Астероиды

(C) Copyright by Alexander Solntsev (2:5020/1295)

P.S. я сдавал это по астрономии, и получил ессесно "пять" :)

Введение

О том, что в Солнечной системе между орбитами Марса и Юпитера

движутся многочисленные мелкие тела, самые крупные из которых по срав-

нению с планетами всего лишь каменные глыбы, узнали менее 200 лет на-

зад. Их открытие явилось закономерным шагом на пути познания окружаю-

щего нас мира. Путь этот не был легким и прямолинейным, и лишь из дали

сегодняшнего дня история открытия астероидов и их исследований, уже

подернутая дымкой забвения, представляется довольно простой. Ушли в

прошлое ошибки, сомнения, неудачи, отчаяние. Мы бережно храним кирпи-

чики знания, добытого предками и позволяющего нам продвигаться вперед,

но склонны забывать, каких усилий требовало приобретение того знания,

которое досталось нам, и часто снисходительно смотрим на прошлое. А

между тем человечеству постоянно требуется максимальное напряжение сил

и способностей для разрешения клубка трудностей и противоречий.

Кто в эпоху открытия первых астероидов мог предположить, что

эти малые тела Солнечной системы, тела, о которых еще недавно нередко

говорили с оттенком пренебрежения, станут объектом внимания специа-

листов самых различных областей естествознания космогонии, астрофизи-

ки, небесной механики, физики, химии, геологии, минералогии, газовой

динамики и аэромеханики ? Тогда до этого было еще очень далеко. Еще

предстояло осознать, что стоит лишь наклониться, чтобы поднять с земли

кусочек астероида - метеорит. Наука о метеоритах - метеоритика - заро-

дилась в начала XIX в., когда были открыты и их родительские тела -

астероиды. Но в дальнейшем она развивалась совершенно независимо. Ме-

теориты изучались геологами, металлургами и минералогами, астероиды -

астрономами, преимущественно небесными механиками. Трудно привести

другой пример столь абсурдной ситуации : две разные науки исследуют

одни и те же объекты, а между ними практически не возникает никаких

точек соприкосновения, не происходит обмена достижениями. Это отнюдь

не способствует осмыслению получаемых результатов. Но сделать ничего

нельзя, и так все и остается, пока новые методы исследований - экспе-

риментальные и теоретические - не поднимут уровень исследований

настолько, что создадут реальную основу для слияния обеих наук в одну.

Это произошло в начале 70-х годов XX в., и мы стали свидетеля-

ми нового качественного скачка в познании астероидов. Об этом скачке и

пути к нему я постарался наиболее понятным языком написать в этой ра-

боте. Скачок этот произошел не без помощи космонавтики, хотя косми-

ческие аппараты еще не опускались на астероиды и еще не получено даже

космического снимка хотя бы одного из них. Это - дело будущего, по-ви-

димому, уже недалекого. А пока перед нами встают новые вопросы и ждут

своего решения.

Немного истории

Давайте перенесемся во времена Кеплера. В поисках закономерности

в распределении размеров орбит, уверенный в ее существовании, Кеплер

не добился успеха. Трагическая смерть настигла его в 1630 г. в воз-

расте 59 лет. Но Кеплер успел прийти к выводу, что совершенству Сол-

нечной системы мешает непомерно большой пустой промежуток между орби-

тами Марса и Юпитера и решил, что там должна находиться планета...

Cо времен Кеплера астрономы и философы не раз возвращались к

той же теме - к поискам закономерностей в размерах планетных орбит и

недостающих планет. Ни у сторонников Кеплера, ни у его противников (в

числе которых был Кант) не было веских аргументов. Споры затягивались.

Наконец в 1766 г. скромный, мало известный профессор физики Ио-

ганн Даниель Тициус фон Виттенберг впервые сформулировал найденный им

закон планетных расстояний и привел его в переведенной им на немецкий

язык книге "Созерцание природы" знаменитого в то время французского

естествоиспытателя и философа Шарля Бонне. Но Тициус просто вставил

его в подходящее место в текст Бонне, даже не указав рядом своей фами-

лии! Лишь во втором немецком издании книги Бонне, спустя шесть лет, он

дал свой закон как примечание переводчика,

"Обратите внимание на расстояния между соседними планетами,

-писал он,- и вы увидите, что почти все они возрастают пропорционально

радиусам самих орбит. Примите расстояние от Солнца до Сатурна за 100

единиц, тогда Меркурий окажется удаленным от Солнца на 4 таких едини-

цы; Венера - на 4+3=7 таких же единиц; Земля - на 4+6=10; Марс - на

4+12=16. Но смотрите, между Марсом и Юпитером происходит отклонение от

этой, такой точной прогрессии. После Марса должно идти расстояние

4+24=28 единиц, на котором сейчас мы не видим ни планеты, ни спутни-

ка... Давайте твердо верить,- продолжал Тициус,- что это расстояние,

без сомнения, принадлежит пока еще не открытым спутникам Марса...

После этого неизвестного нам расстояния получается орбита Юпитера на

расстоянии 4+48=52 единицы, а дальше расстояние самого Сатурна

4+69=100 таких единиц. Какое удивительное соотношение !"

К тому, что случилось в его законом дальше, Тициус уже не имел

отношения. Долгое время за пределами Германии о законе ничего не было

известно. А в самой Германии произошло следующее.

В том же 1772 г., когда вышло второе издание книги Бонне в пе-

реводе Тициуса, 25-летний немецкий астроном Иоганн Боде, ставший

впоследствии широко известным ученым, прочитав "Созерцание природы",

был потрясен тем, насколько точно истинные размеры планетных орбит

описываются законом Тициуса. Боде сразу же поместил формулировку зако-

на в своей книге "Руководство по изучению звездного неба", но забыл

сослаться на Тициуса ! Правда, в отличие от Тициуса, Боде предсказывал

на расстоянии 2,8 а .е. от Солнца существование не спутников Марса, а

"большой планеты", которая должна совершать полный оборот вокруг Солн-

ца за 4,5 года.

Большая четверка

В Палермо, на о. Сицилия итальянский астроном директор обсер-

ватории Джузеппе Пиацци уже много лет вел наблюдения положений звезд

для составления звездного каталога. Работа близилась к концу. В первый

вечер XIX в., 1 января 1801 г., Пиацци обнаружил в созвездии Близнецов

слабую звездочку, с блеском около 7m, которой почему-то не оказалось

ни в его собственном каталоге, ни в каталоге Христиана Майера, имевше-

гося в распоряжении Пиацци. На следующий вечер оказалось, что звездоч-

ка имеет не те координаты, что накануне : она сместилась на 4' по пря-

мому восхождению и на 3',5 по склонению. На третью ночь выяснилось,

что ошибки нет и что звездочка медленно перемещается по небу. Шесть

недель следил Пиацци за странной звездой,. Ни диска, которым должна

была обладать планета, ни туманного вида, характерного для комет !

Почти две недели движение объекта было попятным (он смещался среди

звезд к западу), 12 января словно застыл на месте, а затем сменил дви-

жение на прямое (к востоку). Такое поведение характерно для планет. За

шесть недель объект сместился в общей сложности на 4o, но вид его

остался неизменным. Объект казался Пиацци все более интересным. Но

наблюдения прервала болезнь. Поправившись, Пиацци уже не смог найти

его. Непрерывно перемещаясь, объект затерялся среди слабых звезд...

В это время 23-летний, еще никому не известный, Карл Фридрих

Гаусс увлекся созданием методов обработки астрономических наблюдений.

Он решил попытаться определить эллиптическую орбиту новой планеты по

имеющимся данным. Для этого ему пришлось разработать новый метод, ко-

торый прославил Гаусса и известен теперь в небесной механике как метод

определения эллиптической орбиты по трем наблюдениям. Объединив ре-

зультаты всех наблюдений с помощью созданного им же несколько раньше

метода наименьших квадратов, Гаусс определил, что орбита объекта лежит

между орбитами Марса и Юпитера и что большая полуось ее (2,8 а. е.)

точно совпадает со значением, предсказанным законом Тициуса-Боде. Сом-

нений не осталось : это была искомая планета. Теперь по известной ор-

бите Гаусс