Хронология открытий
Астероиды — это каменные глыбы, размерами примерно от 30 м до 500 км, обращающиеся вокруг Солнца. Эти небольшие небесные тела не были известны древним астрономам. Практически все они не видны невооруженным глазом. Исключением является лишь самый яркий астероид — Веста, который достигает в противостояниях 5 звездной величины. Но такую неяркую, хоть и видимую простым глазом «звездочку» трудно различить среди тысяч других таких же тусклых огоньков, тем более трудно заметить ее перемещение среди звезд. Чтобы обнаружить светило, которого нет на карте, заметить движение такого тусклого объекта, необходим упорный целенаправленный поиск, внимательное изучение небольших участков неба в течение длительного времени.
Астероид Веста с разных сторон. Снимки аппарата «Dawn»
Первые четыре астероида — Цереру, Палладу, Юнону и Весту — открыли в самом начале XIX века, с 1801 по 1807 г. Следующий — Астрею — открыли лишь в 1845 году, и сделал это немецкий астроном-любитель Карл Людвиг Хенке. Он же спустя два года открыл шестой астероид — Гебу. Со второй половины XIX века открытий стало значительно больше, потому что к поиску присоединились многие астрономы. Начиная с 1850 года открывалось не менее одного нового астероида в год. Процесс ускорился после того, как в 1890-х гг. стали применять метод астрофотографии — на снимках с длительной экспозицией, сделанных с часовым механизмом, звезды оставались точками, а астероиды, которые успевали переместиться на фоне звезд — короткими вытянутыми черточками. Чуть позже появился метод поиска с помощью блинк-компаратора[16] — устройства, позволяющего совместить изображения на двух снимках одного и того же участка неба, полученных в разное время, и при помощи стереоскопического эффекта или быстрой смены изображений и обнаружить на них объекты, которые переместились или изменили свою яркость. В честь этого прибора был назван один из астероидов — Стереоскопия — открытая в 1905 году. Она стала 566 по счету астероидом и первым астероидом, открытым при помощи этого прибора. В настоящее время для поиска астероидов используются цифровые камеры, и изображения обрабатываются с помощью компьютерных программ.
Количество известных астрономам астероидов возросло к началу XXI века в геометрической прогрессии. По состоянию на март 2016 г… в базе данных насчитывалось более 1,3 млн. астероидов, для 750 000 из которых точно определены орбиты. Всего же в Солнечной системе может находиться, по разным оценкам, до 1,9 миллиона объектов, имеющих размеры более 1 км. Минимальные размеры для астероида — 30 м. Тело меньшего диаметра называется метеороидом.
Что мы знаем об астероидах
В настоящее время Церера, считавшаяся ранее первым открытым и крупнейшим по размеру и массе астероидом, считается карликовой планетой, так как исследования ее космическим телескопом «Хаббл» и АМС «Dawn» подтвердили, что ее форма близка к сферической. Основное отличие астероидов от карликовых планет в том, что из-за меньшего размера и массы астероиды имеют неправильную, осколочную форму.
Большинство известных на данный момент астероидов сосредоточено в пределах пояса астероидов, расположенного между орбитами Марса и Юпитера. Однако существуют астероиды, приближающиеся к Солнцу ближе Земли и Меркурия (самый известный из них — Икар, названный в честь мифического героя, погибшего в попытке приблизиться к Солнцу). Есть астероиды, чьи орбиты пересекают орбиту Земли, а значит, есть угроза столкновения.
Эта опасность сейчас привлекает к себе все большее внимание, особенно после столкновения с Юпитером кометы Шумейкеров-Леви 9 и падения Челябинского метеорита. Существуют специальные шкалы оценки кометно-астероидной опасности, самая известная из которых — Туринская шкала https://cneos.jpl.nasa.gov/sentry/torino_scale.html Она разбивает все астероиды на 11 групп, которым присвоены индексы от 0 до 10, где 0 (белая зона) — опасность столкновения полностью исключена, 1 (зеленая зона) — чрезвычайно низкая, 2–4 (желтая зона) — события, заслуживающие беспокойства, 5–7 (оранжевая зона) — угрожающие события, 8–10 — красная зона, неизбежное столкновение и нарастающая степень разрушений. Стоит заметить, что по состоянию на 9 февраля 2017 года ни один астероид не имел ненулевого значения по этой шкале. Много говорилось об астероиде Апофис, и о возможности его столкновения с Землей в 2029 или 2036 году. Изначально он получил 4 по туринской шкале. Впоследствии риск был уменьшен сначала до 1, затем до 0. Но расслабляться не стоит: события в небе над Челябинском 15 февраля 2013 года напомнили миру о том, что опасное тело может оказаться на пути нашей планеты совершенно неожиданно…
Поиском таких околоземных объектов заняты сейчас автоматические системы телескопов.
Именование астероидов
Сначала астероидам, в продолжение традиции названий для больших планет, давали имена героев римской и греческой мифологии. Но довольно скоро стало ясно, что мифологических имен для этих многочисленных тел явно не хватает. Открыватели получили право называть их как угодно — именем близкого человека, деятеля науки или искусства, политика, города, страны, и т. д. В отличие от комет, астероидам не присваиваются фамилии открывателей. Вначале астероидам давались преимущественно женские имена, мужские имена получали только те из них, которые имели необычные орбиты (например, уже упомянутый Икар, приближающийся к Солнцу ближе Меркурия). Но и это правило впоследствии перестало соблюдаться.
Получить имя может не любой астероид, а лишь тот, орбита которого более или менее надёжно вычислена.
Любительские наблюдения астероидов
Поскольку в самые крупные инструменты астероиды кажутся точками, наблюдения их сводятся к поиску и отождествлению на небе, отслеживанию перемещения астероидов среди звезд — визуально или фотографически.
Научную ценность представляют наблюдения покрытий звезд астероидами. При этом явлении звезда, покрываемая астероидом (который обычно намного тусклее ее), на короткое время уменьшает свою яркость. Наблюдения покрытий очень ценны для уточнения орбиты астероида, его размеров и формы. Можно таким образом обнаружить спутник астероида (он произведет дополнительное покрытие). Это довольно трудоемкий и точный вид наблюдений, не каждый любитель, даже опытный, может взяться за это (к тому же покрытия, как и солнечные затмения, видны лишь из определенных участков Земли, куда нужно поехать или жить поблизости)
Самый доступный для любителя метод таких наблюдений — регистрация покрытий обычным секундомером, у которого имеется возможность отмечать два и более моментов времени. Если нет такого инструмента, можно использовать два секундомера, но при этом обеспечить их одновременный запуск.
Секундомер запускается по сигналам точного времени непосредственно перед покрытием, в пределах часа. Это необходимо делать во избежание погрешности секундомера, которая накапливается со временем.
Начинать следить за звездой нужно за 2–3 мин до ожидаемого момента покрытия, а заканчивать — через 2–3 мин после предсказанного момента, потому что всегда присутствует вероятность ошибки и, кроме того, имеется возможность открыть спутник у астероида.
12. Метеоры и метеориты
Объекты и явления
«Падающую звезду» — короткую вспышку света на ночном небе — хотя бы раз в жизни довелось увидеть почти каждому из нас. Но далеко не каждый вспомнит, как правильно называется это явление. Метеор? Метеорит? Или, может быть, метеороид? Прежде всего, внесем ясность в этот вопрос.
Итак, в космическом пространстве движутся вокруг Солнца не только планеты, карликовые планеты и астероиды, но и множество тел и частиц размером примерно от 100 мкм до десятков метров. Эти тела называются метеороидами, или метеорными телами.
Согласно официальному определению Международной метеорной организации (IMO), метеороид — это твёрдый объект, движущийся в межпланетном пространстве, размером значительно меньше астероида, но значительно больше атома. Британское королевское астрономическое общество выдвинуло другую формулировку, согласно которой метеороид — это тело диаметром от 100 мкм до 10 м. Другие источники определяют верхний предел размера метеороида в 30 м. Все, что больше, — считается уже астероидом.
Полет болида над телескопом ALMA, Чили.
Метеоритный кратер в Аризоне
Фрагменты Челябинского метеорита
Влетая в атмосферу Земли, метеороид раскаляется в результате трения о плотные слои воздуха и частично или полностью разрушается. Световую вспышку, которая возникает при этом, мы называем метеором. Метеор — это не объект (метеороид), а явление (вспышка света).
Особенно яркие метеоры (ярче минус четвертой величины, то есть ярче Венеры), вызванные входом в атмосферу крупных частиц, называются болидами. Часто болиды выглядят как огненный шар. Их блеск может сравниться с полной Луной, а в исключительных случаях они превосходят по яркости и Солнце!
Частицы, не сгоревшие в атмосфере и упавшие на поверхность Земли, называются метеоритами. Их размер может быть совершенно разным: от 10 мкм и миллиграммов веса до сотен тонн. Отметим, что даже если тело было больше 30 м в диаметре и относилось уже не к метеороидам, а к астероидам, то, упав на Землю (а также и на другую планету или любое другое небесное тело), оно все равно будет называться метеоритом.
Крупные тела, входя в атмосферу, как правило, разваливаются на несколько частей, которые либо сгорают в атмосфере, либо достигают поверхности Земли. Наблюдатели видят дробление болида на части, а на землю может выпасть несколько кусков метеоритной породы. Это явление называется метеоритным дождем (не путать с метеорным дождем и метеорным потоком — о них речь впереди). Большинство крупных метеоритов — например Сихотэ-Алиньский в 1947 году или Челябинский в 2013 — выпадали именно в виде метеоритного дождя.
Наблюдения метеоров — традиционное поле деятельности астрономов-любителей. Наблюдения проводятся визуально (невооруженным глазом), фотографически (снимки с большой экспозицией или серии снимков), можно фиксировать явление и на видео.
Метеорные потоки
Метеорные частицы бороздят околоземное пространство во всех направлениях и могут войти в атмосферу Земли в любой момент времени и с любой стороны. Такие метеоры называются спорадическими[17]. Но часто эти частицы являются остатками кометного вещества, которые были выброшены из ядра кометы и рассеяны вдоль ее орбиты. Они, так же, как и сама комета, обращаются вокруг Солнца по определенной орбите. Если Земля пересекает орбиту такого потока частиц, то его называют метеорным потоком — мы видим множество метеоров, которые кажутся нам вылетающими из одной точки — ее называют радиантом потока. На самом деле метеоры в потоке движутся параллельно, а иллюзия вылета из радианта вызвана эффектом перспективы — тем самым, который «заставляет» параллельные рельсы сходиться у горизонта.
Поскольку Земля в своем движении по орбите пересекает орбиты метеорных потоков в определенные дни года, мы видим, как в течение некоторого, строго определенного периода времени начинается, постепенно увеличивается и идет на спад активность того или иного потока. Обычно период действия потока — порядка месяца, но только одну-две ночи наблюдается максимум с резким возрастанием. Активность потока оценивает зенитное часовое число (англ. zenithal hourly rate, ZHR) — расчётная величина, характеризующая активность метеорного потока и показывающая, сколько метеоров в час смог бы увидеть наблюдатель, если бы его предельная видимая звёздная величина равнялась теоретической (6,5m), при расположении радианта потока в зените (прямо над головой). На практике это число почти всегда ниже из-за погодных условий, засветки, положения радианта.
Метеоры, наблюдаемые в период максимума какого-либо потока, если число их велико — 60–100 метеоров в час и выше — называют еще метеорным дождем (не путать с метеоритным — метеоры, как правило, не долетают до Земли). Иногда (очень редко) происходят звездные ливни — когда наблюдаются сотни и тысячи метеоров в час. Например, знаменитые звездные ливни в ноябре 1833 и 1966 года, порожденные потоком Леониды. Их ZHR достигало 150 000 метеоров в час! Обычно же даже активные потоки дают в среднем 100–200 метеоров в час в максимуме.
Потоки получает названия в основном в честь созвездия (иногда конкретной звезды созвездия), в котором (или близ которой) расположен их радиант. Например, Персеиды — по созвездию Персея, Леониды — по созвездию Льва, Геминиды — по созвездию Близнецов (берутся латинские названия созвездий).
Для многих метеорных потоков установлено родительское тело, служащее источником метеорных частиц. Например для самого, пожалуй, известного метеорного потока — августовских Персеид — прародительницей является комета 109P/Свифта — Туттля, а для майских эта-Акварид и октябрьских Орионид — знаменитая комета Галлея.
Самые интересные метеорные потоки
• Аквариды
Два метеорных потока. Между 24 апреля и 20 мая (чаще 4–5 мая) наблюдаются Эта-Аквариды, прекрасный южный метеорный ливень до 30 метеоров в час, связанный с кометой Галлея. Видимая скорость движения 66 км/с. Дельта-Аквариды наблюдаются между 15 июля и 20 августа, с пиками 29 июля и 7 августа. Связаны с кометой Мачхольца 1986 VIII. Дельта-Аквариды были замечены еще в XI веке в Китае. Видимая скорость движения северных 31 км/с (до 15 шт/час), а южных 41 км/с (до 30 шт/час).
• Андромедиды
Метеорный поток, связанный с кометой Биелы, которая распалась в конце 1846 года и после 1852 года более не наблюдалась. По более поздним данным распад самой кометы произошёл близ Юпитера между 1842 и 1843 годами. Несмотря на распад самой кометы, хорошо заметные метеоритные дожди продолжались до 1899 года. В результате гравитационного воздействия Юпитера на орбиту Андромедид их поток в XX веке стал беден метеорами. Первое зарегистрированное появление потока, радиант которого находился вблизи звезды Гамма Андромеды, датировано 1741 г. Зрелищные метеорные потоки наблюдались в ноябре 1872 г. и 1885 г., когда по ночам на небе в течение часа можно было увидеть несколько тысяч метеоров. Этот поток известен также как Биелиды. Наблюдаются 10–27 ноября с пиком на 27 ноября. Медленные с видимой скоростью движения 16 км/с, красноватого цвета.
• Геминиды
Ежегодный метеорный поток, радиант которого лежит в созвездии Близнецов (у звезды Кастор). Максимум потока приходится на 13 декабря, а наиболее частое время его появления — 7–16 декабря. Этот метеорный поток имеет необычную орбиту с расстоянием перигелия всего 0,14 а. е. В 1983 г. инфракрасный астрономический спутник «IRAS» открыл астероид Фаэтон (3200), который, по-видимому, является родительским телом для этого потока, а также — ядром кометы, в настоящее время утратившим активность. Это самый обильный поток северного неба (до 70 шт/час). Метеоры белого цвета без следов, много бывает болидов.
• Дракониды
Метеорный поток, связанный с кометой Джакобини — Циннера, который можно иногда наблюдать около 9–10 октября. Радиант лежит вблизи «головы» Дракона. Число фиксируемых за год метеоров от года к году сильно меняется. Так, в 1933 г. наблюдалось захватывающее зрелище, когда интенсивность потока быстро достигла 350 шт. в минуту, что вновь было отмечено только в 1946 г. Умеренные ливни имели место в 1952 и 1985 гг. Этот поток известен также под названием «Джакобиниды». Видимая скорость движения этих красноватых метеоров 23 км/с.
• Квадрантиды
Ежегодный метеорный поток, радиант которого лежит в созвездии Волопаса, около границы с созвездиями Геркулеса и Дракона. Название относится к тем временам, когда эта область неба принадлежала созвездию Стенного Квадранта (Quadrans Muralis), теперь уже не существующему. Пик метеорного потока приходится на 3 января, а обычные пределы — с 1 по 6 января. Узкий поток метеоров связан с кометой Мачхольца 1986 VIII, а возникающий звездный дождь очень непостоянен, так что его пик длится недолго. Обычно наблюдается до 35 метеоров в час, но в 1984 г. наблюдался дождь. Видимая скорость движения метеоров 35,41 км/с. Радиант расположен в точке с RA 15h 28m, Dec. 50°.
• Леониды
Ежегодный метеорный поток, радиант которого лежит в «серпе» созвездия Льва. Пик потока приходится на 17 ноября, а обычная продолжительность — около четырех дней. Хотя в эти дни каждый год наблюдается лишь небольшое число метеоров (до 15), иногда отмечаются и захватывающие зрелища. Так, в 1966 г. Леониды дали возможность наблюдателям в США полюбоваться самым богатым когда-либо зарегистрированным метеорным ливнем: можно было увидеть до 40 метеоров в секунду.
Поток связан с кометой 55P/Темпеля-Тутля, впервые зарегистрированной в 1865 г., которая имеет период, равный 33 годам. Метеорное вещество сконцентрировано около кометы, а не распределено равномерно по орбите. Поэтому красивые зрелища возможны только раз в 33 года, хотя и в этом случае они не обязательны, особенно если комета проходит слишком далеко от орбиты Земли. Впервые поток был замечен в 899 г. в Египте. Метеоры очень быстрые (71 км/с), зеленоватого цвета.
• Лириды
Ежегодный метеорный поток, иногда называемый апрельскими Лиридами. Его радиант лежит на границе созвездий Лиры и Геркулеса. Пик метеорного ливня приходится на 22 апреля, обычное время его появления — с 19 по 25 апреля. Метеорный поток связан с кометой Тэтчера (C/1861 G1). Хотя обычно метеорный поток бывает слабым (до 10 шт/час), иногда наблюдаются красивые ливни, как, например, в 1922 г. Исторически метеорный поток Лирид прослеживается в течение 2500 лет.
• Персеиды
Ежегодный метеорный поток, радиант которого лежит в созвездии Персея. Пик метеорного ливня приходится на 12–13 августа, а обычное время его появления — с 17 июля по 24 августа. Метеорный поток связан с кометой Свифта — Туттля 1862 III. Обычно метеорный поток бывает до 70 шт/час, иногда наблюдаются 6–8 метеоров за 2–3 минуты, в августе 1980 г. наблюдался дождь. Метеоры яркие, со шлейфом, белого цвета.
Полезные советы для организации наблюдений
Большинство метеорных потоков лучше наблюдать после полуночи, так как именно тогда часть Земли, на которой находится наблюдатель, повернута к радианту (обычно радианты в период действия потоков поднимаются высоко в небе как раз под утро). Скорость утреннего метеора, летящего навстречу Земле, складывается со скоростью Земли, что приводит к увеличению яркости вспышки, вследствие чего метеор легче заметить.
Конечно, желательно найти место с как можно большей площадью открытого неба и свободное от городских огней. В идеале нужно поехать в сельскую местность, но и в городе можно найти участки, где фонари скрыты за домами или деревьями.
Наблюдая метеорные потоки, желательно смотреть на область неба не вблизи радианта, а примерно на расстоянии 60 градусов от него. В этой области вероятность увидеть метеор максимальная, кроме того, его траектория выглядит длиннее.
Можно смотреть и в область зенита, благодаря большой угловой высоте атмосфера там прозрачней, и это тоже повышает шанс увидеть метеор. Но наблюдать область зенита неудобно — устает и затекает шея, нарушается кровоснабжение головного мозга. Позаботьтесь об удобном сиденье для наблюдений. Рекомендуется проводить такие наблюдения лежа — на раскладушке, в шезлонге, на надувном матрасе и т. д.
Даже если вы наблюдаете метеоры летней ночью — например, Персеиды в августе — обязательно позаботьтесь о теплой одежде. Даже летом ночи бывают холодные, а сырость от росы испортит положение неправильно одетого наблюдателя окончательно.
Если вы идете на наблюдения компанией в несколько человек, распределите между собой разные участки неба, чтобы охватить весь небосвод.
Наблюдения метеоров
Яркость и цвет метеора зависят от химического состава и массы метеорной частицы и от ее скорости относительно Земли. «Встречные» метеоры загораются на большей высоте, они ярче и белее; «догоняющие» метеоры всегда слабее и желтее.
В тех редких случаях, когда метеорная частица достаточно велика, наблюдается болид — ярко светящийся шар с длинным следом, днем — темным, ночью — светящимся. Появление болида часто сопровождается звуковыми явлениями (шум, свист, грохот) и выпадением метеорного тела на Землю.
Наблюдателю метеоров можно порекомендовать следующий алгоритм работы:
1. Сразу же после наблюдения явления записать по возможности как можно точнее время и дату события.
2. Оценить положение и направление полета метеора либо относительно земных предметов, либо по ярким, хорошо известным звездам (или хотя бы по частям созвездий).
3. Оценить угловую длину пути метеора.
4. Оценить угловую скорость полета: медленная, средняя, быстрая, очень быстрая.
5. Оценить в секундах продолжительность полета. Для получения опыта таких оценок полезно потренироваться с секундомером.
6. Заметить относительно ближайших ярких звезд яркость метеора и «привязать» его к звездам. Например, ярче такой-то звезды, но слабее Венеры. Всегда отмечается максимум яркости метеора.
7. Назвать цвет метеора: белый, желтоватый, чисто желтый, красновато-желтый, оранжевый, красный.
8. Запомнить положение максимума яркости на траектории, мысленно разделив ее на 5 частей (например: на расстоянии ⅖ от конца траектории). Отметить наличие вспышек на траектории, впечатление от объекта: очень плотный звездообразный, рыхлый и тусклый, заметен или нет диаметр.
9. Если после полета метеора остался след, то отметить по часам время его видимости, плотность, скорость дрейфа в атмосфере. Сразу же после увиденного явления записать все наблюдения. Полезно также сделать рисунок с нанесением земных ориентиров, изображения траектории полета метеора и ее характерных особенностей. По нескольким квалифицированным сообщениям можно установить причину события, разыгравшегося на глазах наблюдателя. Особенно ценно, если явление сопровождалось звуковыми явлениями (шипением, свистом, вплоть до удара о землю). В этом случае обязательно постарайтесь сообщить о происшедшем специалисту.
При наблюдении метеорных потоков проводится также подсчет общего числа метеоров.
Если вы стали свидетелем полета болида или явления, которое может оказаться метеором или болидом (яркая вспышка в небе) — рекомендуем обратиться в группы во ВКонтакте или в Facebook под названием «AstroAlert Наблюдательная астрономия» (их руководитель — Станислав Короткий):
https://vk.com/astro.nomy
https://www.facebook.com/astroalert/