2.1. Введение. Термин «астероид» введён Уильямом Гершелем. Астероидом считается любой твёрдый объект, превышающий 50 м в поперечнике, орбита которого расположена, в среднем, до орбиты Юпитера. В настоящий момент их известно около 400 тыс., но общее число может приближаться к двум миллионам. Большинство астероидов сосредоточено в пределах пояса астероидов, расположенного между орбитами Марса и Юпитера. Самым крупным астероидом в Солнечной системе считалась Церера, имеющая размеры приблизительно 975×909 км, но с 24 августа 2006 года она получила статус карликовой планеты. Два других крупнейших астероида - Паллада и Веста - имеют диаметр ~500 км. Наиболее известными астероидами меньших размеров являются Эрос, Адонис, Икар, Аполлон и Гермес. Общая масса всех астероидов главного пояса оценивается в 4 % от массы Луны. Первый и крупнейший объект пояса, Церера, был обнаружен итальянским астрономом Пиацци в 1801 году. В 1891 Макс Вольф впервые использовал для поиска астероидов метод астрофотографии, при котором на снимках с большим периодом экспозиции астероиды оставляли короткие линии, что значительно увеличило продуктивность исследований. В последние десятилетия ХХ века к изучению астероидов и их орбитальных параметров подключились и автоматические средства поиска. 2.2 Потенциально опасные объекты. Потенциально опасными объектами (ПОО) считаются все астероиды, способные приближаться к Земле на расстояние, меньшее или равное 0.05 а. е., абсолютная звездная величина которых не превышает 22.[1] Если принять среднее значение альбедо астероидов равным 0,13, то в этот зазор параметров попадает любой астероид, имеющий свыше 150 метров в поперечнике. Объект меньшей величины не считается способным произвести значительные разрушения. Туринская шкала опасности классифицирует объекты по баллам от 0 (нет шансов на встречу с Землёй) до 10 (шанс велик, импакт может привести к массовому вымиранию флоры и фауны). Наибольшей потенциальной опасностью по этой шкале обладают группы Аполлона и Атона. Одним из наиболее известных объектов группы Атона является Апофис (Apophis 99942) массой 50 млн. тонн и диаметром 320 м, тесное сближение которого с Землёй ожидается в 2029 году. В 2004 году Служба по контролю за околоземными объектами при NASA (Near Earth Object Program Office) присвоила ему два балла по Туринской шкале. Позже специалисты присвоили астероиду ещё два балла дополнительно (вероятность столкновения при последующих сближениях превышает один процент; в результате возможны локальные разрушения). Максимальное сближение с Землёй ожидается 13 апреля 2036 года, в 4:36 по Гринвичу. Относительная скорость при этом составит 12 км/с. Тротиловый эквивалент при импакте мог бы составить около 800 мегатонн в тротиловом эквиваленте, но специалисты на 99,7% уверены, что объект пролетит мимо Земли на расстоянии не менее 30 тысяч километров.
2.3. Примеры. Следует отметить, что столкновения Земли с малыми астероидами осколочного пояса – не редки. Астероид 2008 TC3 был впервые обнаружен всего за 20 часов до того, как полностью испарился в атмосфере над территорией Судана 7 октября 2008 года. Астероид 2009 DD45 был обнаружен 28 февраля 2009 года, за три дня до того, как он приблизился к Земле на минимальное расстояние, в ходе работ на оборудовании обсерватории Сайдинг-Спрингз в Австралии. Астероид максимально сблизился с Землёй 2 марта 2009 года в 13:44 по Гринвичу. Его можно было видеть невооруженным глазом в небе над южной частью Тихого океана. Размеры оценивались в 27-50 метров. Расстояние до Земли – 70 тыс. км. Приблизительный характер приводимых здесь цифр связан с тем, что диаметр астероидов вычисляется на основании их среднего альбедо. Так как астрономы точно не знают, какое количество света отражает поверхность 2009 DD45, они исходят из средних значений. Скорость движения, относительно Земли составляла 20 км/с. При столкновении энергия взрыва равнялась бы 1 мегатонне в тротиловом эквиваленте. Однако астероид имел мало шансов долететь до поверхности. Скорее всего, столкновение завершилось бы высотным взрывом. NASA в настоящее время отслеживает, в основном, самые крупные объекты, диаметр которых составляют более километра. Опасность, которую астероиды представляют для планеты, не расценивается как существенная. По современным оценкам, столкновения с ПОО (по самым пессимистическим прогнозам) вряд ли происходят чаще, чем раз в сто тысяч лет. Фактически, за последний миллиард лет, предположительно, имели место только два «десятибалльных» импакта – 250 и 67 млн. лет назад, отделивших соответственно – Палеозойскую, Мезозойскую и Кайнозойскую эры развития жизни. При направлении к Земле небесного тела размеров, достаточных для того, чтобы вызвать заметные разрушения, астрономы смогут его обнаружить.[5,6]
2.4. Возможные последствия астероидного импакта. Несмотря на всё вышеизложенное, разберём возможные последствия подобного столкновения. Основными поражающими факторами, как и при любом взрыве большого масштаба, являются: ударная волна, электромагнитное излучение (тепловое, световое, электромагнитный импульс (ЭМИ)), сейсмическая волна, приливная волна (цунами). Большинство этих факторов мы рассмотрим ниже, при анализе кометного импакта. Здесь же отметим, что только для астероидов, поскольку они состоят из твёрдых пород, характерна возможность наземного, подземного и подводного взрывов, влекущих за собой сейсмические волны, а также цунами высотой от десятков до сотен метров, представляющие угрозу для островных поселений и прибрежных городов, и гидроакустические ударные волны, представляющие опасность для морской фауны, судов и подводных аппаратов.
2.5. Возможные аппаратные меры. В последние годы стали весьма популярны планы ракетного «перехвата» потенциально опасных астероидов. К примеру, для того, чтобы изменить траекторию Апофиса на два км., достаточно, при помощи ракеты-носителя, сбросить на него снаряд-импактор массой в одну тонну со скоростью 2 км/с при сближении, предшествующем сближению 2029 года. Но попасть надо с точностью порядка 100 метров. И это ещё полбеды. Как уже писалось выше, движение тел в Солнечной системе весьма синхронизовано. И, если Апофис не представлял угрозы для Земли в течение нескольких миллиардов лет, то как раз попытка «поправить» его движение ракетным залпом может привести к десинхронизации. И действительно создать из этого астероида потенциально опасный объект. Кроме того, многие видят в подобных планах замаскированную попытку окончательно похоронить конвенцию о неразмещении оружия в космическом пространстве.
Между орбитами Марса и Юпитера вокруг Солнца обращается множество тел, названных малыми планетами, или астероидами первые астероиды были открыты в начале прошлого века, а с середины века благодаря прогрессу телескопической техники астероиды стали открывать сотнями. К концу 1981 года в каталогах было зарегистрировано 2474 астероида, и есть все основания считать, что этот список будет продолжен. Теоретически подсчитано, что в поясе астероидов тел с поперечником, превышающим 1 километр, должно быть более миллиона! Количество же еще более мелких астероидов неисчислимо велико.
Около 98% всех астероидов имеют орбиты, заключенные между орбитами Марса и Юпитера . Остальные выходят за эти пределы. Двигаясь по сильно вытянутым эллиптическим орбитам, некоторые из мелких планет подходят к Солнцу вдвое ближе, чем Меркурий. Другие уходят за орбиту Сатурна. Астероиды не случайно именуются иначе малыми планетами. Только у 14 из них поперечники превосходят 250 километров. Остальные лишь по форме орбит напоминают крупные планеты и большинство из них имеют неправильную, осколочную форму, роднящую астероиды с метеоритами.
Самые крупные из астероидов это Церера (поперечник 940 км), Паллада (610 км), Веста (540 км), Гигея (450 км). О них мы знаем пока очень мало. Бесспорно, однако, что их недра не имеют слоистого строения, как у крупных планет. Скоре они похожи на метеориты и по плотности, и по составу. Одни из астероидов имеют плотность около 2 г/см3 и в этом отношении напоминают каменные метеориты, другие гораздо плотнее (7-8 г/см3) и сходны с железо-никелевыми метеоритами. Есть и такие, которые похожи на углекислые ходриты - разновидности каменных метеоритов, весьма богатые органическим веществами. Пояс астероидов - основной поставщик мелкой твердой пыли в Солнечной системе. Эта пыль не остается постоянно в роли "микропланеток", т. е. спутников Солнца. Если поперечник пылинки меньше 10-5 м, то она выметается прочь из Солнечной системы давлением солнечных лучей. Происходит это и с частицами с поперечником равным 10-5 см, но только они улетают от Солнца не по гиперболам, а по прямым. А вот частицы большего размера солнечные лучи не в силах выгнать прочь из Солнечной системы. Они лишь тормозят их полет вокруг Солнца и частицы в полном соответствии с законами небесной механики падают на Солнце.
В октябре 1977 г. американский астроном Коуэл обнаружил на снимках звездного неба слабый, сравнительно медленно движущийся объект - астероид или остатки кометы. Оказалось, что этот объект должен иметь диаметр от 150 до 600 км и движется по околосолнечной орбите (с большей полуосью в 13,7 автономических единиц), которая проходит в пространстве между орбитами Юпитера и Урана, совершая один оборот вокруг Солнца за 50,682 года. В перигелии он приближается к Солнцу на 8,5 астрономических единиц, а в афелии уходит на расстояние, равное 18,9 единиц. Объект был назван Хироном, по имени кентавра - сына Сатурна.
В том, что астероиды - бесформенные осколки, нас убеждает периодическая переменность их блеска, вызванная осевым вращением. Амплитуды невелики, периоды заключены в пределах от 2,25 часа до 18 часов. Только два астероида - Эрос и Географ изменяют свой блеск с амплитудой в 1,5-2,0 звездной величины.
Сразу же после открытия в 1898 г. Эрос привлек внимание исключительностью его орбиты. Эксцентриситет его эллиптической орбиты равен 0,223, большая полуось 1,458 астрономической единицы. Поэтому в некоторых противостояниях, которые называются "великими", Эрос может приблизится к Земле до 20 млн. км. В это время его блеск повышается до 7-ой звездной величины. В афелий он удаляется от Солнца за орбиту Марса почти на 30 млн. км; пересечения орбит быть не может, так как наклонение его орбиты к плоскости эклиптики велико.
Хотя противостояние Эроса наступают в среднем через 2-3 года, великие противостояния происходят через 30 лет. В нашем столетии они были в 1901, 1931, 1975 и 1982 г.
Большие сближения Эроса с Землей астрономы использовали для точных определений его положений. При этих наблюдениях была открыта переменность его блеска, период которой равен 5 ч. 16 мин. с изменяющейся амплитудой, доходящей до 1,5 звездной величины. Как в 1930-31, так и в 1974-75гг. было получено много наблюдений блеска астероида, так что период и кривая изменения блеска определены очень надежно . Амплитуда изменения блеска Эроса переменная и зависит от того, как наклонена его ось вращения к лучу зрения. Это позволило определить направление оси вращения, которая пересекает небесную сферу около звезды Альфа Андромеды. Амплитуда наибольшая, когда Земля, "входит" в плоскость экватора планеты.
В 1975 г. наблюдалось еще более редкое явление. Эрос на несколько секунд закрыл звезду c Близнецов и звезда "погасла". Это позволило оценить диаметр астероида в 20 км таким образом, Эрос - вытянутая каменная глыба, вращающаяся вокруг малой оси, в результате чего изменяется его блеск.
