Никакого двоелуния

Средства массовой информации и интернет-ресурсы наперебой сообщают о второй временной «мини-Луне», которую Земля захватит на два месяца — с 29 сентября по 25 ноября. Это астероид 2024 PT5, габаритные размеры которого не превышают 11 метров. Однако этот привлекательный астрономический сюжет притянут за уши, полагает Леонид Еленин, российский рекордсмен-первооткрыватель астероидов и комет, научный сотрудник Института прикладной математики им. М. В. Келдыша. Он создал трехмерную схему движения астероида, которая наглядно показывает: статусу Луны как единственного естественного спутника Земли ничто не угрожает.

Российский рекордсмен-первооткрыватель астероидов и комет, научный сотрудник Института прикладной математики им. М. В. Келдыша Леонид Еленин

Архив Л. Еленина

Спутник

Большой астрономический словарь трактует понятие «спутник» как «любое тело, движущееся по орбите вокруг центрального тела», при этом «большинство планет в Солнечной системе имеет естественные спутники, иногда называемые лунами», а также как «серию из трех беспилотных космических аппаратов, запущенных Советским Союзом на околоземную орбиту в 1957 и 1958 годах. “Спутник-1”, запущенный 4 октября 1957 года, был первым искусственным объектом, выведенным на орбиту вокруг Земли».

Леонид Еленин уточняет, что «формально тело будет считаться спутником, если оно движется по замкнутой орбите и находится внутри сферы Хилла — пространства вокруг астрономического объекта, в котором он способен удерживать свой спутник, несмотря на притяжение объекта, вокруг которого обращается сам, то есть Солнца». Понятие «сфера Хилла» впервые было определено американским астрономом Джорджем Уильямом Хиллом, он основывался на работах французского астронома Эдуарда Роша, поэтому в научной литературе можно встретить и альтернативный термин — «сфера Роша».

Сфера Хилла Солнца проходит по внешней границе облака Оорта (гипотетическая сферическая область Солнечной системы, которая является источником долгопериодических комет), ее радиус составляет около двух световых лет. Сфера Хилла Земли имеет радиус 1,497 млн км (расстояние от Земли до Солнца — 149 597 870 700 км). Внутри сферы Хилла Земли небесные тела могут двигаться около Земли, не удаляясь от нее и оставаясь ее спутниками. Дальше сферы Хилла пределы земной системы заканчиваются и воздействие Земли на космические объекты прекращается. Поэтому все космические тела, лежащие за пределами этой сферы, не могут упасть на Землю, не будут захвачены земной гравитацией, не могут стать спутниками Земли и пролетят мимо нее. Чтобы рассчитать сферу Хилла для какого-либо объекта, ученым требуется найти равнодействующую трех сил — гравитационного притяжения Солнца, если речь идет о Солнечной системе, гравитационное притяжение планеты Солнечной системы. в данном случае Земли, и центробежную силу, воздействующую на частицу в данной точке. Краем сферы Хилла будет совокупность всех точек пространства, для которых равнодействующая трех сил будет направлена к Земле.

Если астероид попадает в сферу Хилла и вся его орбита умещается в ней, то он остается в этой сфере навсегда. Это и будет новым спутником.

Точкой в центре синей сферы изображена Земля, сама синяя сфера — это земная сфера Хилла, зеленая и частично красная линия — траектория астероида в период максимального сближения с Землей. На модели отчетливо видно, что траектория астероида проходит близко, но все же за пределами сферы Хилла Земли, ни разу в нее не проникая. Это исключает возможность того, что астероид будет захвачен земной гравитацией

Л. Еленин

На что указывает траектория астероида

Астероид 2024 PT5 впервые был замечен 7 августа 2024 года телескопом, входящим в систему ATLAS (Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System) и расположенным в Южной Африке. Установлено, что объект вращается вокруг Солнца и в настоящее время медленно приближается к системе Земля — Луна, а в период с 29 сентября по 25 ноября 2024 года он пройдет непосредственно за пределами земной сферы Хилла с низкой относительной скоростью — от 0,002 км/с (4,5 мили в час) — 0,439 км/с (980 миль в час).

Опираясь на известные параметры движения астероида 2024 PT5, Леонид Еленин создал трехмерную модель его орбиты. Точкой в центре синей сферы изображена Земля, сама синяя сфера — это земная сфера Хилла, зеленая и частично красная линия — траектория астероида в период максимального сближения с Землей. На модели отчетливо видно, что траектория астероида проходит близко, но все же за пределами сферы Хилла Земли, ни разу в нее не проникая. Это исключает возможность того, что астероид будет захвачен земной гравитацией.

Та же модель демонстрирует, что траектория астероида не замкнута. То есть и второе условие, которое могло бы позволить астероиду стать спутником Земли или «второй Луной», не выполняется.

Из этого Леонид Еленин делает однозначный вывод, что ни о какой временной «второй Луне» в данном случае речи не идет. «Как вы видите, Земле удалось погасить скорость астероида, но это случилось уже вне сферы ее гравитационного влияния, и астероид в итоге утянуло Солнце, так как его сфера Хилла простирается до внешних границ облака Оорта», — говорит наш собеседник. 

Специалисты отмечают, что астероид 2024 PT5 далеко не первое космическое тело, которое причислялось к временным спутникам Земли, или квазиспутникам. Таковыми считаются 1991 VG — околоземный астероид, временно захваченный Землей после его открытия в 1991 году; 2006 RH120 — первый временный спутник Земли, открытый в 2006 году; 2020 CD3 — временный спутник Земли, обнаруженный в 2020 году; 2022 NX1 — еще один временный спутник Земли, обнаруженный в 2022 году; 2020 SO — предполагаемый объект, сближающийся с Землей, впоследствии идентифицированный как ракета-носитель миссии Surveyor 2. «Квазиспутники — это астероиды, элементы орбит которых схожи с земными, — пояснил “Стимулу” Николай Железнов, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Института прикладной астрономии РАН. — Относительно Земли они описывают подковообразную орбиту. Периодически в своем движении вокруг Солнца они сближаются с Землей, в силу большого наклона орбиты под воздействием гравитации Земли начинают описывать спирали вокруг нашей планеты и на какое-то время становятся как бы спутниками Земли. На одном из витков сближаются максимально близко, разгоняются в силу гравитации и улетают до следующего сближения с Землей. Этот интервал может составлять десятки тысяч лет». Николай Железнов отметил, что еще десять лет назад были известны только пять квазиспутников Земли. «Сейчас, когда оптические средства позволяют видеть метровые тела, таких тел стало гораздо больше», — сказал он.

На схеме показан блеск некоторых объектов и проницающая способность как невоорженного глаза так и телескопов. Шкала звездных величин, или блеска, нелинейна. За каждые пять значений звездной величины световой поток изменяется в 100 раз. Увеличение звездной величины на единицу означает уменьшение светового потока 2,5 раза

Л. Еленин

Ажиотаж вокруг невидимки

История со «второй Луной» взбудоражила людей, начался вал публикаций в СМИ, тема зазвучала едва ли не из «каждого утюга». Но смогут ли увидеть 2024 PT5 рядовые наблюдатели?

Луна — объект довольно яркий, второй после Солнца для наблюдателя с Земли. Сопоставимо ли по блеску космическое тело, которое в СМИ называют «второй Луной» или «мини-Луной»? «Во временном интервале чуть меньше двух месяцев, пока астероид 2024 PT5 будет находиться на геоцентрической орбите, его визуальный блеск будет составлять от 22,3 до 22,7 звездной величины, а значит, он будет доступен для наблюдений телескопам с диаметром зеркала от полутора-двух метров. Если у вас такой есть, то да, вы сможете сфотографировать этот объект, иначе никак, — говорит Леонид Еленин. — Вторая Луна не взойдет».