Переглядів: 4159
Всі відкриті досі астероїди мають прямим рухом: вони рухаються навколо Сонця в ту ж сторону, що і великі планети (i<90°). У переважної більшості астероїдів, орбіти не сильно відрізняються один від одного: вони слабо ексцентричні і мають невеликий або помірний нахил. Тому-то майже всі астероїди рухаються, залишаючись у межах тороїдального кільця. Перетин цього кільця площиною zr, перпендикулярній площині екліптики і проходить через Сонце.
Межі кільця трохи умовні: просторова щільність астероїдів (число астероїдів в одиниці об'єму) падає по мірі видалення від центральної частини. Якщо по мірі руху по орбіті астероїда згадану площину zr обертати (навколо осі, перпендикулярної до площини екліптики і проходить через Сонце) слідом за астероїдом (так, щоб він весь час залишався в цій площині), то астероїд за один оборот опише в цій площині деяку петлю. Велика частина подібних петель лежить в межах заштрихованої області, як у Церери і Вести, рухаються мало ексцентричним і мало нахилених орбітах. У деяких астероїдів з-за значного ексцентриситет і нахил орбіти петля, як у Паллади (i=35o), виходить за межі цієї області або навіть цілком лежить за її межами, як у атонцев. Тому астероїди зустрічаються і далеко за межами кільця.
Обсяг простору, зайнятого кільцем-тором, де рухається 98 % всіх астероїдів, величезний - близько 1,6*1026 км3. Для порівняння зазначимо, що обсяг Землі складає всього 10 до 12-ої ступеня км3.
Великі півосі орбіт астероїдів, що належать кільцю, укладені в інтервалі від 2,2 3,2 од а. е. Астероїди рухаються по орбітах з лінійною (геліоцентричної) швидкістю близько 20 км/с, витрачаючи на один оборот навколо Сонця від 3 до 9 років. Їх середньодобове рух укладено в межах 400-1200"".
Ексцентричність цих орбіт невеликі - від 0 до 0,2 і рідко перевищує 0,4. Але навіть при дуже малому эксцентриситете, всього в 0,1, гелиоцентрическое відстань астероїда під час руху по орбіті змінюється на кілька десятих часток астрономічної одиниці, а при e=0,4 на 1,5 - 3 а. тобто, в залежності від розмірів орбіти.
Нахил орбіти до площини екліптики складають зазвичай від 5° до 10°. Але при нахилі в 10° астероїд може відхилитися від площини екліптики приблизно на 0,5 а. тобто, при нахилі 30° відходити від неї на 1,5 а.є.
За середньодобовим руху астероїди прийнято ділити на п'ять груп. Численні за складом групи I, II і III включають астероїди, що рухаються, відповідно, у зовнішній (найбільш віддаленої від Сонця), центральної і внутрішньої зонах кільця. В центральній зоні переважають астероїди сферичної підсистеми, тоді як у внутрішній зоні 3/4 астероїдів є членами плоскої системи.
По мірі переходу від внутрішньої зони до зовнішньої ставати все більше кругових орбіт: у групі III ексцентриситет e<0,14 мають лише 36% астероїдів, у групі II таких 44%, а в III групі - 60%. Ймовірно, це пояснюється тим, що Юпітер, що прямує за зовнішнім краєм кільця, "вичистив" свої околиці : тіла на великих ексцентричних орбітах могли, наближаючись до Юпітера, відчувати сильні обурення з його боку і в результаті виміталися з кільця і навіть з планетної системи. Збереглися лише тіла на менш ексцентричних орбітах, недосяжні для цього гіганта Сонячної системи. Всі астероїди кільця знаходяться, якщо так можна висловитися, в безпечній зоні. Але і вони весь час відчувають обурення з боку планет. Найсильніше вплив на них має, звісно, Юпітер. Тому їх орбіти безперервно змінюються. Якщо бути зовсім суворими, то потрібно сказати, що шлях астероїда в просторі являє собою еліпси, а незамкнуті квазиэллиптические витки, які укладаються поруч один з одним. Лише зрідка - при зближенні з планетою - витки помітно відхиляються один від іншого.
Планети обурюють, звичайно, рух не тільки астероїдів, але і один одного. Однак обурення, випробовувані самими планетами, малі і не змінюють структури Сонячної системи. Вони не можуть призвести до зіткнення планет один з одним. З астероїдами справа йде інакше. З-за великих ексцентриситетів і нахилів орбіт астероїдів під дією планетних збурень змінюються досить сильно навіть у тому випадку, якщо не відбувається зближена з планетами. Астероїди відхиляються від свого шляху то в одну, то в іншу сторону. Чим далі, тим більше стають ці відхилення: адже планети безперервно "тягне" астероїд, кожна до себе, але сильніше за всіх Юпітер. Спостереження астероїдів охоплюють ще занадто малі проміжки часу, щоб можна було виявити суттєві зміни орбіт більшості астероїдів, за винятком окремих випадків. Тому наші уявлення про еволюції їх орбіт засновані на теоретичних міркуваннях. Коротко вони зводяться до наступного.
Орбіта кожного астероїда коливається біля свого середнього положення, витрачаючи на кожне коливання кілька десятків або сотень років. Синхронно змінюються з невеликою амплітудою її піввісь, ексцентриситет і нахил. Перигелій і афелій наближаються до Сонця, то віддаляються від нього. Ці коливання включаються як складова частина в коливання більшого періоду - тисячі чи десятки тисяч років. Вони мають дещо інший характер. Велика піввісь не зазнає додаткових змін. Зате амплітуди коливань ексцентриситет і нахил можуть бути набагато більше. При таких масштабах часу можна вже не розглядати миттєвих положень планет на орбітах : як у прискореному фільмі астероїд і планета виявляються як би розмазаними по своїх орбітах. Стає доцільним розглядати їх як гравитирующие кільця. Нахил астероїдного кільця до площини екліптики, де знаходяться планетні кільця - джерело збурюючих сил, - призводить до того, що астероидное кільце веде себе подібно вовчка або гіроскопа. Тільки картина виявляється більш складною, тому що орбіта астероїда не є жорсткою і її форма змінюється з плином часу. Орбіта астероїда обертається так, що нормаль до її площини, відновлена у тому фокусі, де знаходиться Сонце, описує конус.
При цьому лінія вузлів обертається в площині екліптики з більш або менш постійною швидкістю за годинниковою стрілкою. Протягом одного обороту спосіб, ексцентриситет, перигелийное і афелийное відстані відчувають два коливання. Коли лінія вузлів збігається з лінією аспід (а це трапляється двічі за один оборот), нахил виявляється максимальним, а ексцентриситет мінімальним. Форма орбіти стає ближче до кругової, мала піввісь орбіти збільшується, перигелій максимально відсунутий від Сонця, а афелій наближений до нього (оскільки q+q"=2a=const). Потім лінія вузлів зміщується, нахил зменшується, перигелій рухається до Сонця, а афелій - геть від нього, ексцентриситет зростає, а мала піввісь орбіти скорочується. Екстремальні значення досягаються, коли лінія вузлів виявляється перпендикулярної лінії аспід. Тепер перигелій розташований найближче до Сонця, афелій далі від нього, і обидві ці точки найбільше відхиляються від екліптики. Дослідження еволюції орбіт на тривалих проміжках часу показують, що описані зміни включаються до зміни ще більшого періоду, що відбуваються з великими амплітудами коливань елементів, причому в рух включається і лінія аспід. Отже, кожна орбіта безперервно пульсує, та й до того ж ще й обертається. При малих e і i їх коливання відбуваються з малими амплітудами. Майже кругові орбіти, що лежать до того ж поблизу площини екліптики, змінюються ледь помітно. У них все зводиться до легкої деформації і слабкому відхиленню то однієї, то іншої частини орбіти від площини екліптики. Але чим більше ексцентриситет і нахил орбіти, тим сильніше проявляються обурення на великих проміжках часу.
Таким чином, планетні збурення призводять до безперервного перемішування орбіт астероїдів, а стало бути, і до перемішування рухаються за ним об'єктів. Це дає можливим зіткнення астероїдів один з одним. За минулі 4,5 млрд. років, з тих пір, як існують астероїди, вони зазнали багато зіткнень один з одним. Нахили і эксцентриситеты орбіт призводять до непаралельності їх взаємних рухів, і швидкість, з якою астероїди проносяться один повз іншого (хаотична компонента швидкості), в середньому становить близько 5 км/с. Зіткнення з такими швидкостями ведуть до руйнування тел.