|
Još je u 16. stoljeću
Johannes Kepler zamijetio da su staze Marsa i Jupitera u
odnosu na staze ostalih planeta, više
razmaknute, pa je pretpostavio da unutar njih vjerojatno
postoji još neotkriveni planet. Johannes Daniel
Titius i Johann Elert
Bode pronašli su jednostavnu zakonitost
prema kojoj se mogu računati udaljenosti planeta od
Sunca. Premda Titius-Bodeovo pravilo nije pouzdano fizički
rastumačeno, a također ne daje dobre
rezultate za daleke planete, ipak je nagovijestilo da se
između putanja Marsa i Jupitera treba nalaziti neki planet.
Titius-Bodeovo pravilo se može prikazati izrazom:
r[a.j.] = 0.4 + 0.15 x 2n-1,
gdje je r udaljenost planeta od
Sunca u astronomskim jedinicama, a n
je redni broj planeta po udaljenosti od Sunca. Za Merkur treba
uračunati da je n beskonačno, pa dobivamo 0.4 a.j.. Slijedi
Venera (n=1), Zemlja (n=2) i tako dalje do Urana, dok se Neptun
ne uklapa u formulu. Kada prema ovom pravilu izračunamo redom
udaljenosti planeta od Sunca i usporedimo ih sa stvarnim
vrijednostima. Lako zaključujemo da pravilo predviđa postojanje
planeta na udaljenosti 2.8 a.j. od Sunca.
Godine 1800. u potragu za "nedostajućim" planetom krenulo je 12
njemačkih astronoma. Potraga je dala rezultat
u noći od 31. prosinca 1800. na 1. siječnja
1801. kada ih je preduhitrio talijan
Giuseppe Piazzi koji je u Palermu, tokom rutinskog
pretraživanja neba otkrio tijelo Sunčeva sustava koje je nazvano
Ceres (slika
8.). Iste je godine znameniti njemački matematičar Karl
Friedrich Gauss proračunao elemente staze ovog tijela i pokazao
da bi se moglo raditi o "nedostajućem" planetu.
Astronome je zbunjivala veličina Ceresa
(samo 940 km), jer su očekivali mnogo veće tijelo. No,
već nakon dvije godine H.W.M.Olbers je otkrio
Pallas. Do 1807. godine su otkriveni
Juno i Vesta. Ubrzo se pokazalo da je
Sunčev Sustav prepun malih planeta koje danas zovemo
planetoidi ili asteroidi.
Asteroidni pojas
Ukupna masa asteroida
se danas procjenjuje na 1022 kg (oko
1000 puta manje od mase Zemlje), od čega oko 10% otpada
samo na Ceresa. Do sada je pronađeno 238
asteroida većih od 100 km i vjeruje se da su to svi, dok
se za manje asteroide vjeruje da ih je otkriven tek mali
postotak. Procjena je da postoji oko
milijardu tijela većih od 1 km. Asteroidi se oko Sunca
gibaju u istom smjeru kao i planeti. Prosječne inklinacije
(nagib u odnosu na ekliptiku) su manje od 16°.
Asteroidi nemaju atmosfere. Većina asteroida
je udaljena od Sunca između 1.7 i 4 a.j. (astronomske
jedinice) u području nazvanom asteroidni
pojas. Većina asteroida u asteroidnom pojasu imaju
ekscentricitete od 0.1 do 0.2. U samom asteroidnom pojasu
postoji područje najveće gustoće putanja
asteroida (između 2.2 i 3.3 a.j.) - glavni pojas.
Kirkwoodove zone
Detaljnija analiza staza malih planeta
pokazuje da se oni mogu razvrstati u nekoliko posebnih skupina,
te da postoji 7 zona male zastupljenosti -
tzv. Kirkwoodove zone. Bitno je naglasiti da su ovo
područja slabe zastupljenosti prosječnih, a ne stvarnih
udaljenosti asteroida. Kirkwoodove zone su
posljedica gravitacijskih utjecaja planeta (posebno
Jupitera i Marsa), odnosno orbitalnih rezonancija planeta i
asteroida, pri čemu dolazi do povećanog gravitacijskog utjecaja
planeta na asteroid i to svaki put na istom dijelu putanje. To
dovodi do povećane eliptičnosti putanje asteroida koji se zatim
može sudariti sa nekim planetom ili biti izbačen iz Sunčeva
sustava. Slično porijeklo Kirkwoodovim
zonama imaju i pukotine u Saturnovim prstenovima, koje su
posljedica gravitacijskog djelovanja Saturnovih satelita. U
asteroidnom pojasu posebno su primjetne rezonancije sa omjerima
perioda (revolucije, t.j. ophoda oko Sunca) asteroida i Jupitera
u iznosima 4:1, 3:1, 5:2, 7:3 i 2:1. Asteroidi koji se previše
približe Jupiteru mogu biti izbačeni iz Sunčeva Sustava ili
gurnuti prema Suncu već nakon prvog susreta sa Jupiterom.
Hirayamine obitelji
Pored zona manje zastupljenosti prosječnih
udaljenosti asteroida, postoje i zone
povećanih koncentracija istih. Jedan takav primjer je
grupa Hilda koja je u orbitalnoj rezonanciji 3:2 naspram
Jupitera, a postoje i grupe na rezonancijama 4:3 i čak 1:1
(Trojanci, dolje spomenuti). Početkom 20. stoljeća, japanski
astronom Kiyotsugu Hirayama je primjetio grupiranje nekih
asteroida u grupe kasnije nazvane Hirayamine
obitelji. To su grupe asteroida koje imaju slične
parametre putanja (velika poluos putanje, inklinaciju, te
ekscentricitet), te im se putanje na jednom dijelu približavaju.
Hirayama je zaključio da te grupe asteroida
potječu od većih asteroida koji se su raspali u sudarima.
Kasnija analiza sastava asteroida u pojedinim obiteljima je
potvrdila tezu o njihovom zajedničkom porijeklu.
Izvan asteroidnog pojasa
NEA
Pored asteroida u asteroidnom pojasu, postoji i značajan broj
asteroida izvan njega. Postoje i 3 skupine
asteroida s izrazito malim stazama
(slika 13.) koje su dobile
nazive po pojedinim asteroidima iz skupine.
Zovemo ih NEA (eng. Near Earth Asteroids).
Prvu skupinu čine
Amori sa perihelima (točka gdje je
planet najbliži Suncu) između 1.017 i 1.3 a.j.. Iznos od 1.017
nam je važan jer je to Zemljin afel. Poznato je oko 20 ovakvih
asteroida, a procjenjuje se da ih ima tisuću do dvije sa
promjerom većim od 1 km.
Drugu skupinu čine
Apollo asteroidi sa perihelom ispod
1.017 a.j. i afelom iznad 1 a.j.. Poznato je nekoliko stotina
asteroida sa ovakvim putanjama, a procjenjuje se da ih ima 500
do 1000 većih od 1 km. Adonis (br. 2101), 2-kilometarski
asteroid, je 1937. godine došao na samo 2 milijuna km od Zemlje.
Toutatisu (slika 11.), jednom od
Apolla, je u prosincu 1992, kao prvom asteroidu, određen oblik i
veličina pomoću radara. Toutatis je 29. rujna 2004 bio na samo
1.5 milijuna km od Zemlje.
Treću skupinu čine
Ateni sa perihelima manjim od 1 a.j.
i afelima većim od 0.938 a.j.. Prosječni životni vijek asteroida
iz ove skupine iznosi tek milijun godina nakon čega udare u
Sunce ili u neki od planeta(!!!). Očito mora postojati stalni
izvor novih, a smatra se da su to najčešće oni asteroidi koji
"zalutaju" u Kirkwoodovu zonu sa rezonancijom 3:1 prema
Jupiteru.
Posljednjih je godina zabilježeno nekoliko
preleta asteroida u blizini Zemlje. Asteroid 2004 FH,
promjera 30m, postavio je 18. 3. 2004. rekord bliskim preletom
na samo 43 000 km, a rekord je oboren samo 13 dana kasnije
preletom asteroida 2004 FU162, promjera manjeg od 10m, 6500 km
iznad površine Zemlje.
Da je kojim slučajem 10-,etarska gromada udarila u Zemlju,
oslobođena bi energija bila veća od one pri eksploziji nuklearne
bombe nad Hirošimom, no eksplozija bi se dogodila visoko u
atmosferi, a na površini ne bi bilo posljedica. Ovakvi se sudari
događaju jednom godišnje i uglavnom prođu nezamijećeni.
Prije 65 milijuna godina jedan je asteroid
veličine 10-14 km pao na područje poluotoka Yucatan (Meksiko),
te prouzrokovao izumiranje dinosaura.
Kentauri
Godine 1920. otkriven je Hidalgo, prvi
asteroid iza asteroidnog pojasa. Promjer mu je 10-20 km,
putanja nagnuta 42.5° prema ekliptici, a njegova ga eliptična
putanja vodi od perihelu koji izmosi 2.01 a.j. (početak glavnog
pojasa) do afela od 9.68 a.j. (skoro do Saturnove putanje).
Postoji teza da je Hidalgo zapravo neaktivni
komet. Hiron, asteroid promjera 200km sa perihelom od
8.46 a.j. i afelom od 18.82 a.j., je prvi
(1977) otkriveni asteroid iz skupine Kentaura, asteroida
koji borave između putanja plinovitih divova. Pholus, iste
veličine, je otkriven 1991. godine, a boravi između 9 i 33 a.j..
Nagnut je oko 7° prema ekliptici. Godine
1992. otkriven je prvi asteroid u tzv. Kuiperovom pojasu,
smještenom iza Neptunove staze. Do danas je pronađeno
nekoliko desetaka tisuća asteroida od kojih je oko 6000 dobilo
ime i broj.
Trojanci
Na jupiterovoj stazi, 60° ispred i iza
planeta, u tzv. Langrangeovim točkama L4 i L5,
nalaze se skupine asteroida na stabilnim
putanjama. Zovemo ih istočni i zapadni
trojanci. Slična je pojava otkrivena
i u sustavu Zemlja-Mjesec. Naime, na
Mjesečevoj putanji, 60° ispred i iza Mjeseca,
nalaze se oblaci svemirske prašine
nazvani oblaci Kordiljevskog po
njihovu otkrivaču. Početkom 90-ih godina je otkriven i
prvi Marsov (5261 Eureka), a u
kolovozu 2001. i prvi Neptunov (2001 QR322)
trojanac. Do danas (pisano 11.1.2003) je poznato ukupno
1568 trojanaca od čega 1561 Jupiterov, 6 Marsov i 1 Neptunov.
Novi se stalno otkrivaju, a trenutno brojčano stanje možete
provjeriti na stranicama MPC-a (Minor Planet Center): Trojan
Minor Planets.
Zarobljeni asteroidi
Za neke se planetne satelite smatra da su vjerojatno
zarobljeni asteroidi, jer su po sastavu vrlo slični asteroidima.
Mogući kandidati su: Fobos i Deimos, Jupiterovi nepravilni
sateliti, Saturnov najudaljeniji satelit Febe i drugi nepravilni
sateliti.
"Hrvatski" asteroidi
Imena nekih asteroida vezana su i uz Hrvatsku.
Astronom Johann Palisa otkrio je 28 asteroida iz pulske
zvjezdarnice, od kojih su neki dobili i imena vezana uz
Hrvatsku: 142 Polana, 143 Adria, 183 Istria.
Godine 1906. njemački astronom Gustav Kopf otkrio je sa
zvjezdarnice u Heidelbergu asteroid, koji je u čast otvaranja
Zvjezdarnice Hrvatskog prirodoslovnog društva u Zagrebu nazvan
589 Croatia.
Veliki uspjeh u otkrivanju novih asteroida postignut je u
zvjezdarnici u Višnjanu. Otkriveno je
više od 10 novih asteroida. Nekoliko prvih otkrili su
Korado Korlević i Vanja Brčić iz
Višnjanske zvjezdarnice u listopadu 1995. godine.
Oblik i rotacija asteroida
Planetoidi rotiraju, a kako su nepravilnog
oblika, to dovodi do promjene njihova sjaja. Na temelju mjerenja
perioda promjene prividne veličine može se odrediti i period
rotacije. Periodi rotacije većine asteroida
su između 4 i 16 h. Kako su asteroidi malih dimenzija,
oblik im se ne može zamijetiti niti najvećim teleskopima. No
promatranjem okultacija (zamračivanja, sakrivanja) zvijezda
malim planetima može se odrediti njihov oblik i dimenzije. Po
dimenzijama je osobit asteroid 1620
Geographos koji je štapičastog oblika. Neki od planetoida
uzajamno su gravitacijski vezani i zajedno se gibaju oko Sunca.
Primjer dvojnog asteroida je jedan od trojanaca:
624 Hektor.
Klasifikacija asteroida
Postoji i klasifikacija asteroida s obzirom na
fotometrijska i spektroskopska svojstva, što ujedno ukazuje i na
njihovu različitu strukturu. To je razlog što je općenito
odbačena Olbersova hipoteza da su planetoidi
ostatak raspada jednog tijela - hipotetičnog planeta
Faetona, već se pretpostavlja da je
većina asteroida nastala u samo doba stvaranja Sunčeva sustava.
Naime, da je kojim slučajem sav materijal od kojeg su danas
sastavljeni asteroidi nekad bio u jednom planetu, nužno bi bilo
došlo do diferencijacije (razdvajanja različitih materijala),
t.j. do topljenja i taloženja težih materijala (metala) u jezgru
tog planeta i stvaranja kamene kore. Dosadašnje spoznaje o
sastavu asteroida (postojanje "miješanih" asteroida) negiraju tu
mogućnost. Tri su najčešće klase (od
sveukupno 14) označene slovima C, S i M.
Najbliže Suncu kruže sivkasti asteroidi tipa
S. Po sastavu su mješavina metala (željezo i nikal) i
silikata (željeznih i magnezijevih), zbog čega se smatra da su
izvor aerolita (kamenih meteorita) kojima su po sastavu slični.
Relativno su svijetli (albedo: 0.1 do 0.22). Na njih otpada oko
17% asteroida.
Malo dalje od Sunca je najveća koncentracija
metalnih asteroida tipa M, za koje se smatra da su izvor
siderita (metalnih meteorita). Po sastavu su većinom željezo i
nikal. Albedo im se kreće od 0.1 do 0.18.
Sa udaljavanjem od Sunca raste postotak
asteroida tipa C na koje otpada 75%
sveukupnog broja asteroida. Ovi su
asteroidi najtamniji sa albedom od oko 0.03, a po sastavu su
slični karbonskim (ugljičnim) kondritima, vrsti aerolita. Nijhov
sastav je, osim toga, sličan sastavu Sunca kad se izuzmu vodik,
helij i druge lako hlapljive tvari.
Razlike u sastavu pojedinih grupa asteroida se tumače različitim
uvjetima na različitim udaljenostima od Sunca u ranoj fazi
formiranja Sunčeva sustava. Tada je jedan od glavnih izvora
topline u asteroidima bio raspad radioaktivnog elementa Al26.
Tijela koja su bila dovoljno velika su uspjela zadržati dovoljno
topline za topljenje njihove unutrašnjosti, zbog čega je došlo
do diferencijacije tj. taloženja težih materijala (metala) prema
središtu. Smatra sa da su od metalnih jezgri nastali asteroidi
tipa M, a od plaštova (korâ) asteroidi tipa S. Dodatni izvor
topline su bile električne struje uzrokovane magnetskim poljem
sunčeva vjetra koji je bio jako intenzivan u ti doba (T-tauri
faza života Sunca). Na većim udaljenostima, gdje je sunčev
vjetar bio slabiji, nije došlo do diferencijacije u asteroidima,
pa danas tamo prevladavaju asteroidi tipa C i slični.
Mjerenje gustoće je pokazalo da većina
asteroida ima gustoću između 2.5 i 3.5 g/cm3.
Kod asteroida 153 Mathilde (slika 4.)
je 1997. otkrivena gustoća od samo 1.3 g/cm3, za što
je ponuđeno više objašnjenja. Prva mogućnost je bila da je
građen od lakšeg materijala, a druga da je asteroid porozan
(šupljikav). Spektroskopska analiza i postojanje kratera od čak
20 km na tako maslom asteroidu su nagovjestili da je Mathilde
vrlo šupljikav. Naime, da nije šupljikav, ne bi preživio tako
jak udarac koji je stvorio spomenuti krater.
Istraživanje letjelicama
Tokom 1991. godine letjelica
Galileo je, tokom svog puta prema
Jupiteru, uspjela po prvi put snimiti sa 16000 km udljenosti
jedan asteroid (Gaspra,
slika 3.). Bili su to prvi
snimci na kojima se vide površinski detalji. Tako je na
asteroidu Gaspri (dimenzija 20x12x11 km) uočeno više od 600
kratera. Najveći je imao promjer od 1.5 km. Također je
detektirano i magnetsko polje, znak da Gaspra ima metalnu
jezgru. U kolovozu 1993, Galileo je prošao pokraj asteroida
Ida (slika
2.), dimenzija 58x43 km, u čijoj je blizini otkriven
1.6km x 1.2km velik satelit Dactyl
(slika 2.). Različitog je
sastava iz čega se izvodi zaključak da je
nastao nakon sudara koji je stvorio njihovu obitelj
asteroida (obitelj Koronis).
Misija NEAR (Near-Earth Asteroid
Mission, Misija na NEA asteroid) je započela 1996. godine sa
zadatkom da obiđe neke NEA asteroide. Prošla je pored asteroida
253 Mathilde
(slika 4.) u lipnju 1997. Nakon smrti poznatog astronoma
Eugene Shoemakera, letjelica je preimenovana u "NEAR-Shoemaker".
U siječnju 1999 je propao prvi pokušaj ulaska
u orbitu oko asteroida 433 Eros, da
bi drugi pokušaj, nakon oko godinu dana, uspio.
Početkom 2001 se NEAR-Shoemaker čak uspio
spustiti na Eros. Slaba gravitacija dozvoljava i ponovno
podizanje letjelice, ako se tako odluči u NASA-i.
Cassini je na putu prema Saturnu iz velike daljine snimio
asteroid Masursky, a Stardust je, na
svom putu prema kometu Wild 2, 2. studenog 2002. snimio asteroid
5535 Annefrank
(slika 12.).
Letjelica Hayabusa (Muses-C) trenutno
jer na putu prema asteroidu Itokawa. U lipnju 2005. bi trebala
uzeti uzorke tla sa asteroida te se
uputiti prema Zemlji.
Neki istraženi asteroidi
Spomenit ćemo samo neke od asteroida o kojima
astronomi znaju ili planiraju saznati malo više.
1 Ceres
Najveći (promjer D=932 km) i prvo otkriveni
asteroid. Otkrio ga je Giuseppe Piazzi prve noći 19.
stoljeća.
2 Palas
Treći najveći (D=562 km) i drugo otkriveni
asteroid (H.W.M. Olbers, 1802).
3 Juno
Treće otkriveni asteroid (Harding, 1804).
4 Vesta
Drugi najveći (D=530 km) i četvrto otkriveni
asteroid (Olbers, 1802). Na Vesti se nalazi ogroman
krater koji izlaže pogledu Vestin omotač. Vesta ima bazaltnu
koru oko omotača od kristala olivina, što naznačuje da je
asteroid doživio diferencijaciju. HST ju je
fotografirao 1995. godine. Slika
9.
10 Hygiea
Četvrti po veličini asteroid (D=430 km), otkriven 1849 (De
Gasparis).
45 Eugenia
Vjeruje se da ima mali satelit u 4.7-dnevnoj, skoro kružnoj
orbiti
216 Kleopatra
Asteroid mapiran pomoću radara Arecibo. Ima oblik kosti
(slika 7.).
243 Ida
Galileo je posjetio Idu
(slika 2.) 28. kolovoza 1993.
Oko ovog asteroida kruži mali satelit Dactyl
(slika 2.).
253 Mathilde
NEAR je posjetio asteroid Mathilde
(slika 4.) 27. lipnja 1997 na
putu za Eros.
433 Eros
NEA asteroid, cilj letjelice NEAR.
NEAR je promašio Erosa (slika 1.)
u veljači 1999, te u drugom pokušaju, u veljači 2000. NEAR ušao
u orbitu oko ovog asteroida. NEAR se u
ožujku 2001. godine spustio na Eros.
640 Hektor
Sumnja se da je ova zapravo dvostruki asteroid čije se polovice
jedva dodiruju.
951 Gaspra
Otkriven 1916 (Neujmin). Galileo je
posjetio ovaj asteroid 29. listopada 1991.
Slika 3.
1566 Icarus
NEA asteroid (Baade, 1949) sa vrlo ekscentričnom (eliptičnom)
putanjom koji zalazi i u blizinu Zemlje.
1620 Geographos
Letjelica Clementine je trebala posjetiti ovaj asteroid, od čega
se odustalo zbog kvara računala na letjelici.
1862 Apollo
NEA asteroid (Reinmuth, 1932), promjera od oko 1400 m, po kojem
je cijela grupa NEA asteroida dobila ime.
2060 Hiron (Chiron)
Asteroid/komet (Kowal, 1977) iz grupe
Kentaura u kaotičnoj, vrlo ekscentričnoj (eliptičnoj) orbiti
koja ga vodi od Saturna do Urana. U periodu oko perihela 14.
veljače 1996, Hiron je bio subjekt projekta nazvanog
Chiron Perihelion Campaign.
2062 Aten
NEA asteroid (Helin, 1976), promjera oko 1000 m, po kojem je
cijela grupa NEA asteroida dobila ime.
4179 Toutatis
Dvostruki (najvjerojatnije) asteroid
(slika 11.), čiji su dijelovi vjerojatno vrlo blizu,
dimenzija oko 2.5x1.5 km, mapiran pomoću
Arecibo i Goldstone radara. Dana 29. rujna 2004 Toutatis je bio
na samo 1.5 milijuna km od Zemlje. Vidi još i Vijesti
(23.9.2003): Bliski susret Zemlje i asteroida Toutatis.
4660 Nereus
NEA asteroid, cilj letjelice NEAP
(Near Earth Asteroid Prospector).
4769 Castalia
NEA asteroid, mapiran pomoću Arecibo radara,
oko 1.5 km promjera. Slika 6.
5145 Pholus
Asteroid/komet iz grupe Kentaura u vrlo
ekscentričnoj (eliptičnoj) i nestabilnoj orbiti koja ga
vodi od Saturna do iza Neptuna.
5261 Eureka
Prvi otkriveni Marsov trojanac.
5535 Annefrank
Asteroid kojeg je 2.11.2002. snimila letjelica
Stardust.
Slika 12.
9969 Braille
NEA asteroid predviđen kojeg je 28. srpnja 1999. trebala
posjetiti letjelica Deep Space.
|
