Макарычев С

Малые тела Солнечной системы

Кометы

Первым стал исследовать кометы датский астроном Тихо Браге, а затем его ученик, немецкий ученый И. Кеплер. Первым, кто предположил, что кометы – члены Солнечной системы, был Э. Галлей (1656-1742), он первым доказал периодичность движения комет. Общее число комет в Солнечной системе более десятков миллиардов, т.е. она окружена облаками комет, ежегодно наблюдается 15-20 комет (рис. 45).

Рис. 45. Комета Хейла-Боппа

Кометы – малые тела Солнечной системы, обычно размером в несколько километров, состоящие главным образом из летучих веществ (льдов). Их орбиты имеют большой эксцентриситет, как правило, с перигелием в пределах орбит внутренних планет и афелием далеко за Плутоном. Когда комета входит во внутреннюю область Солнечной системы и приближается к Солнцу, ее ледяная поверхность начинает испаряться и ионизироваться, создавая кому: длинное облако из газа и пыли, часто видимое невооруженным глазом. Газы захватывают пыль и вместе с ней образуют голову кометы и хвост, достигающий сотен миллионов километров. Иногда образуется несколько хвостов. Потоки электрических частиц, исходящих от Солнца, вызывают свечение разряженного газа в хвостах комет.

Короткопериодические кометы имеют период меньше 200 лет. Период же долгопериодических комет может равняться тысячам лет.

Кентавры

Кентавры – ледяные кометоподобные объекты с большой полуосью, большей, чем у Юпитера, и меньшей, чем у Нептуна. У крупнейшего из известных кентавров Харикло диаметр приблизительно равен 250 км.

Транснептуновые объекты

Пространство за Нептуном, или «регион транстнептуновых объектов», все еще в значительной степени не исследовано. Предположительно, оно содержит только малые тела, состоящие главным образом из камней и льда.

Пояс Койпера

Пояс Койпера – область реликтов времен образования Солнечной системы, являющийся большим поясом осколков, подобным поясу астероидов, но состоящий в основном из льда. Он простирается между 30 и 55 а.е. от Солнца. Составлен главным образом малыми телами Солнечной системы. По оценкам, более 100 000 объектов пояса Койпера имеют диаметр больше 50 км, но полная масса пояса равна только одной десятой или даже сотой массы Земли. Многие объекты пояса обладают множественными спутниками, и большинство объектов орбиты располагаются вне плоскости эклиптики. Пояс Койпера разделен на «классический» пояс и резонансы. Резонансы – транснептуновые объекты, чья орбита создает орбитальный резонанс с орбитой Нептуна. Классические объекты пояса Койпера не находятся с Нептуном в орбитальном резонансе и простираются примерно от 39,4 до 47,7 а.е.

Планеты-карлики

23 августа 2006 г. Международный астрономический союз выделил еще одну категорию планет солнечной системы – планеты-карлики. Карликовая планета – небесное тело, обращающееся по орбите вокруг Солнца, которое достаточно массивно, чтобы под действием собственных сил гравитации поддержать близкую к округлой форму, но которое не очистило пространство своей орбиты от планетозималий и не является спутником планеты. По этому определению у Солнечной системы имеется пять признанных карликовых планет: Церера (находится в поясе астероидов), Плутон, Хаумеа, Макемаке и Эрида. В будущем другие объекты могут быть классифицированы как карликовые планеты, например, Седна, Орк и Квавар, Варун. Эти объекты находятся в поясе Койпера, в пространстве за Нептуном.

Плутон

Плутон – карликовая планета, крупнейший известный объект пояса Койпера (рис. 46).

Плутон открыт К. Томбо (1906-1997) в 1930 г. Он очень медленно (за 247,7 года) совершает оборот по орбите, которая имеет небольшой (17⁰) наклон к плоскости эклиптики и вытянута настолько, что в перигелии Плутон подходит к Солнцу на более короткое расстояние, чем Нептун.

Рис. 46. Плутон

Плутон не относится ни к твердым, ни к газообразным планетам. По признакам, наблюдаемым с Земли, эта планета похожа на гигантское ледяное тело. Поверхность Плутона покрыта замерзшим метаном, а тонкая атмосфера периодически превращается в метановый снег. Вполне возможно, что Плутон представляет собой реликтовую часть материала, из которого образовалась наша Солнечная система.

Плотность Плутона больше плотности других внешних планет Солнечной системы. Поэтому ученые предполагают, что он либо образовался в другом месте Солнечной системы и в результате катастрофических возмущений орбиты занял современное положение, либо сформировался в иной планетной системе и лишь впоследствии был «захвачен» Солнцем. Все планеты Солнечной системы движутся в одном направлении, в единой плоскости, а Плутон составляет исключение. Движение его осуществляется в противоположном направлении.

Атмосфера Плутона весьма разряжена и состоит из газообразного метана с возможной примесью инертных газов. Масса его составляет 1,7% массы Земли.

Неясна ситуация с наибольшим спутником Плутона – Хароном. Продолжит ли он классифицироваться как спутник Плутона или будет переклассифицирован в карликовую планету. Поскольку центр масс системы Плутон – Харон находится вне их поверхностей, они должны рассмаитриваться в качестве двойной планетарной системы. Два меньших спутника – Никра и Гидра обращаются вокруг Плутона и Харона.

Хаумеа

Хаумеа – карликовая планета, хотя и меньше Плутона, но крупнейший из известных классических объектов пояса Койпера. Хаумеа имеет сильно вытянутую форму и период вращения вокруг своей оси 4 ч. Два спутника и еще по крайней мере восемь транснептуновых объектов являются частью семейства Хаумеа, которое сформировалось миллиарды лет назад из ледяных осколков, после того как большое столкновение разрушило ледяную мантию Хаумеа. Орбита карликовой планеты обладает большим наклонением – 28⁰.

Макемаке

Макемаке получила название карликовой планеты в 2008 г. В настоящее время является вторым по видимой яркости в поясе Койпера после Плутона. У Макемаке не обнаружено спутников. Имеет диаметр от 50 до 75% диаметра Плутона, орбита наклонена на 29⁰.

Рассеянный диск

Рассеянный диск частично перекрывается с поясом Койпера, но простирается намного далее за его пределы и, как предполагают, является источником короткопериодичных комет. Многие объекты рассеянного диска имеют перигелий в пределах пояса Койпера, но их афелий может простираться до 150 а.е. от Солнца. Орбиты объектов весьма наклонены к поясу эклиптики и часто почти перпендикулярны ему.

Эрида

Эрида (68 а.е. в среднем) – крупнейший объект рассеянного диска (рис. 47). Она является наибольшей из известных карликовых планет, на 5% больше, чем Плутон и имеет предполагаемый диаметр 2400 км. У Эриды имеется один спутник – Дисномия. Орбита сильно вытянута с перигелием 38,2 а.е. и афелием 97,6 а.е., сильно наклонена к плоскости эклиптики на 44,177⁰.

Отдаленные области

Рис. 47. Эрида

Вопрос о том, где именно заканчивается Солнечная система и начинается межзвездное пространство, неоднозначен. Ключевыми в их определении принимают два фактора: солнечный ветер и солнечное тяготение. Внешняя граница солнечного ветра – гелиопауза, за ней солнечный ветер и межзвездное вещество смешиваются, взаимно растворяясь. Гелиопауза находится примерно в четыре раза дальше Плутона и считается началом межзвездной среды. Область пространства, ограниченная гелиопаузой, называется гелиосферой (рис. 48).

Рис. 48. Гелиосфера

Однако предполагают, что область, в которой гравитация Солнца преобладает над галактической, – сфера Хилла, простирается в тысячу раз дальше. К отдаленным областям Солнечной системы относится облако Оорта – гипотетическое сферическое облако ледяных объектов, служащее источником долгопериодичных комет (рис. 49). В 2003 г. М. Браун открыл Седну – большой, подобный Плутону, красноватый объект с гигантской, чрезвычайно эллиптической орбитой, приблизительно от 76 а.е. в перигелии до 975 а.е. в афелии и периодом в 12 050 лет. Астрономы считают, что это первый объект новой популяции. Браун назвал эту популяцию «внутренним облаком Оорта». Седна могла бы быть признана карликовой планетой, если бы достоверно была определена ее форма.

Рис. 49. Предполагаемый вид облака Оорта

Пограничные области

Большая часть нашей Солнечной системы все еще неизвестна. По оценкам, гравитационное поле Солнца преобладает над гравитационными силами окружающих звезд на расстоянии приблизительно 2 световых лет (125 000 а.е.). В сравнении, нижние оценки радиуса облака Оорта не размещают его дальше 50 000 а.е. Несмотря на открытия таких объектов как Седна, область между поясом Койпера и облаком Оорта радиусом в десятки тысяч а.е. все еще практически не исследована. Также продолжается изучение области между Меркурием и Солнцем.

Содержание