Предыдущий пост Поделиться Следующий пост
Топ заблуждений об астрономии. 8. Астероиды
lex_kravetski
Большинство людей, услышав словосочетание «пояс астероидов», представит себе что-то вроде такого.




О да, именно этот образ растиражирован во множестве фантастических фильмов и игр, а также обширно представлен на иллюстрациях к фантастическим произведениях, равно как и в их текстах. Даже стремящаяся к реализму в изображении космоса компьютерная игра «Elite: Dangerous» не удержалась от соблазна изобразить пояса астероидов в таком виде.

Однако, несмотря даже на то, что в этой игре подобные явления названы «кластеры астероидов», это весьма далеко от реальности. В реальности, если бы вам довелось попасть в произвольную точку внутри пояса астероидов, то вы бы увидели примерно вот это.




Нет, всё нормально, иллюстрация загрузилась. Просто, на самом деле, в поясе астероидов довольно мало астероидов: объектов с размером хотя бы в километр там всего лишь несколько миллионов (точное их количество пока ещё не известно).

Вам может показаться, что несколько миллионов объектов — это довольно много, однако расположены они на огромном пространстве между орбитами Марса и Юпитера. Сами же эти объекты в основном довольно маленькие (хотя, как говорилось в предыдущих разделах, среди них всё-таки есть объекты достаточного размера, чтобы в своё время претендовать на статус полноценных планет и даже сейчас выбиться хотя бы в карликовые).

В общем, миллионы (106) объектов рассеяны примерно в 1,6*1026 кубических километров. Это и приводит к тому, что между «соседними» астероидами расстояние тоже будет измеряться в миллионах или хотя бы в сотнях тысяч километров.

Для сравнения: диаметр Земли — примерно 12 800 километров. Расстояние до Луны — 385 000 километров. То есть Земля с Луной «упакованы» гораздо плотнее, чем астероиды в поясе астероидов.

Впрочем, это, конечно, только в среднем — ведь системы из вращающихся друг вокруг друга астероидов тоже возможны и наверняка существуют. Равно как существуют и перепады плотности внутри пояса. Однако плотность всё равно довольно невелика.

Что, впрочем, вполне ожидаемо. Дело в том, что авторы визуальных иллюстраций, разумеется, в первую очередь гонятся за зрелищностью, а одна каменная или ледяная глыба в пустоте смотрится далеко не так эффектно, как тысячи огромных глыб на расстоянии километров или даже сотен метров друг от друга.

Насколько такое вообще возможно? Ну, гипотетически возможно, однако очень ненадолго. Ведь даже те астероиды, которые по размерам существенно меньше, скажем, Земли, всё равно обладают массой и, следовательно, создают вокруг себя гравитационное поле. Это поле с неизбежностью заставит астероиды «упасть» друг на друга и либо слипнуться, либо разбить друг друга в пыль.

Более-менее стабильной могла бы быть система, в которой астероиды вращаются друг вокруг друга, подобно тому, как это делают Луна и Земля: тогда, как мы помним, при падении друг на друга они будут «промахиваться» за счёт вращения.

Особенно если бы система состояла из одного относительно массивного объекта и нескольких гораздо более лёгких.

Однако при сравнимых массах и большом количестве задействованных объектов, как это изображается в играх и фильмах, появление относительно стабильной системы крайне маловероятно. Иные же, если и были в момент зарождения Солнечной системы, давно уже пришли к слипанию составляющих их астероидов или к превращению их в пыль.

И тут даже не помогло бы вращение астероидов вокруг Солнца: ведь даже если бы они двигались по своим орбитам с одинаковой скоростью, притягивать друг друга они бы от этого не переставали. И эта дополнительная — помимо притяжения Солнца — сила всё равно заставляла бы их сближаться.

Единственный вариант относительной стабильности: достаточно большие расстояния. Тогда сила взаимного гравитационного притяжения астероидов оказалась бы столь малой, что сближение шло бы достаточно долго, и планеты солнечной системы, относительно которых расположение астероидов всё время меняется, успевали бы как-то скомпенсировать своим притяжением сближение астероидов.

При близких же расстояниях, подобных распространённому киноштампу, такое невозможно.

Вдобавок, Главный пояс астероидов находится между орбитами Марса и Юпитера, последний же столь массивен, что при своём движении способен собственной гравитацией срывать астероиды с орбиты вокруг Солнца и «швырять» их в произвольном направлении, что ещё сильнее затрудняет образование долговременных стабильных систем.

Предположительно, именно наличие Юпитера поблизости помешало астероидам Главного пояса слипнуться в одну или две планеты со спутниками.

Как говорилось ранее, в Солнечной системе есть и более далёкий пояс астероидов — пояс Койпера, в котором, в частности, находятся Плутон с Хароном. Этот пояс содержит в себе в десятки (возможно, в сотни) раз бо́льшую массу астероидов и карликовых планет, но и в по своим линейным размерам он в десятки раз больше, а потому и там тоже объекты находятся на расстоянии миллионов километров друг от друга.

Впрочем, астероиды есть и в других местах Солнечной системы, причём в весьма немалых количествах. Так, между орбитами Юпитера и Нептуна тоже находится изрядное количество астероидов, условно называемых «кентаврами» (иногда так называют и вообще все астероиды от Солнца до пояса Койпера, исключая Главный пояс).

Четыре гигантские планеты делают положение этих астероидов очень нестабильным и потому в этом диапазоне имеется изрядная «текучка кадров»: с одной стороны, пролетающие мимо астероиды и кометы «захватываются» одной из планет или их совокупностью, с другой стороны, ранее захваченные объекты выкидываются из этой области при изменении взаимного расположения планет. Кроме того, разумеется, часть астероидов просто падает на Юпитер, Сатурн, Уран или Нептун. Или становится их спутниками.

Правда, «текучка кадров» тут только по астрономическим масштабам, измеряемым в миллионах лет, а вовсе не по Земным: «через год уже всё поменялось».

Наконец, за поясом Койпера находится пока ещё слабо изученная область, называемая «облаком Оорта». Она простирается от пояса Койпера до предположительно четверти расстояния до ближайшей к Солнцу звёздной системы — Альфы Центавра. За её пределами, предположительно, кончается то, что можно было бы назвать «Солнечной системой» — та область, где Солнце доминирует в плане своего гравитационного потенциала.

В облаке Оорта, видимо, находится подавляющее большинство комет — в то время, когда они не летят во «внутренней части» Солнечной системы, однако весьма вероятно и наличие астероидов тоже.

Кроме того, не исключено, что там от нашего взгляда до сих пор скрываются ещё не обнаруженные объекты Солнечной системы, которые могли бы претендовать на статус полноценных планет.

Возможно, у кого-то возникнет вопрос: если киношные «кластеры астероидов» невозможны, то почему же тогда существуют кольца у планет-гигантов, например, у Сатурна? Разве же не должны были те же самые причины привести к слипанию частиц, составляющих кольца?

Видимо, должны были бы. Однако, хотя физика колец ещё не очень хорошо изучена, наиболее вероятна гипотеза о том, что существование колец обеспечивается не только гравитационным полем планет-гигантов, но и их магнитным полем. Неравномерность которого заставляет частицы располагаться в областях с наиболее низким потенциалом оного, что препятствует их сближению в результате взаимных гравитационных сил.

Вблизи же астероидов не существует источника столь сильного магнитного поля, поэтому нечему предотвратить их сближение.


На сайте «XX2 век»
doc-файл




  • 1
А у вас похоже линк отклеился...

Спасибо.

А как часто астероиды сталкиваются друг с другом или падают на планеты? Я имею в виду по человеческим меркам. Часто астрономы фиксируют столкновения и фиксируют ли?

PS. Elite: Dungeorous любопытная игра, помнится, был у меня Элита на Спектруме, так и не освоил я без автопилота посадку на станции. К ремейку приглядывался, но смотреть не стал, ценник конский, да и игра не совсем моего жанра.

> А как часто астероиды сталкиваются друг с другом или падают на планеты? Я имею в виду по человеческим меркам. Часто астрономы фиксируют столкновения и фиксируют ли?

Да поди ж узнай — на Земле столько астрономов нет, чтобы за миллионами объектов постоянно следить.


> Часто астрономы фиксируют столкновения и фиксируют ли?

Кратеры на Луне — это, например, последствия таких падений. Про столкновения астероидов — не знаю, наблюдал ли это хоть кто-то, хоть когда-то. Но последствия вроде бы наблюдали.

>> Про столкновения астероидов — не знаю, наблюдал ли это хоть кто-то, хоть когда-то. <<

Это-то все знают. Интересно наблюдали ли хоть раз в "прямом эфире". Одно время были популярны фильмы катастрофы про падение астероида на Землю. Помню, в титрах к одному такому была даже надпись, дескать, основано почти на реальных событиях, мол, пролетал рядом астероид столь близко, что, по мнению астрономов, если бы это была пуля, а Земля - человеком, то пуля оставила бы ожёг. Что за фильм не помню.

На планеты — конечно, наблюдали. В том числе, в прямом эфире. У нас, вон, недавно рядом с Челябинском упал.

Edited at 2018-04-24 13:29 (UTC)

Ну, здесь не возразишь - хороший пример, хотя его не то, чтобы в прямом эфире наблюдали.
Если мне не изменяет память, наблюдали столкновение кометы с газовыми гигантом, вроде, с Юпитером.

Комета Шумейкера-Леви, 1994.
21 фрагмент, до 2 км в поперечнике.

> Особенно если бы система состояла их одного

из одного

Вот буквально на той неделе пытался в комментах у Панчина резъяснять примерно то же самое гражданину, утверждавшему «почему в поясе астероидов нету планет, ведь если всё слипается, то из астероидов тоже должна была образоваться планета, а раз её нету, то модель конденсационного формирования планет неверна». Указания, что вообще-то в поясе астероидов уже есть аж четыре карликовых планетоида, которые собрали на себя всё что можно, а остаток разбросан на такие расстояния, что «разрыхляется» гравитационными возмущениями от больших планет — не помогли.

Причём так произошло в обоих относительно хорошо исследованных поясах — и в Главном, и в поясе Койпера. И там, и там есть некоторое количество относительно крупных тел, некоторые из которых считаются сейчас «карликовыми планетами», а остальные, в принципе, весьма близки к ним по параметрам.

Автор хорошо развенчал заблуждения про пояс астероидов, но почему то не упомянул о "пределе Роша", обсуждая кольца планет-гигантов. Хотя казалось бы, физика этого явления известна с середины 19 века и давно вошла в учебники.

Дело в том, что предел Роша мог бы объяснить, почему кольца некоторых колец не слипаются в крупные твёрдые спутники, но вот почему они не слипаются в жидкие или в слабосвязанные конгломераты, с его помощью объяснить затруднительно. Твёрдое тело внутри сферы с этим радиусом действительно будет разрушаться приливными силами, но одновременно с тем частицы колец притягивают друг друга и должны как-то скапливаться в локальные неоднородности. Однако этого не наблюдается. Должна быть ещё какая-то причина, почему так не происходит. Сейчас наиболее вероятная гипотеза — взаимодействие с магнитным полем планеты.

Как раз для жидкости (планет-спутников) или слабосвязанных конгломератов (комет) предел Роша и выполняется. Все что может уцелеть внутри предела Роша - твердые тела (камни), в которых прочность достигается за счет энергии механических связей, на много порядков превышающих гравитационное притяжение. Теоретически, небольшие капли жидкости могли бы стабилизироваться поверхностным натяжением, но при температурах и давлениях характерных для орбит планет-гигантов небольшие капли жидкости существовать не могут: испарятся или замерзнут.
Магнитные поля конечно могут влиять на динамику процессов в кольцах, но привлекать их для объяснения отсутствия агломерации в кольцах совершенно излишне, приливные силы внутри предела Роша, где все кольца как раз находятся, на много порядков больше.

> Как раз для жидкости (планет-спутников) или слабосвязанных конгломератов (комет) предел Роша и выполняется.

Да, неправильно написал: для жидких объектов предел Роша больше, чем для твёрдых.


> Магнитные поля конечно могут влиять на динамику процессов в кольцах, но привлекать их для объяснения отсутствия агломерации в кольцах совершенно излишне, приливные силы внутри предела Роша, где все кольца как раз находятся, на много порядков больше.

Я имею в виду, что приливными силами может быть объяснено отсутствие внутри сферы с радиусом, равным пределу Роша, крупных тел. Однако его недостаточно, чтобы объяснить равномерность распределения вещества в кольцах.

Поэтому выдвигаются дополнительные гипотезы. Например, вот.

https://www.nkj.ru/archive/articles/710/

Вчера наткнулся на еще одно всеобщее заблуждение, причем примечательно что это заблуждение вливалось детям в школе учителем. Дочь рассказала что на уроке окружающий мир отвечала про агрегатные состояния воды, и когда рассказывала про газовое состояние воды, учитель попросил привести ее примеры этого состояния. Моя дочь вспомнила про облака и туман, точнее она вспомнила что это говорила сама же учитель на прошлом уроке. Учитель кстати снижает оценки если не вспомнить эти примеры, моя дочка именно поэтому и рассказала эту историю, что еле вспомнила и ей в итоге поставили пять.
Я ей объяснил что облака и туман это никак не пример водяного пара, а пример взвеси воды, т.е. жидкого состояния воды в воздухе. А водяной пар-невидим и примера видимого водяного пара мы вообще не можем привести, можно привести только примеры свойства воздуха с разным кол-вом водяного пара в нем.

Больше мифов! Больше постов!

  • 1
?

Log in

No account? Create an account