Реферат: Астероиды

Рефератна тему:Астероиды.Ученицы 11 «А»классаШколы №864Юфкиной Анны. — Москва 2001г. —
СодержаниеСвидетельства двойственности астероидов………………………………………………… стр. 3Фотометрические признаки мультикомпонентностиастероидов………………………… стр. 5Ориентация астероида…………………………………………………………………………. стр. 7Область существования спутниковастероидов……………………………………………. стр. 8
Свидетельства двойственностиастероидов

До конца XIX века об астероидахсложилось представление как об одиночных телах. Такое представление былосвязано с тем, что наблюдательная аппаратура того времени не позволялапроводить сколько-нибудь детальное изучение малых планет. Однако, с развитиемметодов наблюдений и совершенствованием аппаратуры, картина стала меняться. Ужев начале XX века появились первые качественные наблюдения, свидетельствующие одвойственной природе некоторых малых планет. Так, были проведены детальныенаблюдения астероида 433 Эрос, которые позволили усомниться в представлении обастероидах как монотелах. Однако таких наблюдений было немного, и онипротиворечили общепринятым взглядам, и лишь спустя несколько десятилетий, втечении которых проводились разнообразные наблюдения и теоретические расчеты,данные о двойственности некоторых астероидов были окончательно подтверждены.Итак, какие же методы используются для поиска двойных астероидов? Самымочевидным является исследование астероидов путем прямой регистрации ихизображений на фотопластинке, ПЗС-матрице или каком-либо другом приемникеизлучения. Однако этот метод имеет ряд недостатков, самыми главными из которыхявляются трудность регистрации слабого объекта рядом с ярким и необходимостьпроводить наблюдения с высоким угловым разрешением. Существующие наземныетелескопы могут таким образом выявить двойственность лишь у немногихастероидов, яркость компонентов которых не очень отличается и расстояние междукоторыми достаточно велико. Так, в конце 1970-х годов в Китае с помощью 0.6 и 1- метрового телескопов была выявлена двойственность астероида 9 Метис. Разностьблеска компонентов составила 2 звездные величины, расстояние между компонентами1000 км, что соответствовало угловому расстоянию 1''. Расстояние от астероидадо Земли при этом составляло 1.23 а.е. Другим методом, позволяющим проводитьболее детальные наблюдения астероидов, является радиолокация. Существующиемощные передатчики и приемники позволяют довольно точно исследовать формуастероидов при их сближениях с Землей. Время запаздывания отраженного сигналапозволяет измерить расстояние до астероида, а доплеровское частотное смещение — скорость. Уширение отраженных сигналов дает информацию о вращении астероидов.Точность измерения при этом достигает около десятка метров на крупныхтелескопах. Первые радиолокационные наблюдения астероидов были проведены в 1968году, и около 10% наблюденных астероидов показали признаки двойственности.Недостатком радиолокационного метода является возможность получать относительноуверенные результаты лишь на небольшом расстоянии от Земли или только для самыхкрупных астероидов главного пояса. Следует упомянуть также метод, основанный нанаблюдениях покрытий астероидами звезд. Многие наблюдения свидетельствовали отом, что блеск затмеваемой звезды начинал ослабевать еще до начала покрытия илипосле него. Было сделано предположение, что такие эффекты связаны смультикомпонентной структурой наблюдаемых объектов. Несомненно, самымдостоверным методом является исследование астероидов с борта космическихаппаратов. Первым астероидом, исследованным таким образом, является астероид951 Гаспра. Наблюдения астероида были проведены в 1991 г. КА«Галилео» на пролетной траектории к Юпитеру. Расстояние между КА иГаспрой в момент сближения составило 16000 км и это позволило детальносфотографировать поверхность астероида, размеры которого составляют около 15км. В конце августа 1993 г. «Галилео» пролетел на расстоянии 11000 кмот астероида 243 Ида. Ида имеет размеры 56x24x21 км и является членом семействаКорониса, принадлежащего главному поясу. Переданные на Землю снимки с разрешением100 метров на пиксель показали, что Ида является сильно кратерированным,неправильной формы телом. Но самым неожиданным оказалось, что Ида имеетспутник, который назвали Дактиль. Дактиль был зарегистрирован независимо двумяприборами — ПЗС-матрицей и инфракрасным спектрометром. Спутник выглядитпрактически сферическим, его размеры составляют 1.6x1.4x1.1 км, расстояние доглавного тела около 100 км. Наконец, 27 июня 1997 года космический аппарат NEARпрошел на расстоянии 1200 км от астероида главного пояса 253 Матильда.Разрешение на лучших снимках достигало 200 метров на пиксель. Матильда имеетразмеры 50x50x70 км и является крайне медленно вращающимся астероидом — одиноборот за 17.5 суток. На поверхности астероида обращает на себя вниманиеогромный кратер. Возможно, столкновение с телом, образовавшим этот кратер, иявляется причиной крайне медленного вращения Матильды. В 1999 году произойдетсближение аппарата NEAR с астероидом 433 Эрос, в процессе которого планируетсясовершить посадку на поверхность астероида. Как уже отмечалось, еще наземныенаблюдения позволили заподозрить двойственность этого астероида, и исследованияс борта космического аппарата позволят окончательно это выяснить.

Фотометрические признакимультикомпонентности астероидов

Современная фотометрическаяаппаратура позволяет проводить измерения блеска небесных тел с точностью досотых долей звездной величины, что сводит к минимуму ошибки при построенияхкривых блеска. На основе исследования кривых блеска вращающихся тел можнополучить информацию о форме тела, периоде его вращения, положении впространстве оси вращения, о прямом или обратном вращении. Основной моделью приисследовании формы астероидов является модель трехосного эллипсоида. В этомслучае сравнение кривых блеска астероида и модельных кривых трехосногоэллипсоида, «виртуально» находящегося в той же точке пространства,что и астероид, и вращающегося с тем же периодом, позволяет найти с некоторойдолей вероятности форму астероида. Ошибки при этом могут возникать в томслучае, если минералогический состав поверхности не одинаков на астероиде, чтоможет приводить к альбедным различиям. Поэтому имеет смысл одновременнопроводить как фотометрические, так и спектрофотометрические наблюдения. Однакокартина еще более усложняется в случае мультикомпонентности астероидов. В этомслучае на кривую блеска, обусловленную вращением астероида вокруг оси иэйлеровским вращением, вызванным свободной прецессией оси вращения астероида впространстве, накладываются колебания, вызванные:

обращением спутника вокруг главного тела (затменные эффекты) вращением спутника вокруг оси вынужденной прецессией оси вращения главного тела под гравитационным воздействием спутника прецессией оси вращения спутника

Первыевизуальные фотометрические наблюдения, свидетельствующие о существованиидвойного астероида, были проведены в 1901 году при наблюдениях астероида 433Эрос. Благоприятное расположение астероида позволило тогда зарегистрироватьзатменные эффекты. Впоследствии было проведено большое количествофотометрических наблюдений, часть которых свидетельствовала омультикомпонентности наблюдаемых объектов.

/>

На рисунке представлены:

a — модельная кривая блеска астероида 1620 Географ b — кривая блеска от 01.01.1994 г. c — кривая блеска от 04.01.1994 г.

На основебольшого количества исследованных кривых блеска астероидов ряд авторов отмечаютследующие признаки двойственной структуры астероидов:

существование плоского минимума, что говорит о полном затмении сильная зависимость амплитуды от фазового угла, что обусловлено взаимным затеняющим эффектом при различных фазах изменение наклонов ветвей кривых блеска от периода к периоду, обусловленные различными моментами начала и конца затмений существование широкого максимума по сравнению с резкими узкими минимумами

Наличие вынужденной прецессии,вызванной спутником, меняет положение оси вращения астероида в пространстве.Регулярное точное определение координат полюса исследуемого тела позволяетсделать вывод существовании этого вида прецессии.

Ориентация астероида

Вариации блеска астероидовобусловлены химико-физическими и геометрическими эффектами. Химико-физическиеэффекты зависят от различия состава вещества на различных частях поверхностиастероида. Геометрические эффекты зависят от формы, вращения астероида и егоориентации относительно земного наблюдателя. Вклад геометрических эффектовявляется основным. В качестве модели, описывающей вращение астероидов, обычноиспользуют модель вращающегося трехосного эллипсоида. Ориентация астероида поотношению к земному наблюдателю определяется четырьмя основными параметрами:

/>

углом аспекта (A) углом наклона (O) фазовым углом (F) углом поворота вокруг собственной оси
Область существования спутниковастероидов

Образование спутников возможнотолько в зоне 0.4 радиуса сферы Хилла, где дисперсия скоростей невелика и пристолкновениях частиц происходит их слипание, а не разрушение. Все вышесказанноесправедливо также и в отношении астероидов. Любой астероид имеет вокруг себяконтролируемую им зону стабильного существования спутников, которые располагаются,как правило, на расстоянии нескольких радиусов главного тела. Каков же механизмобразования спутников астероидов? В настоящее время нет какого-либо единогомнения по этому вопросу. Согласно одной из гипотез, спутники сформировались наначальной стадии эволюции Солнечной Системы, когда гравитационное влияниемолодого Юпитера было невелико. На этом этапе дисперсия скоростей в поясе быламала, и спутники образовывались из протоспутниковых дисков, обращающихся вокругастероидов. Возросшее гравитационное влияние Юпитера прекратило этот процесс.Существует также предположение, что многие астероиды состоят из несколькихкаменных глыб, слабо связанных силами тяготения и покрытых слоем реголита.Любое небольшое внешнее воздействие приводит к разрыву этой системы иобразованию одного или нескольких спутников на малых расстояниях от основноготела. В настоящее время дисперсия скоростей в поясе составляет около 5 км/сек,в то время как первая космическая скорость на поверхности самого крупногоастероида — Цереры равна 0.5 км/сек. Следовательно, столкновение системыастероид — спутник с другим астероидом должно окончиться разрушением системы. Витоге на данном этапе количество астероидов со спутниками оценивается около10%. На эту цифру указывают эксперименты по радиолокации (из 69 исследованныхэтим методом астероидов под подозрение на двойственность попадают 8),фотометрические исследования (около пятидесяти из пятисот исследованныхастероидов). Также следует принять во внимание, что из 28 крупных кратеров наЗемле 4 являются двойными, и то, что из трех исследованных космическимиметодами астероидов один является двойным.