Asteroidni pojas

Pojas asteroida između Marsa i Jupitera

Usporedba veličina planetoida: 4 Vesta, 21 Lutetia, 253 Mathilde, 243 Ida i njen prirodni satelit Dactyl, 433 Eros, 951 Gaspra, 2867 Šteins, 25143 Itokava.

Pojas asteroida ili glavni planetoidni pojas je prostrani pojas stenovitih nebeskih tela, (asteroida (planetoida), meteoroida) različite veličine, čije se orbite oko Sunca nalaze uglavnom između orbita planeta Mars i Jupiter. Udaljenosti asteroida u pojasu se kreću između 1,7 AJ i 4 AJ. Većina asteroida u pojasu imaju ekscentricitete od 0,1 do 0,2. U samom pojasu područje sa najvećom gustinom putanja asteroida je između 2,2 AJ i 3,3 AJ. Većina meteorita koji padnu na Zemlju dolazi baš iz ovog dela Sunčevog sistema.

U asteroidnom pojasu se kreću patuljaste planete Cerera ili Ceres, oko 750 000 planetoida (asteroida) s prečnikom većim od 1 kilometar (na primer Junona, Vesta, Higijeja) i milioni manjih. U tom se pojasu ne nalaze planetoidi Amori, Apoloni i Trojanci. Planetoidni pojas je oblikovan kad i ostali delovi Sunčevog sistema, a gravitacijski uticaj Jupitera (plimna sila) onemogućio je stvaranje planeta, ograničio njegovu širinu i odredio pukotine u njemu (Kirkvudove pukotine). Smatra se da su u tom području postojala veća tela koja su tokom prvih 10 miliona godina bila iznutra vruća. Ta su tela bila izložena mnogobrojnim udarima pa su razmrvljena. Sadašnji planetoidni pojas sadrži samo mali deo mase prvobitnog (oko 0,1%), a ostatak je Sunčevim vetrom potisnut u svemir. Asteroidni pojas je područje s prosečnim udaljenostima od Sunca između 1.7 i 4 AJ. Većina asteroida u pojasu imaju ekscentricitete od 0,1 do 0,2. Područje najveće gustine putanja asteroida je između 2,2 i 3,3 AJ.

Istorija otkrića

Hublovi snimci 1 Ceresa.

951 Gaspra je prvi planetoid koji je bio uslikan iz blizine.

Veličina prvih 10 otkrivenih planetoid u usporedbi s Mjesecom: 1 Ceres, 2 Pallas, 3 Juno, 4 Vesta, 5 Astraea, 6 Hebe, 7 Iris, 8 Flora, 9 Metis i 10 Hygiea.

Površina planetoida 4 Vesta izbrazdana kraterima.

253 Mathilde je C - planetoid ili ugljikov planetoid, duljine je ono 50 kilometara, koji na sebi ima krater velik skoro polovicu duljine. Fotografija je snimljena 1997. sa svemirske letjelice NEAR Shoemaker.

4 Vesta, uslikana sa svemirske letjelice Dawn.

Nekoliko pogleda na planetoid 433 Eros u prirodnim bojama.

Asteroid 243 Ida i njen prirodni satelit Dactyl, a to je bio prvi mjesec koji je bio otkriven kod asteroida.

Masa 12 najvećih poznatih planetoida, u usporedbi s masom ostalih planetoida u asteroidnom pojasu .

Planetoidi prestavljaju zanimljivu vrst nebeskih tijela i zbog brojnosti i zbog svog posebnog smještaja u procijepu između Marsove i Jupiterove staze. Staze tih dvaju planeta toliko su odvojene da je već Johannes Kepler 1596. u knjizi Tajne kozmografije, spekulirao o nebeskom tijelu koje se u tom prostoru giba. 1772. nađeno je matematičko pravilo koje do danas nije fizikalno potkrijepljeno, a kojim se veoma dobro određuju udaljenosti planeta. Johann 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. Ovo pravilo predviđa postojanje planeta na udaljenosti 2.8 AJ od Sunca. Pravilo je dano izrazom:

$a=0.4+0.15\cdot 2^{n-1}$

gdje je: n - redni broj planeta, a - udaljenost n-tog planeta do Sunca u astronomskim jedinicama (AJ). No prvi član niza znatno odstupa od udaljenosti koju ima Merkur, ne uzme li se n = - ∞, što dakako, nije u aritmetskom nizu s ostalim eksponentima. To magično pravilo dobro je pretkazalo udaljenost Urana, što ga je otkrio William Herschel 1781. Kasnije će se vidjeti da je osmi planet, Neptun, prekobrojan, no jednakost jasno pokazuje da između Marsa i Jupitera ima mjesta za još jedan planet.

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, tijekom rutinskog pretraživanja neba otkrio tijelo Sunčeva sustava koje je nazvano Ceres (žensko ime Cerera). 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 u promjeru), jer su očekivali mnogo veće tijelo. No, već nakon dvije godine Heinrich Wilhelm Olbers je otkrio Pallas (žensko ime Palada), koje se giba sličnom stazom kojom i Ceres. Do 1807. godine su otkriveni Juno i Vesta, dva nebeska tijela malog sjaja i veličine, koja se dobro uklapaju u redoslijed planeta. Ubrzo se pokazalo da je Sunčev sustav prepun malih planeta koje danas zovemo planetoidi ili asteroidi.

Koliko je time Titius-Bodeovo pravilo zadovoljeno, toliko je i dovedeno u pitanje. Otkuda dva planeta na mjestu jednoga? Olbers je stoga postavio hipotezu katastrofe praroditeljskog tijela, nekog zamišljenog planeta Faetona. Odlomci tog planeta mora da lutaju stazama koje se približavaju i sijeku. Na hipotezu ga je potaknulo upravo to svojstvo staza Ceres i Pallas da se jako zbližavaju u dvije dijametralno suprotne točke. U jednom od područja zbližavanja našao je Karl Ludwig Harding 1. rujna 1804. treće tijelo, 3 Juno (žensko ime Junona). Olbers je 29. ožujka 1807. otkrio i četvrto tijelo (4 Vesta). Otkrića ostalih planetoida nastavljena su tek 1845. Iako planetoida ima mnogo više, u više različitih skupina, Olbersova je hipoteza o nastanku malih planeta uvjetovala način gledanja na prirodu malih planeta.

Među otkrivačima planetoida bilo je i dosta amatera. Do kraja 19. stoljeća bilo je poznato nekoliko stotina planetoida. Fotografske metode otkrivanja razvile su se poslije 1900. Ako staza nije dovoljno točno određena, planetoid se poslije otkrića može zagubiti i ponovo otkriti. To se događa i unatoč pomoći računarske tehnike. Gubljenju pomaže promjenjivost planetoidnih staza. Danas planetoide izučava dvadesetak opservatorija. Upisano je i imenovano više od 2 300 planetoida i određene su im staze.

Istraživanje planetoida, a i ostalih tijela Sunčeva sustava, bilo je u prvoj polovici 19. stoljeća zanemareno na račun astrofizičkih ispitivanja. Istraživanje fizičkih osobina planetoida zahuktalo se poslije 1970., kada su otkriveni planetoidi vrlo malih i neobičnih staza; onih koji stižu u blizinu Sunca i Zemlje i među kojima se nalaze roditeljska tijela meteorita. Uznapredovala labaratorijska ispitivanja meteorita omogućila su sa svoje strane dublji uvid u fizički razvoj malih tijela Sunčeva sustava, u njihovu dob i evolucijske veze. Male dimenzije planetoida otežavaju ispitivanje njihova fizičkog stanja. Samo malobrojnim planetoidima vide se kutne dimenzije. Od 1970. uvedena su bolja instrumentalna pomagala, kao optičko - elektronski pojačivači slika, te novi postupci optičke interferometrije. Od klasičnih metoda primjenjuje se mjerenje moći odraza, višebojna fotometrija, mjerenja polarizacije svjetlosti, radiometrija (usporedba sjaja u vidljivom i infracrvenom području) i metoda okultacija. Istodobnim promatranjima okultacija neke zvijezde, iz više zvjezdarnica na Zemlji, jednostavno se određuje oblik i veličina nebeskog tijela koje je zvijezdu zaklonilo. Tim su putem vrlo točno određene dimenzije nekolicini planetoida.

Najveći broj planetoida dobio je ženska imena, najprije iz mitologije, zatim obična vlastita ženska imena, pa imena učenjaka u ženskom rodu, raznih naziva, omiljenih jela, literarnih junaka, te imena gradova, država, suvremenih ili mitoloških ličnosti, bez obzira na to da li su izvorni oblici u muškom ili ženskom rodu. Tako se među njima nalaze Ana, Marija, Bredihina, Vladilena (kovanica po Lenjinu), Filozofija, Geometrija, Papagena, Gagarina, Hermes, Sizif, Kecalkoatl. Prigodom otvaranja Zvjezdarnice Hrvatskoga prirodoslovnog društva u Zagrebu dan je jednome i naziv 589 Croatia. U Puli je u 19. stoljeću otkriveno dvadesetak planetoida, među kojima su 143 Adria, 183 Istria i drugi. Korado Korlević poznati je hrvatski astronom iz Višnjana u Istri. Prema podacima na stranici Minor Planet Discoverers, 11. je najproduktivniji tragač za asteroidima svih vremena. U periodu od 1996. do 2001. otkrio ih je 947, te bio suotkrivač kod još 110 asteroida.

Grupisanje asteroida

Uobičajeno je da se asteroidi grupišu prema orbitalnim karakteristikama i prema fotometrijskim i spektroskopskim svojstvima, koja ukazuju na razlike u strukturi. Staze planetoida su zbog različitih inklinacija i ekscentriciteta vrlo razbacane, pa njihova izravna snimka ne pokazuje nikakvih pravilnosti. No ako se staze srede tako da se na crtež unesu samo srednje udaljenosti (velike poluosi staza a, ili siderički period ophoda P, ili srednje dnevno gibanje n), tada se planetoidni prsten raslojava u podsisteme - u otprilike 7 prstenčića. Tako priređene staze nazivaju se srednjim stazama. Srednje dnevno gibanje određeno je kao:

$n({\frac {''}{dan}}\,)=\,{\frac {3548}{P(god.)}}\,=\,{\frac {3548}{({\frac {a}{AJ}})^{3/2}}}\!$

To je u stvari ugaona brzina ω = 2 π / P, izraženo brojem ugaonih sekundi koje telo prevali u proseku u jednom danu.

Staze planetoida ovise o načinu na koji su planetoidi nastali i o stalnim poremećenjima. Čim se staza planetoida malo poremeti, bilo bliskim susretom ili direktnim srazom s drugim planetoidom, gravitacijski se utjecaj planeta odmah izražava pa dolazi do snažnog poremećenja, koje djeluje sve dok planetoid ne uđe u područje gdje je poremećenje slabije. Stoga planeti odlučujuće utječu na razmještaj planetoida, te ovi neka područja izbjegavaju, a u nekima se gomilaju. Dolazi do rezonancija. Utjecaj Jupitera je odlučujući, zatim slijedi utjecaj Marsa i drugih planeta. Za rezonancije važan je odnos između perioda obilaska planetoida P i perioda obilaska planeta P_P. One staze za koje je omjer između tih perioda sumjerljiv imaju to svojstvo da je poremećenje ili veoma jako ili veoma slabo.

Čistine u srednjim gibanjima planetoida uočio je Daniel Kirkwood 1866. Čistine odgovaraju omjerima perioda planetoida i Jupitera:

${\frac {P}{P_{P}}}\,=\,{\frac {1}{2}}\,,\,{\frac {1}{3}}\,,\,{\frac {1}{4}}\,,\,{\frac {2}{5}}\,,\,{\frac {2}{7}}\,,\,{\frac {3}{5}}\,,\,{\frac {3}{7}}\,,\,{\frac {5}{11}}\,$

te omjeru perioda planetoida i Marsa jednakom 2 : 1. Za neke pak omjere perioda planetoida i Jupitera staze su veoma stabilne, pa se tu oni baš okupljaju. To su rezonantni planetoidi. Za njih vrijedi:

${\frac {P}{P_{P}}}\,=\,{\frac {2}{3}}\,,\,{\frac {3}{4}}\,,\,{\frac {1}{1}}\,$

Prva grupa od nekoliko planetoida predvođena je Hildom. Staze tih tijela stabilne su iako se zbog velikog ekscentriciteta pružaju blizu Jupiterove staze, ali se zbog zgodnog odnosa u broju obilazaka (komenzurabilnosti perioda) nikada istovremeno, na bliskom dijelu staza, ne nađu Jupiter i planetoidi. Zato ih Jupiter jako ne poremećuje. Druga grupa je manja (primjer 279 Thule), a treću grupu čine znameniti Trojanci.

Literatura

• Elkins-Tanton, Linda T. (2006). Asteroids, Meteorites, and Comets (First изд.). New York: Chelsea House. ISBN 978-0-8160-5195-3. 

Spoljašnje veze

• Asteroid belt (astronomy) на сајту Енциклопедија Британика
• Arnett, William A. (26. 2. 2006). „Asteroids”. The Nine Planets. Архивирано из оригинала 18. 4. 2007. г. Приступљено 2007-04-20. CS1 одржавање: Формат датума (веза)
• Asteroids Page at NASA's Solar System Exploration
• Cain, Fraser. „The Asteroid Belt”. Universe Today. Архивирано из оригинала 7. 3. 2008. г. Приступљено 2008-04-01. CS1 одржавање: Формат датума (веза)
• „Main Asteroid Belt”. Sol Company. Архивирано из оригинала 15. 5. 2007. г. Приступљено 2007-04-20. CS1 одржавање: Формат датума (веза)
• Munsell, Kirk (16. 9. 2005). „Asteroids: Overview”. NASA's Solar System Exploration. Архивирано из оригинала 24. 5. 2007. г. Приступљено 2007-05-26. CS1 одржавање: Формат датума (веза)
• Plots of eccentricity vs. semi-major axis and inclination vs. semi-major axis at Asteroid Dynamic Site
• Staff (31. 10. 2006). „Asteroids”. NASA. Архивирано из оригинала 11. 4. 2007. г. Приступљено 2007-04-20. CS1 одржавање: Формат датума (веза)
• Staff (2007). „Space Topics: Asteroids and Comets”. The Planetary Society. Архивирано из оригинала 28. 4. 2007. г. Приступљено 2007-04-20. CS1 одржавање: Формат датума (веза)