Щели Кирквуда или Кирквуда люки — это определённые области в поясе астероидов, которые создаются резонансным влиянием Юпитера. В этих областях астероиды практически отсутствуют[1].
Дело в том, что астероиды «предпочитают» пореже встречаться с Юпитером, избегая тех орбит, на которых такие сближения могут происходить регулярно. Астероиды не могут длительное время существовать на таких орбитах, так как из-за гравитационного влияния Юпитера эти орбиты становятся нестабильными. В результате некоторые области пояса астероидов почти не заполнены — это так называемые щели или люки Кирквуда. А в других областях количество астероидов, наоборот, резко возрастает.
Избегая встреч с Юпитером, некоторые астероиды движутся в резонансе с ним, сохраняя свои орбитальные периоды в простом соотношении с периодом обращения планеты-гиганта. Простейшим случаем такого резонанса с соотношением периодов 1:1 и являются «троянцы».
Эти промежутки впервые заметил в 1866 году американский астроном Дэниел Кирквуд, который обнаружил существование щелей в распределении периодов обращения астероидов и больших полуосей их орбит[2]. Кирквуд установил, что астероиды избегают тех периодов, которые находятся в простом целочисленном соотношении[3] с периодом обращения Юпитера вокруг Солнца, например, 2:1, 3:1, 5:2 и т. п. Под действием гравитационного влияния Юпитера астероиды изменяют орбиту и выбрасываются из этой области пространства[4].
Так, например, есть очень мало астероидов с большой полуосью 2,5 а. е. и периодом 3,95 года, у них на три оборота вокруг Солнца приходится один оборот Юпитера. Соответственно резонанс с Юпитером будет составлять 3:1. Такой астероид будет сближаться с Юпитером на минимально возможное расстояние гораздо чаще, чем другие астероиды, находящиеся на обычных не резонансных орбитах, а именно через каждые 3 оборота. Вследствие этого, он будет регулярно испытывать на себе сильное гравитационное воздействие этой планеты, из-за чего эксцентриситет орбиты резонансных астероидов под действием гравитации планеты-гиганта будет постепенно возрастать, причём гораздо быстрее, чем у других астероидов, в результате чего астероид в конце концов выбрасывается с такой орбиты и переходит на более стабильную[5]. Этот процесс может протекать заметно интенсивнее в моменты противостояний Юпитера и Сатурна[6].
Более слабые резонансы, при которых сближения происходят менее часто, приводят к постепенному уменьшению количества астероидов, начиная с наиболее мелких. Максимальные же концентрации астероидов (пик на гистограмме) зачастую соответствуют орбитам, на которых обращаются некоторые крупные астероидные семейства.