóm Eugene Delport 12. marca objavil asteroid Amur, ktorý sa k Slnku blíži o 1,08 AU v perihéliu. a preto sa takmer dotýka vonkajšej strany obežnej dráhy Zeme. A len o šesť týždňov neskôr narazil Karl Reinmuth na asteroid Apollo, ktorého obežná dráha pretína Zem aj Venušu a je len 0,65 AU od Slnka v perihéliu.
Amor a Apollo sa stali predkami dvoch rodín menších planét, ktoré navštevujú vnútorné oblasti slnečnej sústavy. Majú spoločný názov - Blízkozemské asteroidy (NEA). Perihélium asteroidov typu Amor sa pohybuje od 1,3 AU. do maximálneho polomeru obežnej dráhy Zeme rovnajúcej sa 1,017 AU. Medzi asteroidy typu Apollo patria telá s perihéliom menej ako 1 017 AU. a polohlavná os viac ako 1 AU. Existuje tiež rodina asteroidov blízko Zeme, ktorých polovičná os je menšia ako jedna astronomická jednotka. Približne 50% takýchto asteroidov, z ktorých prvý bol objavený v roku 1976 a pomenovaný po egyptskom bohovi Atonovi, sa stále vzďaľuje od Slnka viac ako Zem, pretože sa pohybujú pozdĺž elips s veľkou výstrednosťou. Medzi atónmi sa rozlišuje podrodina asteroidov,ktorých apogee je menší ako minimálny polomer obežnej dráhy Zeme, 0,983 AU. Tieto telá sú prirodzene vždy bližšie k Slnku ako naša planéta.
Dráhy asteroidov blízko Zeme sú veľmi rozmanité. Niektoré z nich sa pravidelne vracajú k hlavnému pásu a niekedy dokonca idú oveľa ďalej, iné sa vždy držia bližšie k Slnku. Takým je napríklad asteroid 1685 Toro s apogéom 1,96 AU. a perihélium 0,77 AU. Pretína obežné dráhy Zeme a Marsu a chýba mu iba 0,05 AU. e, dostať sa na obežnú dráhu Venuše. Trvalo mu 8 Zeme a 13 rokov Venuše, kým urobil päť otáčok okolo Slnka, takže Toro je v obežnej rezonancii s oboma planétami. Existujú dokonca aj asteroidy, ktoré sa odvážia priblížiť k Slnku bližšie k Merkúru. Taký je asteroid 1566 Icarus z rodiny Apollo, ktorý objavil v roku 1949 americký astronóm Walter Baade.
Nedokončené planéty
Asteroidy sú v istom zmysle nedokončené planéty. Oba boli kedysi formované z kolízie a splývania planetesimálov, pevných telies s veľkosťou od metra do kilometra, obiehajúcich okolo novonarodeného Slnka. Tieto telesá zas vznikli v dôsledku adhézie častíc primárneho oblaku plynov a prachu, z ktorých sa formovala slnečná sústava. V zóne za obežnou dráhou Marsu sa planetesimály nedokázali spojiť do veľkej planéty. S najväčšou pravdepodobnosťou to bolo kvôli gravitačným poruchám od Jupitera, hoci mohli fungovať aj iné mechanizmy. Je predovšetkým možné, že Jupiter viackrát katapultoval veľké telesá smerom k Slnku, čo tiež destabilizovalo pás asteroidov.
Prvé asteroidy, ktoré vznikli priamo z desezimál, sa pohybovali v rovine ekliptiky po takmer kruhových dráhach a mali nízke relatívne rýchlosti. Preto sa pri kolíziách nerozdelili, ale držali spolu a rástli. Gravitácia Jupitera však postupne prinútila asteroidy pohybovať sa na šikmé obežné dráhy s veľkou výstrednosťou, kvôli čomu sa ich relatívna rýchlosť zvýšila na 5 km / s (to je teraz). Pri zrážke takou rýchlosťou sa asteroidy rozpadli na fragmenty, ktoré nemali šancu na založenie skutočnej planéty.
Tieto procesy radikálne zmenili pás asteroidov. Jeho počiatočná hmotnosť nie je presne známa, podľa modelových výpočtov by to však mohlo byť 2 200-násobok súčasnej hmotnosti a približne rovnaká hmotnosť Zeme. Rovnaké výpočty ukazujú, že tam boli stovky tiel, ktorých hmotnosť a veľkosť neboli nižšie ako Ceres. Tieto telá zahynuli pri zrážkach a ich trosky sa dostali na nestabilné dráhy a opustili pás. Nakoniec sa zriedil natoľko, že kolízie boli zriedkavé a prežívajúce asteroidy zostali na dosť stabilných trajektóriách. Súčasný hlavný pás je teda bledým tieňom jeho bývalej nádhery.
Clark Chapman poznamenal, že podľa mnohých planetárnych vedcov mohol naraz existovať ďalší pás medzi Zemou a Venušou. Prežitie týchto asteroidov však bolo oveľa ťažšie. Dá sa predpokladať, že takmer všetky sa po zrážkach rozdelili a ich fragmenty boli odhodené od Slnka.
Horúčka nikelnatá
Autori sci-fi už dávno predpovedali takpovediac národohospodársky vývoj asteroidov - pripomeňme si napríklad Azimovov príbeh „Cesta Marťanov“. Je to pochopiteľné. Pás asteroidov obsahuje obrovské zásoby najčistejšieho vodného ľadu a veľké množstvo minerálov. Jeden kubický kilometer typického asteroidu triedy M obsahuje 7 miliárd ton železa, miliardu ton niklu a milióny ton kobaltu. Celkové náklady na tieto kovy v dnešných cenách sú viac ako 5 biliónov dolárov. Ostáva dúfať, že ak sa ľudstvo k týmto zdrojom dostane, bude ich využívať s rozumom a so skutočným prínosom.
Alexey Levin