Исследуем Солнечную систему

Как люди представляют себе Солнечную систему? Это Солнце, восемь планет, их спутники и пояс астероидов. Но так ли на это самом деле? И что находится в поясе астероидов? Если Плутон — не планета, то что? Что находится за Плутоном? И что ещё есть в Солнечной системе? Разбираем сегодня эти вопросы.

Плутон

Начнём с Плутона. Его открыли в 1930 году, и какое-то время он считался планетой, но спустя 76 лет Международный астрономический союз (МАС) перевёл его в ранг планет-карликов. Но на этом его приключения не закончились. В 1978 году был открыт его главный спутник — Харон и он считался спутником Плутона, но теперь считают, что это двойная планета, поскольку общий центр тяжести расположен вне главной планеты. Думаю, более понятно будет по следующему изображению.

Система Плутон-Харон в реальных пропорциях

Плутон

Харон

Как могла образоваться эта система из двух планет? Есть две самые распространение гипотезы. Некоторые ученые считают, что планеты образовались в поясе Койпера и уже оттуда были вырваны гравитацией планет-гигантов. По другой гипотезе предполагается, что система образовалась после столкновения уже прото-Плутона с прото-Хароном. Из выброшенных обломков и образовались нынешние спутники.

Образование Харона. Вероятно, в ранней Солнечной системе прото-Харон столкнулся с прото-Плутоном, образовав осколки. Считается, что из этих осколков сформировались четыре малых спутника Плутона

У Плутона есть ещё несколько спутников: Стикс, Никта, Кербер, Гидра. Теоретические расчёты также показывают, что у Плутона может быть ещё больше спутников.

Карликовые планеты

Если Плутон карликовая планета, есть ли ещё такие планеты в Солнечной системе? Да, есть: Международным астрономическим союзом официально признаны пять карликовых планет — самый большой известный астероид Церера и транснептуновые объекты Макемаке, Плутон, Хаумеа и Эрида.

Карликовые планеты

О Плутоне мы уже говорили, поэтому начнем с планеты Эрида, которая идёт следующей по размеру. До 2006 года она претендовала на статус десятой планеты, но, так как 24 августа 2006 года было утверждено определение классической планеты, которому Эрида, не соответствовала, ей присвоили статус карликовой планеты. У планеты есть спутник — Дисномия.

Третья по величине карликовая планета — Макемаке, является транснептуновым объектом. На орбите у планеты не обнаружено ни одного спутника, и это отличает её от других крупных транснептуновых объектов, которые обладают хотя бы одним спутником.

Хаумеа — четвёртая по размеру карликовая планета Солнечной системы. Также как Плутон и Макемаке является транснептуновым объектом. Обладает сильно вытянутой формой. У планеты обнаружено два спутника — Намака и Хииака. На поверхности Хииаки предположительно находится большое количество чистого водяного льда, что редкость для объектов пояса Койпера.

Самая маленькая из карликовых планет Солнечной системы, но самая интересная — это Церера. Является самой близкой к Земле карликовой планетой и расположена она не в поясе Койпера, а в поясе астероидов. Какое-то время она рассматривалась как полноценная планета Солнечной системы и, хоть в 1802 году она была классифицирована как астероид, ещё несколько десятилетий продолжала считаться планетой. На всё той же встрече 24 августа 2006 года МАС присвоил ей статус карликовой планеты. Спутников у неё нет, хотя встречаются и астероиды со спутниками.

В 2014 году с помощью телескопа «Гершель» вокруг Цереры были обнаружены сгустки водяного пара. Так она стала четвёртым телом в Солнечной системе, на котором зафиксирована водная активность. До этого такая активность была только на Земле, Европе (спутник Юпитера) и Энцеладе (спутник Сатурна).

Ещё одним претендентом на статус карликовой планеты была Седна и, хоть МАС не присвоил ей этот статус, достаточно много ученых считают её таковой. По размеру она больше чем Церера. Седна — транснептуновый объект, который является одним из самых удалённых известных объектов Солнечной системы, за исключением долгопериодических комет.

Седна. Художественное изображение NASA. Правильно отображены её большая удалённость от Солнца и красный цвет поверхности

Орбита Седны (красная) в сравнении с орбитами Юпитера (оранжевая), Сатурна (жёлтая), Урана (зелёная), Нептуна (синяя) и Плутона (сиреневая)

Почему эти планеты называют карликовыми? Основным различием является то, что карликовая планета своей гравитацией не может расчистить свою орбиту от других тел.

Предполагается, что ещё сорок из известных объектов Солнечной системы принадлежат этой категории. По оценкам учёных, может быть обнаружено ещё около двухсот карликовых планет в поясе Койпера, и до двух тысяч карликовых планет за его пределами.

Транснептуновые объекты

Были уже упомянуты транснептуновые объекты, но что же это такое? Это космические тела, которые обращаются по орбите вокруг Солнца, и у которых среднее расстояние до Солнца больше чем у Нептуна.

Транснептуновые объекты образуют пояс Койпера, рассеянный диск и облако Оорта. О них поговорим чуть позже.

Первым транснептуновым объектом считается Плутон, который был открыт в 1930 году. Следующий транснептуновый объект 1992 QB₁ был открыт лишь через шестьдесят лет. К июлю 2014 года стало известно уже о 1500 транснептуновых объектах.

Мы уже говорили о самых крупных транснептуновых объектах. Они так же являются карликовыми планетами: Плутон, Эрида, Макемаке, Хаумеа. Другие крупные транснептуновые объекты являются кандидатами на получение статуса карликовой планеты: 2007 OR₁₀, Харон (спутник Плутона), Квавар, Седна, 2002 MS₄, Орк и ещё около двадцати небесных тел.

Крупнейшие транснептуновые объекты

Пояс астероидов

А где находится пояс астероидов? Он расположен между орбитами Марса и Юпитера, и в нём находится большое количество объектов всевозможных размеров. Эти объекты преимущественно имеют неправильную форму и называются астероидами или малыми планетами. Также его называют главный пояс, чтобы подчеркнуть его отличие от других подобных областей скопления небесных объектов, таких как: пояс Койпера, рассеянного диска и облака Оорта.

Пояс астероидов

Масса всех астероидов в поясе равна примерно четырём процентам массы Луны. Причём большая часть массы пояса сосредоточена в четырёх крупнейших объектах. Церера — это самое крупное и наиболее массивное тело в поясе астероидов, по своим размерам превосходящее многие крупные спутники планет-гигантов, и содержит почти треть (32 %) общей массы пояса. Вместе с тремя крупнейшими астероидами: Вестой (9 %), Палладой (7 %) и Гигеей (3 %), масса этих четырёх астероидов доходит до 51 %, то есть абсолютное большинство астероидов имеют ничтожную, по астрономическим меркам, массу.

Диаметр большинства астероидов, которых насчитывают несколько миллионов, всего пара десятков метров. Эти астероиды настолько сильно рассеяны в данной области космического пространства, что ещё не один космический аппарат, пролетавший пояс астероидов, не был поврежден ими.

К астероиду Веста и Церера в 2007 году отправили космический аппарат «Dawn», и поэтому сейчас у нас есть точные данные этих астероидов (масса, диаметр и т. д.), а также их снимки.

Анимация вращения Весты

Снимок Цереры в натуральном цвете, сделанный «Dawn» 4 мая 2015 года

Орбита Цереры

Хотя Земля значительно больше всех известных астероидов, однако столкновение с астероидом больше трёх километров в диаметре, приведёт к вымиранию человечества. Даже некрупные космические тела могут привести к непоправимым последствиям. Например, объект, который вызвал Тунгусскую катастрофу, имел размер всего 50–80 метров!

Пояс Койпера

Область Солнечной системы от орбиты Нептуна (тридцать астрономических единиц (а. е.) от Солнца) до расстояния около пятидесяти пяти а. е. от Солнца называется «Поясом Койпера». Состоит в основном из малых тел. Хотя он и похож на пояс астероидов, его масса примерно в 20–200 раз больше и примерно в двадцать раз шире. В этой области находятся четыре карликовые планеты из пяти. Внешний край пояса Койпера можно было бы назвать границей Солнечной системы, но это не так. Дальше расположено Облако Оорта.

Пояс Койпера

Облако Оорта

Границы Солнечной системы ещё плохо изучены, но уже известно, что за пределами орбиты Нептуна находятся триллионы комет и астероидов, оставшихся от формирования Солнечной системы. Район, в котором они находятся, называют облаком Оорта или «Царство комет».

Предположительно имеет сферическую форму и служит источником долгопериодических комет. Существование облака пока не подтверждено, но многие факторы косвенно указывают на его существование. Например, наблюдения за похожими планетарными системами. Также наблюдение усложняется тем, что Солнце почти не освещает объекты на таком расстоянии. Расстояние до внешней границы облака примерно один световой год, который равен 9 460 000 миллионов километров. Это четверть расстояния до ближайшей к Земле звезды после Солнца — Проксиме Центавра!

Облако Оорта

Если добраться до границы нашей Солнечной системы, то окажется, что это очень холодное и далёкое место, а Солнце будет казаться лишь маленькой яркой звездой. Стоит ли вообще изучать такие отдалённые места? Конечно, стоит. Ведь это поможет нам узнать о том, как формировалась наша Солнечная система и вообще Вселенная. Сегодня мы узнали, что Солнечная система — это не только Солнце и восемь планет, а огромная система с многочисленными объектами, которые влияют друг на друга и на нашу с вами планету!