Сценарии будущего Вселенной - Прошлое и будущее Вселенной

Любопытно знать не только далекое прошлое Вселенной, но и ее далекое будущее. Тем более что это будущее не менее поразительно, чем ее прошлое. Теоретическое моделирование будущего Вселенной существенно различается в "открытых" и "закрытой" ее моделях.

"Закрытая" модель предполагает, что в будущем расширение Вселенной сменится сжатием. Исходя из общей массы Вселенной 1052 т, можно предположить, что примерно через 30 млрд. лет она начнет сжиматься и через 50 млрд. лет вновь вернется в сингулярное состояние. Полный цикл расширения и сжатия Вселенной составляет примерно 100 млрд. лет. Таким образом, Вселенная может быть представлена как грандиозная осциллирующая система, испытывающая множество эволюционных циклов. При переходе от одного цикла к другому некоторые общие параметры Вселенной (Метагалактики), ее законы могут изменяться.

Совершенно иначе предстает будущее Вселенной в "открытых" в бесконечность космологических моделях, которые, по сути, представляют собой сценарии "тепловой смерти" Вселенной. В соответствии с ними уже через 1014 Лет многие звезды остынут, что достаточно быстро (через 1015 Лет) приведет к тому, что планеты начнут отрываться от своих звезд, а звезды покидать свои галактики. Примерно через 1019 Лет большая часть звезд покинут свои галактики и постепенно превратятся в черные карлики. Центральные области галактик коллапсируют, образуя черные дыры. Таким образом, галактики прекращают свое существование.

Солнечная система.

Солнечная система - Планетная система, включающая в себя центральную Звезду - Солнце - и все естественные Космические объекты, обращающиеся вокруг Солнца. Она сформировалась путем Гравитационного сжатия газопылевого облака примерно 4,57 млрд. лет назад.

Большая часть массы объектов Солнечной системы приходится на Солнце; остальная часть содержится в восьми относительно уединенных Планетах, имеющих почти круговые орбиты и располагающихся в пределах почти плоского диска - плоскости Эклиптики.

Четыре меньшие внутренние планеты - Меркурий, Венера, Земля и Марс (также называемые Планетами земной группы) - состоят в основном из Силикатов и Металлов. Четыре внешние планеты - Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун (также называемые Газовыми гигантами) - намного более массивны, чем Планеты земной группы. Крупнейшие планеты Солнечной системы, Юпитер и Сатурн, состоят главным образом из Водорода и Гелия; внешние, меньшие Уран и Нептун, помимо водорода и гелия, содержат в своем составе Метан и Угарный газ. Такие планеты выделяются в отдельный класс "Ледяных гигантов". Шесть планет из восьми и три Карликовые планеты имеют естественные Спутники. Каждая из внешних планет окружена Кольцами пыли и других частиц. В Солнечной системе существуют две области, заполненные Малыми телами. Пояс астероидов, находящийся между Марсом и Юпитером, сходен по составу с планетами земной группы, поскольку состоит из силикатов и металлов. Крупнейшими объектами пояса астероидов являются Карликовая планета Церера, Паллада, Веста и Гигея. За орбитой Нептуна располагаются Транснептуновые объекты, состоящие из замерзшей Воды, Аммиака и Метана, крупнейшими из которых являются Плутон, Седна, Хаумеа, Макемаке, Квавар, Орк и Эрида. В Солнечной системе существуют и другие популяции малых тел, такие как планетные Квазиспутники и Троянцы, Околоземные астероиды, Кентавры, Дамоклоиды, а также перемещающиеся по системе Кометы, Метеороиды и Космическая пыль. Солнечный ветер (поток Плазмы от Солнца) создает пузырь в Межзвездной среде, называемый Гелиосферой, который простирается до края Рассеянного диска. Гипотетическое Облако Оорта, служащее источником долгопериодических комет, может простираться на расстояние примерно в тысячу раз дальше гелиосферы. Центральным объектом Солнечной системы является Солнце - Звезда главной последовательности Спектрального класса G2V, Желтый карлик. В Солнце сосредоточена подавляющая часть всей массы системы (около 99,866%), оно удерживает своим тяготением планеты и прочие тела, принадлежащие к Солнечной системе. Четыре крупнейших объекта - Газовые гиганты - составляют 99% оставшейся массы (при этом большая часть приходится на Юпитер и Сатурн - около 90%). Большинство крупных объектов, обращающихся вокруг Солнца, движутся практически в одной плоскости, называемой Плоскостью эклиптики. В то же время кометы и объекты пояса Койпера часто обладают большими углами наклона к этой плоскости. Все планеты и большинство других объектов обращаются вокруг Солнца в одном направлении с вращением Солнца (против часовой стрелки, если смотреть со стороны северного полюса Солнца). Есть исключения, такие как Комета Галлея. Самой большой Угловой скоростью обладает Меркурий - он успевает совершить полный оборот вокруг Солнца всего за 88 земных суток. А для самой удаленной планеты - Нептуна - период обращения составляет 165 земных лет. Большая часть планет вращается вокруг своей оси в ту же сторону, что и обращается вокруг Солнца. Исключения составляют Венера и Уран, причем Уран вращается практически "лежа на боку" (наклон оси около 90°). Для наглядной демонстрации вращения используется специальный прибор - Теллурий. Орбиты объектов вокруг Солнца описываются Законами Кеплера. Согласно им, каждый объект обращается по Эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце. У более близких к Солнцу объектов (с меньшей Большой полуосью) больше угловая скорость вращения, поэтому короче период обращения (Год). На эллиптической орбите расстояние объекта от Солнца изменяется в течение его года. Ближайшая к Солнцу точка орбиты объекта называется Перигелий, наиболее удаленная - Афелий. Каждый объект движется быстрее всего в своем перигелии и медленнее всего в афелии. Орбиты планет близки к кругу, но многие кометы, астероиды и объекты пояса Койпера имеют сильно вытянутые эллиптические орбиты. Большинство планет Солнечной системы обладают собственными подчиненными системами. Многие окружены Спутниками, некоторые из спутников по размеру превосходят Меркурий. Большинство крупных спутников находятся в синхронном вращении, одна их сторона постоянно обращена к планете. Четыре крупнейшие планеты - Газовые гиганты - обладают также Кольцами, тонкими полосами крошечных частиц, обращающимися по очень близким орбитам практически в унисон. Солнце - звезда Солнечной системы и ее главный компонент. Его масса (332 900 масс Земли) достаточно велика для поддержания Термоядерной реакции в его недрах, при которой высвобождается большое количество энергии, излучаемой в Пространство в основном в виде Электромагнитного излучения, максимум которого приходится на диапазон длин волн 400-700 нм, соответствующий Видимому свету. По звездной классификации Солнце - типичный Желтый карлик Класса G2. Это название может ввести в заблуждение, так как по сравнению с большинством звезд в нашей Галактике Солнце - довольно большая и яркая звезда. Класс звезды определяется ее положением на Диаграмме Герцшпрунга - Рассела, которая показывает зависимость между яркостью звезд и температурой их поверхности. Обычно более горячие звезды являются более яркими. Большая часть звезд находится на так называемой Главной последовательности этой диаграммы, Солнце расположено примерно в середине этой последовательности. Более яркие и горячие, чем Солнце, звезды сравнительно редки, а более тусклые и холодные звезды (Красные карлики) встречаются часто, составляя 85% звезд в Галактике. Положение Солнца на главной последовательности показывает, что оно еще не исчерпало свой запас водорода для ядерного синтеза и находится примерно в середине своей эволюции. Сейчас Солнце постепенно становится более ярким, на более ранних стадиях развития его яркость составляла лишь 70% от сегодняшней. Солнце - звезда I типа Звездного населения, оно образовалось на сравнительно поздней ступени развития Вселенной и поэтому характеризуется большим содержанием элементов тяжелее Водорода и Гелия (в астрономии принято называть такие элементы "Металлами"), чем более старые звезды II типа. Элементы более тяжелые, чем водород и гелий, формируются в ядрах первых звезд, поэтому, прежде чем Вселенная могла быть обогащена этими элементами, должно было пройти первое поколение звезд. Самые старые звезды содержат мало металлов, а более молодые звезды содержат их больше. Предполагается, что высокая металличность была крайне важна для образования у Солнца Планетной системы, потому что планеты формируются Аккрецией "металлов". Наряду со Светом, Солнце излучает непрерывный поток заряженных частиц (плазмы), известный как Солнечный ветер. Этот поток частиц распространяется со скоростью примерно 1,5 млн км в час, наполняя околосолнечную область и создавая у Солнца некий аналог планетарной атмосферы (гелиосферу). Она известна как Межпланетная среда. Проявления активности на поверхности Солнца, такие как Солнечные вспышки и Корональные выбросы массы, возмущают гелиосферу, порождая Космическую погоду. Крупнейшая структура в пределах гелиосферы - Гелиосферный токовый слой; спиральная поверхность, созданная воздействием вращающегося магнитного поля Солнца на межпланетную среду. Магнитное поле Земли мешает солнечному ветру сорвать Атмосферу Земли. Венера и Марс не имеют магнитного поля, и в результате солнечный ветер постепенно сдувает их атмосферы в космос. Корональные выбросы массы и подобные явления изменяют магнитное поле и выносят огромное количество вещества с поверхности Солнца - порядка 109-1010 тонн в час. Взаимодействуя с магнитным полем Земли, это вещество попадает преимущественно в верхние приполярные слои атмосферы Земли, где от такого взаимодействия возникают Полярные сияния, наиболее часто наблюдаемые около Магнитных полюсов. Космические лучи происходят извне Солнечной системы. Гелиосфера и, в меньшей степени, планетарные магнитные поля частично защищают Солнечную систему от внешних воздействий. Как плотность космических лучей в Межзвездной среде, так и сила магнитного поля Солнца изменяются с течением времени, таким образом, уровень космического излучения в Солнечной системе непостоянен, хотя величина отклонений достоверно неизвестна. Межпланетная среда является местом формирования, по крайней мере, двух дископодобных областей Космической пыли. Первая, зодиакальное пылевое облако, находится во внутренней части Солнечной системы и является причиной, по которой возникает Зодиакальный свет. Вероятно, она возникла из-за столкновений в пределах пояса астероидов, вызванных взаимодействиями с планетами. Вторая область возникла после подобных столкновений между объектами в пределах пояса Койпера. Внутренняя часть солнечной системы включает планеты земной группы и астероиды. Состоящие главным образом из Силикатов и металлов, объекты внутренней области относительно близки к Солнцу, это самая малая часть системы - ее радиус меньше, чем расстояние между орбитами Юпитера и Сатурна.

Планеты земной группы. Слева направо: Меркурий, Венера, Земля и Марс. Четыре внутренние планеты состоят преимущественно из тяжелых элементов, имеют малое количество (0-2) Спутников, у них отсутствуют Кольца. В значительной степени они состоят из тугоплавких минералов, таких как силикаты, которые формируют их Мантию и Кору; и металлов, таких как Железо и Никель, которые формируют их Ядро. У трех внутренних планет - Венеры, Земли и Марса - имеется Атмосфера; у всех есть Ударные кратеры и Тектонические детали рельефа, такие как Рифтовые впадины и Вулканы.

Меркурий

Меркурий является ближайшей планетой к Солнцу и наименьшей планетой системы (0,055 массы Земли). У Меркурия нет спутников. Характерными деталями рельефа его поверхности, помимо ударных кратеров, являются многочисленные лопастевидные уступы, простирающиеся на сотни километров. Считается, что они возникли в результате приливных деформаций на раннем этапе истории планеты во время, когда периоды обращения Меркурия вокруг оси и вокруг Солнца не вошли в резонанс. Меркурий имеет крайне разреженную атмосферу, она состоит из атомов, "выбитых" с поверхности планеты солнечным ветром. Относительно большое железное ядро Меркурия и его тонкая кора еще не получили удовлетворительного объяснения. Имеется гипотеза, предполагающая, что внешние слои планеты, состоящие из легких элементов, были сорваны в результате гигантского столкновения, которое уменьшило размеры планеты, а также предотвратило полное поглощение Меркурия молодым Солнцем.

Венера

Венера близка по размеру к Земле (0,815 земной массы) и, как и Земля, имеет толстую силикатную оболочку вокруг железного ядра и атмосферу. Имеются также свидетельства ее внутренней геологической активности. Однако количество воды на Венере гораздо меньше земного, а ее атмосфера в девяносто раз плотнее. У Венеры нет спутников. Это самая горячая планета нашей системы, температура ее поверхности превышает 400°C. Наиболее вероятной причиной столь высокой температуры является Парниковый эффект, возникающий из-за плотной атмосферы, богатой углекислым газом. Явных признаков современной геологической активности на Венере не обнаружено, но, так как у нее нет магнитного поля, которое предотвратило бы истощение ее плотной атмосферы, это позволяет допустить, что ее атмосфера регулярно пополняется вулканическими извержениями.

Земля

Земля является крупнейшей и самой плотной из внутренних планет. У Земли наблюдается Тектоника плит. Вопрос о наличии жизни где-либо, кроме Земли, остается открытым. Однако среди планет земной группы Земля является уникальной (прежде всего - Гидросферой). Атмосфера Земли радикально отличается от атмосфер других планет - она содержит свободный Кислород. У Земли есть один естественный спутник - Луна, единственный большой спутник планет земной группы Солнечной системы.

Марс

Марс меньше Земли и Венеры (0,107 массы Земли). Он обладает атмосферой, состоящей главным образом из Углекислого газа, с поверхностным давлением 6,1 Мбар (0,6% от земного). На его поверхности есть вулканы, самый большой из которых, Олимп, превышает размерами все земные вулканы, достигая высоты 21,2 км. Рифтовые впадины (Долины Маринер) наряду с вулканами свидетельствуют о былой геологической активности, которая, по некоторым данным, продолжалась даже в течение последних 2 млн. лет. Красный цвет поверхности Марса вызван большим количеством Оксида железа в его грунте. У планеты есть два спутника - Фобос и Деймос. Предполагается, что они являются захваченными астероидами.

Пояс астероидов

Астероиды - самые распространенные Малые тела Солнечной системы. Пояс астероидов занимает орбиту между Марсом и Юпитером. Полагают, что это остатки формирования Солнечной системы, которые были не в состоянии объединиться в крупное тело из-за гравитационных возмущений Юпитера. Размеры астероидов варьируются от нескольких метров до сотен километров. Все астероиды классифицированы как Малые тела Солнечной системы, но некоторые тела, в настоящее время классифицированные как астероиды, например, Веста и Гигея, могут быть переклассифицированы как карликовые планеты, если будет показано, что они поддерживают Гидростатическое равновесие. Пояс содержит десятки тысяч, возможно, миллионы объектов больше одного километра в диаметре. Несмотря на это, общая масса астероидов пояса вряд ли больше одной тысячной массы Земли. Небесные тела с диаметрами от 100 мкм до 10 м называют Метеороидами. Частицы еще меньше считаются Космической пылью.

Группы астероидов

Астероиды объединяют в группы и семейства на основе характеристик их орбит. Спутники астероидов - астероиды, обращающиеся по орбите вокруг других астероидов. Они не так ясно определяются как спутники планет, будучи иногда почти столь же большими, как их компаньон. Пояс астероидов также содержит кометы основного пояса астероидов, которые, возможно, были источником воды на Земле. Троянские астероиды расположены в точках Лагранжа L4 и L5 Юпитера (гравитационно устойчивые регионы влияния планеты, перемещающиеся совместно с ней по ее орбите); термин "троянцы" также используется для астероидов, находящихся в точках Лагранжа любых других планет или спутников (кроме троянцев Юпитера, известны троянцы Нептуна, Земли, Урана и Марса). Астероиды Семейства Хильды находятся в резонансе с Юпитером 2:3, то есть делают три оборота вокруг Солнца за время двух полных оборотов Юпитера. Также во внутренней Солнечной системе имеются группы астероидов с орбитами, расположенными от Меркурия до Марса. Орбиты многих из них пересекают орбиты внутренних планет.

Церера

Церера - крупнейшее тело пояса астероидов, классифицирована как Карликовая планета, имеет диаметр немногим менее 1000 км и массу, достаточно большую, чтобы под действием собственной гравитации поддерживать сферическую форму. После открытия Цереру классифицировали как планету, однако поскольку дальнейшие наблюдения привели к обнаружению поблизости от Цереры ряда астероидов, в 1850-х ее отнесли к астероидам. Повторно она была классифицирована как карликовая планета в 2006 году.

Внешняя область Солнечной системы

Внешняя область Солнечной системы является местом нахождения газовых гигантов и их спутников. Орбиты многих короткопериодических комет, включая Кентавров, также проходят в этой области. Твердые объекты этой области из-за их большего расстояния от Солнца, а значит, гораздо более низкой температуры, содержат льды Воды, Аммиака и Метана.

Планеты-гиганты. Слева направо: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун

Четыре планеты-гиганта, также называемые Газовыми гигантами, все вместе содержат 99% массы вещества, обращающегося на орбитах вокруг Солнца. Юпитер и Сатурн преимущественно состоят из водорода и гелия; Уран и Нептун обладают большим содержанием льда в их составе. Некоторые астрономы из-за этого классифицируют их в собственной категории - "ледяные гиганты". У всех четырех газовых гигантов имеются Кольца, хотя только кольцевая система Сатурна легко наблюдается с Земли.

Юпитер

Юпитер обладает массой в 318 раз больше земной, и в 2,5 раза массивнее всех остальных планет, вместе взятых. Он состоит главным образом из Водорода и Гелия. Высокая внутренняя температура Юпитера вызывает множество полупостоянных вихревых структур в его атмосфере, таких как полосы облаков и Большое красное пятно. У Юпитера имеется 67 спутников. Четыре крупнейших - Ганимед, Каллисто, Ио и Европа - схожи с планетами земной группы такими явлениями, как вулканическая активность и внутренний нагрев. Ганимед крупнейший спутник в Солнечной системе, превосходит по размеру Меркурий.

Сатурн

Сатурн, известный своей обширной Системой колец, имеет несколько схожие с Юпитером структуру атмосферы и магнитосферы. Хотя размер Сатурна составляет 60% юпитерианского, масса (95 масс Земли) - меньше трети юпитерианской; таким образом, Сатурн - наименее плотная планета Солнечной системы (его средняя плотность сравнима с плотностью воды). У Сатурна имеется 62 подтвержденных спутника; два из них - Титан и Энцелад - проявляют признаки геологической активности. Активность эта, однако, не схожа с земной, поскольку в значительной степени обусловлена Активностью льда. Титан, превосходящий размерами Меркурий, - единственный спутник в Солнечной системе с существенной атмосферой.

Уран

Уран с массой в 14 раз больше, чем у Земли, является самой легкой из внешних планет. Уникальным среди других планет его делает то, что он вращается "лежа на боку": Наклон оси его вращения к плоскости Эклиптики равен примерно 98°. Если другие планеты можно сравнить с вращающимися волчками, то Уран больше похож на катящийся шар. Он имеет намного более холодное ядро, чем другие газовые гиганты, и излучает в космос очень немного тепла. У Урана открыты 27 спутников; крупнейшие - Титания, Оберон, Умбриэль, Ариэль и Миранда.

Нептун

Нептун, хотя и немного меньше Урана, более массивен (17 масс Земли) и поэтому более плотный. Он излучает больше внутреннего тепла, но не так много, как Юпитер или Сатурн. У Нептуна имеется 14 известных спутников. Крупнейший - Тритон, является геологически активным, с Гейзерами жидкого азота. Тритон - единственный крупный спутник, движущийся в обратном направлении. Также Нептун сопровождается Астероидами, называемыми Троянцы Нептуна, которые находятся с ним в Резонансе 1:1.

Кометы

Комета Хейла - Боппа

Кометы - малые тела Солнечной системы, обычно размером всего 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 с Земли невооруженным глазом. Короткопериодические кометы имеют период меньше 200 лет. Период же долгопериодических комет может равняться тысячам лет. Полагают, что источником короткопериодических служит пояс Койпера, в то время как источником долгопериодических комет, таких как Комета Хейла - Боппа, считается Облако Оорта. Многие семейства комет, такие как Околосолнечные кометы Крейца, образовались в результате распада одного тела. Некоторые кометы с гиперболическими орбитами могут быть из-за пределов Солнечной системы, но определение их точных орбит затруднено. Старые кометы, у которых большая часть их летучих веществ уже испарилась, часто классифицируют как астероиды.

Кентавры (астероиды)

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. Первый обнаруженный кентавр, Хирон, также классифицирован как комета (95P), из-за того что по мере приближения к Солнцу у него возникает кома, как и у комет.

Транснептуновые объекты

Пространство за Нептуном, или "регион транснептуновых объектов", все еще в значительной степени не исследовано. Предположительно, оно содержит только малые тела, состоящие главным образом из камней и льда. Этот регион иногда также включают во "внешнюю Солнечную систему", хотя чаще этот термин используют, чтобы обозначать пространство за поясом астероидов и до орбиты Нептуна.

Пояс Койпера

Пояс Койпера - область реликтов времен образования Солнечной системы, является большим поясом осколков, подобным поясу астероидов, но состоит в основном из льда. Составлен главным образом малыми телами Солнечной системы, но многие из крупнейших объектов пояса Койпера, такие как Квавар, Варуна и Орк, могут быть переклассифицированы в карликовые планеты после уточнения их параметров. По оценкам, более 100 000 объектов пояса Койпера имеют диаметр больше 50 км, но полная масса пояса равна только одной десятой или даже одной сотой массы Земли. Многие объекты пояса обладают множественными спутниками, и у большинства объектов орбиты располагаются вне плоскости эклиптики. Пояс Койпера может быть примерно разделен на "Классические" и Резонансные объекты (главным образом Плутино). Резонансные объекты находятся в Орбитальном резонансе с Нептуном (например, совершая два оборота на каждые три оборота Нептуна, или один на каждые два). Ближайшие к Солнцу резонансные объекты могут пересекать орбиту Нептуна.

Плутон

Плутон - Карликовая планета, крупнейший известный объект пояса Койпера. После обнаружения в 1930 году считался девятой планетой; положение изменилось в 2006 году с принятием формального определения планеты. Неясна ситуация с крупнейшим 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 могут рассматриваться в качестве двойной планетной системы. Четыре меньших спутника - Никта, Гидра, Кербер и Стикс - обращаются вокруг Плутона и Харона. Плутон находится с Нептуном в орбитальном резонансе 3:2 - на каждые три оборота Нептуна вокруг Солнца приходится два оборота Плутона, весь цикл занимает 500 лет. Объекты пояса Койпера, чьи орбиты обладают таким же резонансом, называют Плутино.

Хаумеа

Хаумеа - карликовая планета, хоть и меньше Плутона, крупнейший из известных Классических объектов пояса Койпера (не находящихся в подтвержденном резонансе с Нептуном). Хаумеа имеет сильно вытянутую форму и период вращения вокруг своей оси около 4 часов. Два спутника и еще по крайней мере восемь транснептуновых объектов являются частью семейства Хаумеа, которое сформировалась миллиарды лет назад из ледяных осколков, после того как большое столкновение разрушило ледяную мантию Хаумеа. Орбита карликовой планеты обладает большим наклонением - 28°.

Макемаке

Макемаке - первоначально обозначался как 2005 FY9, в 2008 году получил имя и был объявлен карликовой планетой. В настоящее время является вторым по видимой яркости в поясе Койпера после Плутона. У Макемаке пока не обнаружено спутников. Имеет диаметр от 50 до 75% диаметра Плутона, орбита наклонена на 29°, Эксцентриситет около 0,16.

Сравнительные размеры крупнейших ТНО и Земли

Рассеянный диск

Рассеянный диск частично перекрывается с поясом Койпера, но простирается намного далее за его пределы и, как предполагают, является источником короткопериодических комет. Предполагают, что объекты рассеянного диска были выброшены на беспорядочные орбиты гравитационным влиянием Нептуна в период его миграции на ранней стадии формирования Солнечной системы: одна из концепций базируется на предположении о том, что Нептун и Уран сформировались ближе к Солнцу, чем они есть сейчас, а затем переместились на свои современные орбиты. Орбиты объектов также весьма наклонены к поясу эклиптики и часто почти перпендикулярны ему. Некоторые астрономы полагают, что рассеянный диск - это область пояса Койпера, и описывают объекты рассеянного диска как "рассеянные объекты пояса Койпера". Некоторые же астрономы также классифицируют кентавры как рассеянные внутрь объекты пояса Койпера, наряду с рассеянными наружу объектами рассеянного диска.

Эрида

Эрида - крупнейший известный объект рассеянного диска. Так как ее диаметр первоначально был оценен в 2400 км, то есть по крайней мере на 5% больше, чем у Плутона, то ее открытие породило споры о том, что именно следует называть планетой. Она является одной из крупнейших известных карликовых планет. У Эриды имеется один спутник - Дисномия. Как и у Плутона, ее орбита является чрезвычайно вытянутой и орбита сильно (44,177°) наклонена к плоскости эклиптики.

Отдаленные области

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. Однако предполагают, что область, в которой гравитация Солнца преобладает над галактической - Сфера Хилла, простирается в тысячу раз дальше.

Гелиосфера

Межзвездная среда в окрестностях Солнечной системы неоднородна. Наблюдения показывают, что Солнце движется со скоростью около 25 км/с сквозь Местное межзвездное облако и может покинуть его в течение следующих 10 тысяч лет. Большую роль во взаимодействии Солнечной системы с Межзвездным веществом играет Солнечный ветер. Наша планетная система существует в крайне разреженной "атмосфере" Солнечного ветра - потока заряженных частиц (в основном Водородной и Гелиевой Плазмы), с огромной скоростью истекающих из Солнечной короны. Средняя скорость солнечного ветра, наблюдаемая на Земле, составляет 450 км/с. Эта скорость превышает скорость распространения Магнитогидродинамических волн, поэтому при взаимодействии с препятствиями плазма солнечного ветра ведет себя аналогично сверхзвуковому потоку газа. По мере удаления от Солнца, плотность солнечного ветра ослабевает, и наступает момент, когда он оказывается более не в состоянии сдерживать давление межзвездного вещества. В процессе столкновения образуется несколько переходных областей. Сначала солнечный ветер тормозится, становится более плотным, теплым и Турбулентным. Момент этого перехода называется границей ударной волны (Англ. termination shock). Еще через некоторый промежуток солнечный ветер сталкивается с межзвездным веществом и окончательно останавливается. Эта граница, отделяющая межзвездную среду от вещества Солнечной системы, называется гелиопаузой. По форме она похожа на пузырь, вытянутый в противоположную движению Солнца сторону. Область пространства, ограниченная гелиопаузой, называется гелиосферой. Согласно данным аппаратов "Вояджер", ударная волна с южной стороны оказалась ближе, чем с северной (73 и 85 астрономических единиц соответственно). Точные причины этого пока неизвестны; согласно первым предположениям, асимметричность гелиопаузы может быть вызвана действием сверхслабых магнитных полей в межзвездном пространстве Галактики. По другую сторону гелиопаузы, на расстоянии порядка 230 а. е. от Солнца, вдоль Головной ударной волны (bow shock) происходит торможение с космических скоростей налетающего на Солнечную систему межзвездного вещества. Ни один космический корабль еще не вышел из гелиопаузы, таким образом, невозможно знать наверняка условия в Местном межзвездном облаке. Ожидается, что "Вояджеры" пройдут гелиопаузу приблизительно между 2014 и 2027 годами и передадут ценные данные относительно уровней излучения и солнечного ветра. Недостаточно ясно, насколько хорошо гелиосфера защищает Солнечную систему от космических лучей. Команда, финансируемая НАСА, разработала концепцию миссии "Vision Mission" - посылки зонда к границе гелиосферы. В июне 2011 года было объявлено, что благодаря исследованиям "Вояджеров" стало известно, что Магнитное поле на границе Солнечной системы имеет структуру, похожую на пену. Это происходит из-за того, что намагниченные материя и мелкие космические объекты образуют местные магнитные поля, которые можно сравнить с пузырями.

Облако Оорта

иллюстрирующий предполагаемый вид облака оорта

Рисунок, иллюстрирующий предполагаемый вид облака Оорта

Гипотетическое облако Оорта - сферическое облако ледяных объектов (вплоть до триллиона), служащее источником долгопериодических Комет. Предполагаемое расстояние до внешних границ облака Оорта от Солнца составляет от 50 000 а. е. (приблизительно 1 Световой год) до 100 000 а. е. (1,87 св. лет). Полагают, что составляющие облако объекты сформировались около Солнца и были рассеяны далеко в космос гравитационными эффектами Планет-гигантов на раннем этапе развития Солнечной системы. Объекты облака Оорта перемещаются очень медленно и могут испытывать взаимодействия, нехарактерные для внутренних объектов системы: редкие столкновения друг с другом, гравитационное воздействие проходящей рядом звезды, действие галактических Приливных сил.

Седна

Седна - большой, подобный Плутону, красноватый объект с гигантской, чрезвычайно эллиптической орбитой, от приблизительно 76 а. е. в перигелии до 975 а. е. в афелии и периодом в 12 050 лет. Майкл Браун, который открыл Седну в 2003 году, утверждает, что она не может быть частью рассеянного диска или пояса Койпера, поскольку ее перигелий слишком далек, чтобы объясняться воздействием миграции Нептуна. Браун называет эту популяцию "внутренним облаком Оорта", поскольку она, вероятно, сформировалась посредством процесса, подобного процессу формирования облака Оорта, хотя и намного ближе к Солнцу. Седна, весьма вероятно, могла бы быть признана карликовой планетой, если бы достоверно была определена ее форма.

Пограничные области

Большая часть нашей Солнечной системы все еще неизвестна. По оценкам, гравитационное поле Солнца преобладает над гравитационными силами Окружающих звезд на расстоянии приблизительно двух 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. и тем более само облако Оорта и то, что может находиться за ним, все еще практически не исследованы. Также продолжается изучение области между Меркурием и Солнцем.

Похожие статьи




Сценарии будущего Вселенной - Прошлое и будущее Вселенной

Предыдущая | Следующая