Содержание

1 Строение Солнечной системы

Строение Солнечной системы

Благодарности и исправления

Уважаемые ютубозавры и ютубозаврихи! Сегодня мы с вами проведём вторую лекцию по астрономии, посвящённую строению Солнечной системы. В начале лекции я хотел бы поблагодарить нескольких слушателей и зрителей за ценные замечания.

Меня поправили, сказав, что центр тяжести, то есть барицентр между Землёй и Луной, находится под поверхностью Земли, а я сказал, что он находится снаружи. Это достаточно важный для небесной механики момент, вот поэтому я ещё раз вас благодарю и исправляю ошибку.

В то же время хотел бы сказать, что принципиально это ничего не меняет. Потому что если бы Луна была чуть-чуть побольше, Земля чуть-чуть поменьше и расстояние между ними было немного больше, ну этот центр находился бы над поверхностью Земли. Что бы это меняло? Я думаю, ничего. И к тому же это понимание Земли и Луны как некоторой двойной системы достаточно распространено в астрономии.

Даже какое-то время назад астрономы носились с идеей придания этой части Солнечной системы статуса двойного объекта. Ну, на самом деле с этой классификацией очень много проблем. Я говорил о том, что, допустим, центр между Юпитером и Солнцем находится за пределами Солнца, а это по логике этих классификаторов должно означать, что мы не имеем права говорить о Солнечной системе — мы должны говорить о системе двойной Солнца-Юпитер, что, согласитесь, достаточно абсурдно.

Ошибаются все, но упорствуют в своих заблуждениях только глупцы. Я буду стараться в своих заблуждениях не упорствовать. Пожалуйста, дальше меня тоже поправляйте, потому что человек — существо конечное, ему свойственно ошибаться.

Классификация крупных объектов

Давайте посмотрим на тринадцать крупных планет и спутников Солнечной системы. Вот они выстроены по ранжиру, по своему диаметру. На самом деле в Солнечной системе гораздо больше спутников. Вот здесь наверху показаны мелкие спутники — вы можете оценить их размер. Они гораздо меньше, поэтому и последние уже не являются шарообразными по форме. Их можно не рассматривать. К тому же между Плутоном и следующим спутником есть довольно большой зазор.

Плутон имеет диаметр примерно 2400 километров, а у Титании, спутника Урана, 1580 километров. Титания меньше, меньше, меньше, и уже доходит до 500 километров и так далее.

На самом деле в Солнечной системе, если не брать эти газовые гиганты, звёзды и так далее, есть король и королева.

Земля и Венера как король и королева

Король — это Земля, королева — это Венера. Масса этих двух планет гораздо больше, чем масса всех других планет, астероидов и прочих объектов классической Солнечной системы.

Сравним эти массы:

Если взять массу Земли как 100%:

Масса Венеры — 82%
Марс — 11% от массы Земли
Меркурий — 6%
Ганимед (самый большой спутник из всех спутников планет Солнечной системы) — 2,5%
Плутон — примерно 0,2%
Луна — 1,2%

Оцените, где мы живём. Земля — огромная планета, очень тяжёлая, с гигантским металлическим ядром, очень горячим ядром. Фактически мы живём на раскалённой планете, покрытой тонкой корочкой, корой.

Вероятно, это тот случай, когда размер имеет значение. Чем больше планета, тем больше вероятность, что там зародится жизнь. Во-первых, у крупных планет может возникнуть с большей вероятностью магнитное поле, которое защищает от вредного излучения. У них может быть большая атмосфера.

Атмосферы в Солнечной системе

Какие планеты в Солнечной системе имеют свою атмосферу? Давайте разберёмся.

Атмосфера есть у: Земли, Венеры, Марса и неожиданно у Титана, спутника Сатурна. И всё. Дальше — только следы газов, больше ничего нет. Атмосферы нет, естественно, нет жизни. Скорее всего.

Почему у Марса такая слабая атмосфера? Там была атмосфера достаточно большая, но она постепенно улетучивалась. Сейчас там очень-очень разреженный воздух.

Проблема заключается в массе планеты. Видимо, та масса, которая у Марса, это масса критическая. Чуточку меньше уже не даёт возможности удерживать атмосферу при нормальной температуре — при температуре «золотовласки».

С одной стороны это, конечно, печально. Планет очень много, а оказывается, что пригодных для жизни очень мало. Жизнь, как известно, до сих пор мы обнаружили только на одной стороне нашей Земли.

Но с другой стороны, посмотрите на это так. Всего две планеты похожи на Землю по массе — собственно Земля и Венера. И 50% обнаруженной жизни! Весьма вероятно, что условия, которые есть на Земле, первобытные первичные условия, они достаточно быстро вызывают возникновение жизни.

Титан как уникальный спутник

Я уже упомянул про Титан, что это довольно интересный объект. Титан — это спутник чуть меньше Марса и больше Меркурия. Там огромная атмосфера. И, извините, вот в том-то и дело, что не из метана. Она состоит практически полностью из азота.

Какая атмосфера на Земле? Она вовсе не кислородная — она кислородосодержащая. Основной газ, из которого собственно состоит атмосфера Земли, это азот. Атмосфера Земли примерно на 78% состоит из азота!

На Титане есть моря и озёра из метана. Это единственная планета или спутник Солнечной системы, где есть пейзажи, напоминающие земные пейзажи, пускай это не вода, но тем не менее для Земли это привычно и интересно. Естественно, есть много разных надежд относительно посещения этой планеты с туристическими целями — в том числе туристическими и эстетическими.

Почему такая огромная атмосфера неожиданно у Титана? Во-первых, это аномалия исключения. Есть ещё несколько планет такого же размера спутников, у них никакой атмосферы нет. Видимо, особые какие-то условия. И кроме того, на Титане очень низкая температура. А чем ниже температура, тем легче удерживать планете свою газовую оболочку.

Атомы движутся с меньшей скоростью, соответственно, им труднее разлетаться, и их легче удерживает притяжение данного небесного тела. Если бы Титан находился на орбите Земли, он бы свою атмосферу давно растерял.

Интересные спутники Юпитера

Европа

Интересной планетой является Европа, спутник Юпитера — один из четырёх галилеевских спутников. Там по всей видимости существует подлёдный океан, который покрывает всю планету. Вся планета сверху покрыта льдом. Причём этот океан состоит не из метана, а из воды, имеющей естественно плюсовую температуру. По этому поводу есть надежда, что там может существовать какая-то примитивная жизнь.

Каллисто

Интересная планета Каллисто. Она в общем-то ничем особо не примечательна, не выделяется. Единственное — она большая достаточно по размерам. Но она находится, единственная из четырёх этих спутников-гигантов Юпитера, за пределами его радиационного пояса. Поэтому она пригодна, более-менее пригодна для высадки и колонизации землян.

То есть максимально пригодной считается Марс, а следующая — Каллисто.

Расстояния и расположение планет

Расстояние в Солнечной системе лучше всего измерять в астрономических единицах. Астрономическая единица — это 150 миллионов километров, это расстояние между Землёй и Солнцем.

По каким-то физическим законам, законам больших чисел, получилось так, что расстояние между планетами Солнечной системы очень просто запомнить:

Земля — 1 астрономическая единица
Марс — 1,5
Юпитер — 5
Сатурн — 10
Уран — 20
Нептун — 30
Плутон — порядка 40 (в среднем)

Представьте: если взять одну астрономическую единицу как один сантиметр, то на листе бумаги размером чуть больше десяти сантиметров Солнце, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун буквально располагаются впритык. Всё укладывается компактно. Вот такой маленький оазис жизни и порядка.

Плутон и его аномалии

Дальше у нас идёт Плутон. Плутон — это уже какая-то странная, не совсем планета, левая планета.

Почему? Потому что все планеты движутся в общем-то по слабоэллиптическим орбитам, практически по круглым вокруг Солнца. А у Плутона это вытянутый эллипс, и кроме этого он повёрнут относительно эклиптики. То есть все остальные планеты находятся в одной плоскости, а он расположен немного косо.

Вращаясь, он иногда пересекает даже орбиту Нептуна. То есть он ближе иногда бывает к Солнцу, чем Нептун, немножечко. А максимально удалённое расстояние, которое называется афелием, у него составляет около 50 астрономических единиц.

Поэтому вся коллизия вокруг Плутона обоснована: во-первых, он маленький, во-вторых, он как-то уже не так движется, как другие планеты. И в этом есть резон, что его в конце концов разжаловали. Разжаловали тогда, когда 13-ю богиню Раздора Ириду нашли — она ещё дальше.

Пояс Койпера

Вот это расстояние, которое начинается за Нептуном, называется Поясом Койпера. Оно простирается с 30 до 55 астрономических единиц.

Назван он Койпером, именем астронома Койпера. Забавно, что Койпер бегал и говорил, что никакого такого особого пояса нет. Международное астрономическое сообщество следует русской народной традиции. Если, допустим, в России какой-то человек бегает и говорит всё время, что вот китайцы плохие — весьма вероятно, что ему дадут кличку «китаец». Вот этот Пояс Койпера.

Состав и происхождение

Классический Пояс астероидов между Марсом и Юпитером состоит в основном из достаточно тяжелых элементов: углерода, кремния, металлов. А Пояс Койпера — это в основном лёд: замерзшая вода и замёрзшие газы. Они гораздо легче. Но по общей массе их гораздо больше.

Считалось, что этот пояс состоит в основном из комет — очень мелких объектов, которые периодически по очень вытянутым орбитам доходят до Солнца. Когда они подходят к Солнцу, у них повышается температура, они выбрасывают огромные хвосты, часто видны с Земли, движутся они очень медленно. Считалось, что они базируются в этом Поясе Койпера.

Но потом оказалось, что долгопериодические кометы находятся дальше, а в Поясе Койпера находится огромное количество астероидов. В классической Солнечной системе есть Пояс астероидов между Марсом и Юпитером. А в Поясе Койпера движется довольно большая планета Церерок, диаметр которой около тысячи километров. Почему-то её тоже планетой не считали, сейчас считают каким-то планетойбом. Вот это тоже такие причуды астрономов и их классификации.

Масштабы Пояса Койпера

В Поясе астероидов есть 200 объектов с размером более 100 километров. Огромное количество астероидов, конечно, они такие маленькие — несколько километров, сотни метров, десятки метров и так далее. Чем ниже эта планка, тем их больше.

А вот в Поясе Койпера считается находится около 70 тысяч объектов, более 100 километров в диаметре и около тысячи объектов размером в тысячу километров и больше. Пока мы знаем только несколько таких крупных объектов.

Трансплутоновые объекты

Кроме Плутона, были открыты ещё несколько крупных объектов. Один из них — это Ирида. Давайте посмотрим на табличку с диаметрами. Самый большой диск — это диск Луны. Дальше для сравнения диски Тритона, Плутона, Ириды и так далее. Они все довольно-таки маленькие.

Зелёный диск — это диск Ириды. Она самая крупная до сих пор, поэтому её одной из первых и открыли. Её по-латыни называют Эрис.

Хаумея и Варуна

Выделены жёлтым цветом Хаумея и Варуна — это очень необычные объекты. Дело в том, что они имеют вытянутую форму, похожую на дыню-торпеду, ещё сплющенную сверху.

Хаумея вращается с огромной скоростью вокруг своей оси. За четыре часа она делает полный оборот. Она большая по объёму, сопоставимая с размером Ириды или Плутона, немножко поменьше, может быть.

Варуна гораздо меньше, но тоже имеет такую же форму. Это довольно интересные объекты. Почему? Потому что они достаточно нестабильные. Если она вращается, имеет такую форму, значит, у неё есть два дальнейших вида эволюции: либо она превращается в шар, либо разрывается на две части.

А такой рода объект не может долго существовать. Конечно, в астрономическом смысле этого слова. Это, вероятно, результат столкновения двух объектов. Причём вокруг какие-то ещё мелкие спутники, есть кольца, как у Сатурна. В общем, такой сложный, странный объект, который говорит о том, что планеты там, вот эти все трансплутоновые планетки, они там кишат и постоянно наталкиваются друг на друга.

Седна и дальние миры

Ещё более интересный объект выделен красным. Это маленькая планетка Седна — довольно необычный мир.

Когда открыли Седну, быстро рассчитали её орбиту. Видно, что она уходит очень далеко. Её афелий расположен почти в тысяче астрономических единиц от Солнца. Все остальные обнаруженные планеты, астероиды находятся в маленьком пятнышке по сравнению с орбитой Седны.

Вокруг этого пятнышка крутится Седна, которая уходит на тысячу астрономических единиц. Обнаружили её только по двум причинам:

Первое — потому что она очень близко подошла к своей орбите в центральную область. Её зафиксировали самые мощные земные телескопы.

Второе — у этой планетки довольно хорошая альбедо, то есть отражающая способность. Планета покрыта снегом. Естественно, что если она покрыта снегом, её видно очень-очень далеко, очень хорошо. А если пеплом, извините, даже в упор почти не видно.

Дальше она будет удаляться, она исчезнет. Потом снова появится через огромное количество лет. Она проходит один оборот за огромный период времени. Но это говорит о чём? О том, что там, там тоже всё очень хорошо.Там нет пустого пространства. Там кружатся свои планеты, они двигаются. Некоторые приближаются к Солнцу, некоторые удаляются. Они имеют более круговую орбиту или вытянутую. Но объектов в Солнечной системе очень много. Крупных объектов.

Девятая планета и другие гиганты

В последнее время говорят, что на расстоянии в 600 астрономических единиц, если я не ошибаюсь, находится девятая планета массой в 10 масс Земли. То есть где-то посередине между Ураном и Землёй. Это либо газовый гигант, либо планета, немножко напоминающая Землю — с твёрдой поверхностью и так далее.

Её рассчитали по возмущениям орбит тех объектов, которые видны на более близком расстоянии. По их орбитам.

Седна не самая удалённая. Она просто самая крупная из удалённых. Есть объект, он не имеет названия. Он в несколько раз меньше Седны. Но он находится на расстояниях до двух тысяч астрономических единиц.

Вероятно, очень скоро будут найдены ещё более удалённые объекты.

Облако Оорта

У астрономов есть гипотеза об облаке Оорта — это гипотетическая область, где находятся долгопериодические кометы. Они время от времени вышибаются путём каких-то эволюций в центральную область Солнечной системы. Их орбиты могут составлять миллионы лет.

Планета Седна своим краем уже заходит на нижнюю границу облака Оорта. А это облако распространяется до 100 тысяч астрономических единиц.

Что такое 100 тысяч астрономических единиц? Это почти полтора светового года. Световой год — это 63 тысячи астрономических единиц. То есть облако Оорта простирается более чем на полтора световых года.

На каком расстоянии находится ближайшая звезда Альфа-Центавра от Земли? Четыре световых года. То есть граница Солнечной системы упирается в границу Альфа-Центавра. У которой тоже существует огромная система. Там гораздо сложнее. Там реально тройная звезда. Вокруг них непонятно что обращается. Уже найдены какие-то первые планеты.

Крах традиционного представления

Нет никакого краха никакой Солнечной системы, о которой человечество говорило до конца XX века.Совсем другая картина.

Считалось, что существует колоссальный скачок: маленькая планетная система, потом колоссальное пустое пространство. Расстояние между Солнцем и самой удалённой планетой Солнечной системы в 7 тысяч раз меньше, чем расстояние между Солнцем и системой Центавра.

Представьте: если взять Солнце шаром диаметром в 10 сантиметров, то Земля будет находиться на расстоянии 7 метров. Юпитер — 40 метров, Нептун — 400 метров. А Парсима Центавра будет где-нибудь в Лондоне. Вовсе другое расстояние.

Поэтому у человечества втемяшивалось: есть межпланетные перелёты, а есть межзвёздные перелёты. А реально всё обстоит иначе.

Межзвёздные перелёты

Потому что пространство между Альфой Центаврой и Землёй забито материальными объектами крупными.По которым можно перемещаться от одного к другому. Как лягушка по кочкам прыгает.

Соответственно, недавно были обнаружены буквально в этом году, в прошлом году, первые объекты. Достаточно крупные, размером в 10 километров, которые попали в Солнечную систему из других звёздных систем.

Почему это происходит? Потому что на периферии там все очень хаотично. Притяжение Солнца уже маленькое. Оно вступает в противоречие с общим притяжением центра галактики и других крупных звёздных систем. Возникают какие-то интерференции, возмущения. И всё это похоже на какое-то месиво, которое очень медленно вращается, перемещается.

Хаос на периферии системы

И иногда сталкивается. Эти объекты вышибают с колоссальной скоростью. Либо они подходят близко к звезде, она их раскручивает и куда-то перемещает. И эти объекты перемещаются между звёздами.

То есть межзвёздные перелёты, на самом деле, это банальность. И это свойство неодушевлённой материи. Булыжники просто движутся. Булыжник летит, летит там. Долетел до Альфа Центавра или обратно. Достаточно большой промежуток времени, но не фатальный.

И вот в таком мире мы живём. Мы живём в мире, где движутся звёзды с очень разной скоростью. Какие-то звёзды приближаются, какие-то удаляются. Какие-то были периоды, когда Солнце было двойной звездой. К нему приближалась другая звезда. А потом она куда-то улетела. Потом снова прилетает.

Такое достаточно хаотическое, сложное движение, которое имеет какой-то смысл. Общее направление. Как, знаете, такой кисель. На поверхности этого киселя опилки. И вот кисель куда-то закручивается. Опилки как-то движутся достаточно медленно. Какие-то из них движутся не совсем по правильной траектории, направлению. Потому что они застревают где-то. Ещё что-то происходит.

И вот в этом месиве этих снежинок гигантских мы находимся. Вокруг нашего маленького фонарика Солнца. На самом деле галактика, Млечный Путь, например, это не звёзды. Это планеты. Большинство из которых находится на очень большом расстоянии от звёзд.

Новые открытия и будущее

Что-то получилось как-то печально, мрачно. А с другой стороны — смотрите. Человечество только начало изучать, познавать Вселенную. Не путём спекуляции, а путём опытным. И уже столько новостей, столько неожиданностей, которые не предвидела никто.

Если вы почитаете фантастические произведения XX века, 99% из них нет представления такого межзвёздного пространства, которое выкристаллизовывается сейчас. Я его немножко утрирую, потому что классические астрономы, они конечно профессиональные. Они боятся додумать до конца информацию, которая уже есть.

Но я не привязан к каким-то этим структурам. Мне всё равно. Я так, как есть, вам и говорю. Поэтому дальше нас ещё ожидает много-много всякого рода удивительных открытий.

На этой позитивной ноте, всё-таки позитивной, тёплой, ламповой, солнечной ноте я сегодня закончу нашу немножко скучноватую, но внутренне, по-моему, важную и очень интересную лекцию.

Вперёд, ребята. Мы познаём галактику.

Продолжение следует...

011. Крах Солнечной системы. Лекция №2 по астроломии