«Наука и Техника» [журнал для перспективной молодежи], 2008 № 01 (20) - Журнал «Наука и Техника» (НиТ)

с Юпитером, а также 1:2 с Марсом. Для астероидов, находящихся в орбитальном резонансе с Юпитером (или Марсом), взаимное их расположение по истечении определенного числа оборотов повторяется, а следовательно, повторяется и характер возмущающих воздействий на орбиты астероидов. Это, в конечном итоге, приводит к резкому усилению амплитуды резонансного эффекта. В результате, с одной стороны, значительно возрастает вероятность столкновений между астероидами (в случае их высокой начальной плотности), а с другой — происходит “расплывание” начального “пучка орбит” астероидов за счет резкого увеличения их эксцентриситетов в зоне соизмеримости. В резонансных зонах, ввиду высокой вероятности взаимных столкновений, астероиды “живут” меньше, что и определяет их относительно малое число.

Но, благодаря особому (либрационному) характеру движений, им удается избежать тесных сближений с большими планетами (прежде всего с Юпитером). За пределами кольца астероидов, где особенно сильно проявляются планетные возмущения, наблюдаются лишь отдельные группы либрационных астероидов и совсем уж одинокие нерезонансные малые планеты.

Более половины из известных астероидов, сближающихся с Землей (АСЗ), с перигелиями орбит q < 1,33 а.е. пересекают орбиту Земли. Большая часть АСЗ, мигрирующих из астероидного пояса, в значительной степени является продуктом высокоскоростных столкновений. Число астероидов, пересекающих орбиту Земли (АПОЗ), с диаметром D > 1 км оценивается в N << 500. Среднее время до столкновения АПОЗ составляет = 50 млн. лет. Вероятность перехода АСЗ на гиперболическую орбиту на порядок больше вероятности его столкновения с Землей. Падение на Землю астероида диаметром около 1 км может происходить чаще, чем раз в 100 тыс лет. Перигелии или афелии орбит тел, сталкивающихся с Землей, в основном располагаются вблизи ее орбиты.

В настоящее время известно около 10 АСЗ с диаметром D > 5 км. Такие небесные тела могут сталкиваться с Землей не реже, чем раз в 20 млн. лет. Для крупнейшего представителя “семейства астероидов”, сближающихся с земной орбитой, 40-км Ганимеда, вероятность столкновения с Землей в ближайшие 20 млн. лет не превышает 0,0005 %. Вероятность же столкновения с Землей 20-км астероида Эрос за тот же период оценивается примерно в 2,5 %.

Больше шансов встретиться с Землей у мелких небесных тел. Среди метеороидов, орбиты которых в результате долгопериодических возмущений планет могут пересекать орбиту Земли, имеется не менее 200 тыс. объектов с D > 100 м. Планета Земля сталкивается с подобными телами примерно раз в 5 тыс. лет, при этом на Земле образуется кратер поперечником более 1 км.

Вероятность столкновения Земли с кометой (ее ядром) в среднем оценивается как одно событие в 100 млн. лет. Не исключена, как уже отмечалось, и возможность “кометного ливня”, когда в отдельные периоды времени интенсивность выпадения на Землю комет может значительно возрастать (одна комета — в несколько тысяч лет). В настоящее время существуют весомые основания считать, что “Тунгусский метеорит” — это осколок кометы Энке.

Распределение астероидов в зависимости от их среднего расстояния от Солнца. По вертикали приведено число астероидов, по горизонтали — большая полуось орбиты, выраженная в астрономических единицах

“КЕНТАВРЫ” И ПРОБЛЕМА СКРЫТОЙ МАССЫ

Прекращение со временем активности комет вследствие постепенного экранирования поверхности ядер пылевым слоем, крупными гранулами и органикой порождает проблему “кентавров” — угасших комет, или “астероидов кометного происхождения”.

Истечение газа и пыли в результате “испарения” ледяного ядра вызывает негравитационные возмущения в движении кометы. Это обусловливает, в свою очередь, возможность значительных изменений кометных орбит и, прежде всего, их афелийных расстояний. При этом комета может перейти на орбиту с меньшей большой полуосью, и за счет возрастания инсоляции и роста приливных воздействий ядро кометы способно “сбросить” поверхностную корковую оболочку и реактивироваться. Указанный сценарий может повторяться вплоть до полного исчезновения (или изоляции) летучих компонентов или дезинтеграции ядра. Однако нельзя исключить возможность продолжения очень слабой дегазации ядра, не создающей видимой комы, на протяжении еще многих сотен оборотов после прекращения основной фазы активности кометы. На это указывает чрезвычайно слабая атмосфера у некоторых “астероидов”, испытавших подобную эволюцию.

Подтверждением возможности эволюции комет в “астероидальные тела” и их последующей реактивизации служит астероид 3200 Фаэтон, с которым связан известный метеорный поток Геминид, очевидно, порожденный им как кометой. Имеются и другие успешные попытки установления взаимосвязи между объектами, обнаруженными как астероиды, и метеорными потоками.

По своему внутреннему строению и физико-химическому составу “угасшие кометы”, претерпевшие сильную модификацию поверхности и, частично, внутренней структуры, но сохранившие определенную фракцию льда, образуют особый класс объектов. Их поверхностные слои представляют значительный интерес для понимания процесса переработки вещества под длительным действием различных космических факторов.

Резкий обрыв планетной системы сразу за планетой-гигантом Нептуном, очевидно, требует объяснения. Не исключено, что двойная система Плутон-Харон формировалась не как самостоятельная планетная система, а ранее была спутником (или двукратным спутником) Нептуна, удалившимся от него при тесном сближении. Данные, основанные на исследовании движений межпланетных станций “Пионер-10, -11” и “Вояджер-1, -2”, исключают существование во внешней части Солнечной системы десятой планеты с массой порядка массы Юпитера. Однако возможно существование десятой планеты (или большего числа планет) с массой, сопоставимой с массой Земли.

Численное моделирование, проведенное М. Дунканом и др., свидетельствует о том, что подавляющее число комет с начальными большими полуосями а «100 а.е. не эволюционирует в сторону уменьшения больших полуосей орбит, что указывает на ненаблюдаемость в настоящее время значительного числа комет. Часть комет существенно теряют блеск уже после первого прохождения Солнца и более не наблюдаются. Общая масса кометного вещества может на порядок превышать массу Земли. Масса планетезималей в зонах Урана-Нептуна оценивается величиной порядка 100 масс Земли.

Большая часть тел пояса Койпера еще недоступна наблюдениям. Количество этих объектов может составлять ~105. Более того, не исключено существование нескольких занептунных поясов в области 100 < а < 1000 а.е.

Масса “солнечной туманности” на начальной стадии формирования Солнечной системы, по данным, основанным на возможности формирования в результате гравитационной неустойчивости стабильных самогравитирующих сгущений, оценивается в 0,01-0,1 массы Солнца.

Верхняя оценка величины и распределения “скрытой массы” в Солнечной системе может быть получена из сопоставления параметров цикла солнечной активности с полным внешним приливным динамическим воздействием на Солнце (его атмосферу) тел Солнечной системы, включая и пока не обнаруженные. Дело в том, что изменения во времени основных характеристик Солнечного цикла (амплитуда, фаза — широта) коррелируют с вариациями полной приливной силы, содержащей и возмущения, обусловленные воздействием N гравитационно активных тел.

Следует ожидать, что довольно скоро интенсивное развитие наблюдательной астрономии (введение в строй крупнейших телескопов, применение адаптивной оптики, освоение инфракрасного диапазона и т. п.) может привести к непосредственному обнаружению в Солнечной системе новых “слабых объектов” (~30 т), в частности из поясов Койпера, облаков Хиллса,