СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.......................................................................................................... 3
1. Классическая модель Солнечной системы....................................................... 5
2. На краю Солнечной системы........................................................................... 6
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.................................................................................................. 18
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.................................................. 20
Что мы видим, когда смотрим в
ночное звёздное небо: красоту, безмятежность, спокойствие? Но именно за этими
красотой и спокойствием скрываются самые интересные и неразгаданные тайны
нашего Космоса.
Наблюдая за звёздами, в частности
за Солнцем, ученые и мыслители древности пытались разгадать тайны Космоса,
который он так умело, скрывал от нас.
Древнегреческий философ Архит
(428-347 г. д.н.э.), рассуждал: «Если бы я находился на краю Вселенной, то мог
бы вытянуть дальше свою руку или палку. Допустить, что я не могу этого сделать
- нелепо. Но если я вытяну руку или палку - теперь это стало бы новым краем
Вселенной. Поэтому Вселенная бесконечна» [8]. Ментальная игра
Архита задала тон науке более чем на две тысячи лет. Ведь вопросы, которыми
задавался Архит, вполне можно отнести и к Солнечной системе.
Наша Солнечная система странное место. Она сильно
отличается от других планетных систем, которые мы видим в галактике. Чтобы
понять почему так происходит, мы должны понять, как она образовалось и что из
этого следует. Первые шаги уже сделаны. Космические аппараты «Пионер-10»,
«Пионер-11», «Вояджер-1» и «Вояджер-2» были запущены в семидесятых годах с
целью исследования нашей системы, и они станут самыми первыми объектами,
сделанными руками человека, которые покинут Солнечную систему[18].
«Вояджер-1» уже выбрался за
пределы наиболее "густонаселенной" части Солнечной системы. По
расчетам НАСА, примерно через 30 тысяч лет он, наконец, окончательно покинет
Солнечную систему [19].
Тёмное и бурное прошлое нашей
системы наполнено массовым уничтожением планет. Нынешняя Солнечная система -
лишь призрак того какой она была. Тысячелетиями мы знали только её. Но теперь
всё изменилось. Астрономы знают о существовании более чем 2600 планетных
систем, большинство которых совершенно другие.
В феврале 2017 года НАСА сделало
громкое заявление на счёт системы в созвездии Водолея TRAPPIST-1. Она чуть
меньше и холоднее Солнца. Вокруг неё вращаются 7 планет такого, же размера как
Земля, но их орбиты находятся ближе к звезде, чем орбита Меркурия к Солнцу.
Почему же в Солнечной системе существуют такие разрывы, ведь внутри орбиты
Меркурия ничего нет?
Кроме этого, периодически,
появляются сообщения об открытии очередной планеты, которая по праву может
считаться девятой, а иногда и десятой планетой нашей системы. Так же появляется
информация, о том, что к нам из далёкого космоса летит огромный астероид,
который может положить конец всему живому на Земле.
Отсутствие чёткого понимания о структуре и масштабах нашей
системы заставляет астрономов превратиться в детективов и задаться вопросом: а
достаточно ли мы изучили нашу Солнечную систему?
Так что же собой представляет
наша Солнечная система? Какие её истинные масштабы? Где проходит та условная
граница, после которой можно сказать, что дальше Солнечная система не
распространяется? Эти и другие вопросы я попытаюсь проанализировать в данной
работе.
В качестве гипотезы исследования я
выбрала следующее утверждение:
Солнечная система не имеет чётких границ и развивается под
действием других систем, а не самостоятельно.
Цель работы:
определение конфигурации Солнечной системы.
Задачи:
определение параметров
Солнечной системы; изучение структуры Солнечной системы на её периферии.
Вопросам, связанных с
возникновением и эволюцией Солнечной системы, отводится второстепенная роль.
При этом основное внимание сосредоточивается на вопросах, которые были изучены
сравнительно недавно.
Степень изученности темы:
история профессионального изучения состава Солнечной системы началась в 1610
году, когда Галилео Галилей открыл в свой телескоп 4 крупнейших спутника
Юпитера. С тех пор вопросами, связанными строением и развитием Солнечной
системы, занимались многие знаменитые учённые такие как: Гюйгенс, Гершель,
Кассини, Томбо др.
Среди тех, кто в современном научном мире занимается
изучением динамики объектов солнечной системы а также популяризацией науки
можно выделить: к.ф.м.н, доцента В. Сурдина, директора ИЗМИ РАН В. Кузнецова,
астронома факультета земного магнетизма института Карнеги С. Шеппарда,
британского астронома, первооткрывателя астероидов и спутников планет, доктора
института астрономии Гавайского университета Д. Клина, профессора Института
астрономии Гавайского университета Д. Джуитта и др. Необходимо отметить авторов
М.И. Пудовкина, Г.Е. Кочарова, В.В. Железнякова, Бережного А.А., Бусарева В.В.,
Ксанфомалити Л.В. и др., которые в своих работах внесли значительный вклад в
изучение солнечной системы и популяризацию астрономии в целом.
Ученные постоянно исследуют
параметры и состав Солнечной системы, пытаясь найти её границы и определить её
структуру. Их удивительные достижения позволяют предположить, что на краю
Солнечной системы таится нечто совершенно сказочное и невообразимое.
Нашу Солнечную систему, образно,
можно поделить на две части: Солнце и все остальные естественные тела, которые
вращаются вокруг него [1].
Солнце является
главным объектом нашей системы. В Солнце сконцентрирована почти вся масса
системы (около 99,866 %). Солнце притягивает к себе все тела и не даёт им
улететь в межзвёздное пространство.
Все объекты Солнечной системы
делятся на три категории: планеты, карликовые планеты и малые тела Солнечной
системы [6].
В Солнечной системе существуют две области, заполненные
малыми телами: пояс астероидов, находящийся между Марсом и Юпитером и
транснептуневые объекты (Приложение 1). В Солнечной системе присутствуют
и другие скопления малых тел, таких как планетные квазиспутники и троянцы,
околоземные астероиды, кентавры, дамоклоиды, а также перемещающиеся по системе
кометы, метеороиды и космическая пыль [14].
Учёные предполагают, что эти
объекты изменили свои траектории движения под действием гравитационного влияния
планет-гигантов Урана и Нептуна.
Некоторые учёные утверждают, что раньше в Солнечной системе
были около двадцати планет, которые отличались по массе и размерам. Вследствие
гравитационного взаимодействия и постоянного соударения сумели «выжить» только
нынешние восемь. При этом Нептун и Уран, в самом начале формирования Солнечной
системы, находились на много ближе к Солнцу, а затем переместились на свои
современные орбиты [5]. Предполагаемая миграция планет на заре формирования
Солнечной системы, частично объясняет причину отсутствия больших тел вблизи
Солнца за орбитой Меркурия.
Мы привыкли к тому, что Солнце
является источником света и тепла. Но помимо этого, Солнце излучает постоянно
излучает огромный поток плазмы. Его называют - солнечный ветер. Поток частиц
движется со скоростью примерно 1,5 млн. км в час, создавая некий аналог
атмосферы существующей у некоторых планет. Это образование, называемое
гелиосферой, распространяется на расстояние не менее 100 а. е. от Солнца
[11] (Приложение
2).
Вопрос о том, где именно заканчивается Солнечная система и
начинается межзвёздное пространство, на данный момент не имеет чёткого ответа.
При определи условной границы Солнечной системы, необходимо учитывать два
основных фактора: расстояние где заканчивается действие солнечного ветра и
расстояние, на которое распространяется сила тяжести звезды. Существует точка
зрения, согласно которой, межзвёздное пространство начинается там, где
солнечный ветер перестаёт действовать. Этот рубеж называется – гелиопауза [12].
Однако, по последним данным, гравитация Солнца распространяется в тысячу раз
дальше [13].
При определении границ Солнечной
системы, необходимо указать, что можно считать её краем. Пока рассматриваются
три возможных варианта:
радиус Солнечной системы рассматривается до окончания афелия
самой дальней
планеты, которой является Нептун. В этом случае радиус всей системы будет
составлять 4545 миллионов километров;
радиус Солнечной системы рассматривается до конца наиболее
дальнего
наблюдаемого объекта, которым на данный момент, является Седна. (Приложение
3). В этом случае радиус всей системы будет составлять 143,73 миллиардов
километров. Для упрощения расчётов и понимания размеров Солнечной системы,
следует проводить измерения не в километрах, а в астрономических единицах
(1а.е.=150 млн. км). В этом случае радиус орбиты Седны составляет 960 а.е.
радиус Солнечной
системы рассматривается до края гелиосферы. В этом случае радиус всей системы
будет составлять 90 а.е[15] [16].
Такие
расстояние просто поражают, при этом остается много неизвестного, чтобы сказать
точную цифру.
Нас учили, что жизнь на Земле существует благодаря удачному
расположению Земли относительно Солнца. Вода в жидком состоянии, состав
атмосферы, температура атмосферы и множество других факторов позволили сделать
нашу планету уникальной - на ней существует разумная жизнь [10]. И
мало кто знает, что реальная битва за жизнь на Земле происходит далеко в
космосе, на самом краю Солнечной системы.
В последние 30 лет наука о
Вселенной пережила настоящий взрыв. Мы изучаем, взрывающиеся звёзды, новые
планеты в отдаленных планетных системах, но о собственном космическом
пространстве мы знаем крайне мало. Невероятно, но факт, мы даже не знаем её
реальных размеров.
В учебнике по астрономии сказано,
что Солнечная система - то самое место, где находятся наши планеты и самой
дальней планетой от Солнца когдато был Плутон [4]. Соответственно на
нём и заканчивалась Солнечная система, но выяснилось, что всё совсем не так.
Оказывается, что 90 % Солнечной системы находится за пределами планет. В этом
темном углу Солнечной системы скрываются многочисленные кометы. Как не странно,
но именно кометы могут открыть нам некоторые тайны, связанные со структурой и
масштабами нашей системы. Согласно одной из гипотез они находятся на
таинственном диске, который называется пояс Койпера, расположенным за орбитой
Нептуна.
Пояс Койпера - крупное скопление
ледяных осколков который расположен за чертой орбитального пути
планеты Нептун (рис.1)
Он может вмещать сотни тысяч
ледяных объектов, чей размер варьируется между небольшими осколками до 100 км в
ширину.
Большая часть
короткопериодических комет поступает именно из пояса Койпера. Их орбитальный
период не превышает 200 лет. В главной части пояса Койпера может скрываться
более триллиона комет [17].
Рис.1 Пояс
Койпера.
После обнаружения Плутона в 1930
году ученые стали предполагать, что это не самый отдаленный объект в системы.
Со временем они отмечали движения других объектов и в 1992 году нашли новый
участок. Впервые о присутствии других объектов заявил Фрекрик Леонард,
назвавший их ультранептунианскими телами за чертой Плутона. Тогда Армин Лейшнер
посчитал, что Плутон может выступать всего лишь одним из многих
долгопериодических планетных объектов, которые еще предстоит отыскать. В поясе
зафиксировали другие крупные объекты: Квавар, Макемаке, Хаумеа, Орк и Эриду (Приложение
4), (Приложение 5). Они и стали причиной того, что Плутон сместили в
категорию карликовых планет» [3]. Теперь у Плутона более 1400
братьев и сестер. Их стали называть «Плутоиды» [2].
Долгое время пояс Койпера существовал лишь
в теории [7]. Расстояние от нас чересчур большое, а потому изучать
его слишком тяжело.
Всё изменилось 29 августа 1992 года, когда учёные заметили
на изображении маленькую точку, которая двигалась в космическом пространстве. Было
ясно, что её орбита куда дальше от Солнца, чем орбита любой планеты. Таким
образом, пояс Койпера перестал быть теорий.
Открытие первого объекта в поясе
Койпера сразу же позволило предположить, что там есть множество других
объектов. Позднее выяснилось, что пояс Койпера расположен в 50 раз дальше от
Солнца, чем орбита Земли. Вот так, практически за один день, диаметр Солнечной
Системы был увеличен в два раза.
Материя пояса Койпера - это то,
что осталось после строительства планет, но их отбросило на край нашей системы.
Там они и остановились.
Открытие пояса Койпера позволило
нам заглянуть на окраину Солнечной системы и это было только начало. Дальше
были сделаны куда более весомые открытия. Оказывается, за поясом Койпера Солнце
создало отражающий заслон.
Наша звезда воюет против самого мощного оружия галактики и
от победы Солнца зависит наша жизнь. Всё дело в том, взрывающиеся звёзды
постоянно выбрасывают во Вселенную потоки заряженных частиц. Частицы проносятся
по Вселенной практически со скоростью света и преодолевают расстояние в сотни и
даже тысячи световых лет. И на их пути может оказаться наша Земля. Если бы на
пути космических лучей не было препятствий, высшие формы жизни вряд ли бы могли
выжить. К нам попадает лишь незначительное количество космических лучей.
Благодаря Солнцу функционирует отражающий заслон, который защищает нас от
смертоносной радиации. Солнце отправляет в космос свой собственный поток
заряженных солнечной энергии частиц, например, атомов водорода, называемый
солнечным ветром. Это - огромный поток. Миллиарды тонн каждую секунду проходят
сквозь космическое пространство. Некоторые движутся со скоростью более 3
миллионов километров в час. Поток солнечных частиц проходит мимо Земли, потому
что его отражает магнитное поле нашей планеты. Но он не останавливается у
Земли. Солнечный ветер выходит за пояс Койпера и, неся с собой магнитное поле
Солнца, создает вокруг Солнечной системы отражающий заслон, который мы называем
гелиосферой (рис.2). Он и становится препятствием для космических лучей,
которые идут к нам извне.
Рис.2.
Защитная функция Солнечного ветра.
Космические лучи ударяют по
солнечному ветру, в результате чего большая часть лучей отражается и уходит в
космос. Без этого заслона на Земле вряд ли появились бы сложные формы жизни.
Как и все в природе, солнечный
ветер имеет две оборотной стороны. Он может причинить Земле вред, но также
защищает нас от галактической материи. Сначала думали, что он несёт разрушение,
а потом выяснилось, что солнечный ветер защищает нашу Солнечную систему от
более опасных частиц.
Защитный пузырь пробивается через пыль и газ и в
определённый момент замедляется и останавливается, поскольку врезается в
материю за пределами Солнечной системы в межзвездном пространстве. Именно сюда
был направлен, так называемый, исследователь межзвездных границ NASA, который и
обнаружил довольно странный феномен.
Как выяснилось, там проходит огромный поток водорода,
который, возможно, образовался в результате взаимодействия нашего магнитного
поля с более сильным магнитным полем галактики.
Ученые полагают, что в результате
этого взаимодействия, частицы водорода собираются в подобие гигантской ленты
(рис.3).
Рис.3. Лента
водорода на краю Солнечной системы.
Её ширина миллион километров,
длина 3 миллиарда километров. Этот объект по праву может считаться самой
большой структурой в Солнечной системе. После этого открытия, мы поняли, как
много нам еще неизвестно.
Новейшие телескопы продолжают
заглядывать в самые дальние уголки Солнечной системы. Человечество только
начало узнавать об огромном количестве объектов на краю Солнечной системы.
Технологии совершенствуются и появляется возможность делать удивительные
открытия. Но старые технологии тоже помогают заглянуть далеко. В 1977 году NASA
запустило "Вояджер-1". Тогда ученые думали, что аппарат будет
работать пять лет. Но он до сих пор продолжает передавать ошеломляющие данные.
В августе 2012 года аппарат был в 18 миллиардов километров от Земли. Он вышел
за пределы гелиосферы и вошел в таинственную гелиопаузу - пространство между
границей досягаемости солнечного ветра и межзвездным пространством. Там
заканчивается наш край и начинается неизведанный космос. И там впервые в
истории оказался наш летательный аппарат, который фиксировал все, что
происходит вокруг. Когда аппарат развернулся в сторону Солнечной системы, он
удивил весь научный мир астрофизиков. Астрономы считали, что гелиосфера имеет
форму кометы с огромным хвостом, уходящим на сотни миллиардов километров. Но
Вояджер-1 обнаружил что-то совершенно поразительное. Оказывается, гелиосфера
имеет форму полумесяца с двумя короткими хвостами (рис.4).
Рис.4.
Классическая и реальная формы гелиосферы.
Хвосты - это заряженные
энергии струи солнечного ветра. Они возникают в результате взаимодействия
магнитного поля галактики и потока заряженных частиц, исходящего от Солнца.
Вояджер прислал поразительные данные о влиянии Солнца.
Гелиопауза - это не барьер. Там солнечный ветер не обрывается внезапно в одной
точке. Гелиопауза простирается на сотни миллионов километров. И прямо
посередине Вояджер заметил что-то совершенно странное - сферу из гигантских
магнитных пузырей. До того предполагалось, что Солнечное магнитное поле
рассеивается, но все оказалось не так. Линии магнитного поля переплелись,
создавая пеноподобную структуру с пузырями внутри (рис.5). Это очень
удивительное явление.
Рис.5.
Структура магнитного поля Солнца в виде пузырей
Магнитное поле Солнца, уходящее в направлении космоса,
сжимается и перекручивается. Линии пересекаются и снова соединяются, образуя
огромные магнитные пузыри (рис.6).
Рис.6.
Образование магнитных пузырей.
Диаметр каждой такой сферы внутри
пены каждого пузыря примерно 150 миллионов километров. Это приблизительное
расстояние от Земли до Солнца, а ведь вокруг Солнечной системы тысячи таких
пузырей. Пока никто не знает, каково их назначение. Возможно, эта пузырчатая
обертка - первая линия обороны против галактической радиации, помогающее
защищать Солнечную систему от враждебности космоса.
На данный момент Вояджер уже вышел за пределы гелиопаузы,
но ему еще предстоит пройти через обширные пространства Солнечной системы. Он
будет лететь еще много веков, много тысячелетий, прежде чем окончательно выйдет
за пределы Солнечной системы.
Вояджер находится вне зоны досягаемости Солнечного ветра.
Однако гравитация Солнца здесь не заканчивается[19]. На самом деле
здесь еще очень много различных космических объектов, привязанных, к нашей
системе гравитацией Солнца. Даже самые мощные телескопы не могут рассмотреть,
что находится там, во тьме. О происходящем на самом краю Солнечной системы мы
можем только догадываться. И разгадать некоторые тайны нам могут помочь иногда
прилетающие оттуда огромные глыбы. Эти опасные для нас путешественники -
долгопериодические кометы.
Существует две разновидности комет: короткопериодические и
долгопериодические кометы. Они отличаются траекторией своего движения и
скоростью. Движения комет можно сравнить с упругим маятником: чем больше
амплитуда колебаний, тем больше скорость с которой груз проходит точку
равновесия. Таким образом, зная зависимость скорости от амплитуды, можно найти
максимальное отклонение груза, если знаем скорость прохождения точки
равновесия. Эту аналогию можно применить и к кометам.
Короткопериодические кометы вылетают из пояса Койпера,
который находится прямо за Нептуном. Их путешествие по Солнечной системе
укладывается в 200 лет. Но есть в небе и кругосветные путешественники -
долгопериодические кометы. Их орбиты проходят в миллиардах километрах от
Земли, а полный оборот некоторых занимает несколько миллионов лет. Многие из
них и вовсе, с момента своего образования, бывали внутри Солнечной системы не
более одного раза (Приложение 6). Причем
их орбиты бывают наклонены под
всевозможными углами. Приблизившись к Солнцу, они могут разгоняться до
150 километров в секунду. Кометы путешествуют быстро, потому что «падают». Их
притягивает колоссальная гравитация Солнца. При этом, чем дольше и дальше
«падает» комета, тем больше скорости набирает. Физики используют термин -
гравитационная яма[19]. Солнце находится в самом низу глубокой
гравитационной ямы. Комета стремится в самой низ гравитационной ямы, постепенно
набирая скорость. Потом быстро выныривает и замедляет ход. Таким образом,
орбиты комет могут рассказать многое об их происхождении.
Долгопериодические кометы, происходят из очень далекого
пространства. С предполагаемого облака, в котором находятся самые отдаленные
объекты системы. По мере приближения Солнце нагревает комету. Лёд превращается
в газ и комета теряет массу. Через определённое время, они должны исчезнуть.
Но пока кометы систематически продолжает прилетать в окрестности Солнца.
Следовательно, можно предположить, что их довольно много. Тогда, самим собой,
появляется вопрос: откуда именно они прилетают? В этом случае можно предложить
несколько версий:
- согласно первой версии кометы
прилетают к нам не из Солнечной системы. Возможно, в Галактике много ледяных
глыб и время от времени они падают на нас как дождь.
- согласно второй версии они
прилетают из другой части Солнечной системы. Возможно, на самом краю Солнечной
системы есть обломки, которые остались там ещё с первого дня появление системы.
Эту гипотетическую свалку астрономы называют облаком Оорта, но оно все еще
существует в теории, потому что мы не можем его увидеть (рис.7).
Рис.7.
Сравнение размеров облака Оорта и Пояса Койпера.
Облако Оорта - сферическое
образование, в котором расположены кометы и другие объекты. Как и пояс Койпера,
это хранилище транснептунианских объектов. О его существовании впервые
заговорил Эрнест Опик, считавший, что кометы могут прилетать из области на краю
системы.
В 1950-м году Ян Оорт оживил
концепцию и сумел даже объяснить принципы поведения долгосрочных комет.
Существование облака не доказано, но его признали в научных кругах. Полагают,
что облако может располагаться в 100000-200000 а.е. от нашей звезды, а это –
половина расстояния до ближайшей звезды ! Облако состоит из двух
частей: сферическое внешнее облако (2000050000 а.е.) и дисковое внутреннее
(2000-20000 а.е.) (рис.8). Во внешнем могут находится триллионы тел с диаметром
в 1 км и миллиарды 20-километровых. Сведений об общей массе нет [17].
Рис.8.
Строение облака Оорта.
Большая часть комет наполнена
водой, этаном, аммиаком, метаном, цианидом водорода и монооксидом углерода. На
1-2% может состоять из астероидных объектов.
Есть мнение, что облако Оорта -
остаток от изначального протопланетного диска, сформировавшегося вокруг звезды
4.6 млрд. лет назад. Объекты могли сливаться ближе к Солнцу, но из-за контакта
с масштабными газовыми гигантами были вытолкнуты на большою удаленность.
Объекты в облаке Оорта находятся
очень далеко. Они темные и маленькие, поэтому их пока невозможно разглядеть в
телескоп. Однако оттуда они падают к нам под разными углами с разной скоростью.
Основываясь на это, возможно строить различные предположения. Описание облака
Оорта, по известным данным, довольно сложная задача, для этого необходим очень
мощный компьютер. С его помощью появляется возможность составить представление
о гигантском невидимом облаке Оорта. Начинать нужно с того, что можно увидеть -
с комет, которые стремятся к Солнцу. Для решения некоторых задач, необходимо
понять насколько часто кометы направляются к Солнцу. Ведь приближаясь к Солнцу,
они начинают светиться, а это даёт возможность разглядеть их в телескоп.
Уже известно, что подобные кометы, приближаются к Солнцу
примерно раз в десять лет. К тому же далеко
не все кометы приближаются к Солнцу
настолько, чтобы стать видимыми: если перигелий орбиты кометы лежит за орбитой Юпитера, то заметить ее
практически невозможно. Согласно расчетам, в облаке Оорта два триллиона
ледяных объектов. И они находятся намного дальше гелиопаузы.
Остаётся открытым вопрос: как же сюда попали эти ледяные
объекты? Облако Оорта изначально не было таким. Оно появилось, когда куски
материи безрезультатно пытались стать частью наших планет. Они разлетались в
разных направлений и теперь находятся на половине расстояния между нашим
Солнцем и ближайшей к нему звездой.
А всё началось с того что, примерно, четыре миллиарда 600
миллионов лет назад появилось наше Солнце. Облако газа и пыли кружилось вокруг
юной звезды. Затем гравитация стала притягивать пыль, газ, лед, камни. Так
появились юные планеты. Они появились из небольших кусков материи. Лёд, камень
- все это собиралась в течение определенного времени. Вихрь, то и дело
сталкивающейся материи, оставил после себя каменистые обломки в поясе
астероидов и лёд в поясе Койпера. Затем Нептун и Уран оттолкнули этот мусор еще
дальше. Огромные глыбы сталкивались под действием гравитации. Некоторые из них
закручивались вокруг газовых гигантов и отбрасывались в космос. Большинство
навсегда вылетели за пределы Солнечной системы, но некоторые остались на этой
огромной орбите. Таким образом, образовалось облако Оорта [5].
Кометы в облаке Оорта, словно кости динозавров нашей системы - те самые
ингредиенты, из которых состоят планеты. Изучая облако Оорта, мы можем
заглянуть в самое начало образования нашей системы.
Большинство объектов останутся в облаке Оорта навсегда,
вращаясь вокруг Солнца. Но некоторые время от времени будут вылетать оттуда. Их
притягивает гравитация Солнца. Кометы могут прилетать к нам совершенно внезапно
и конечно могут быть очень опасными. Эти кометы куда опаснее, чем астероиды,
которых чаще всего обвиняют в гибели видов на земле. Некоторые ученые полагают,
что катастрофу, в результате которой они вымерли динозавры, вызвала огромная
комета, прилетевшая из облака Оорта. Кометы движутся быстрее астероидов и
поэтому столкновение куда мощнее. Даже двухкилометровая комета невероятно
опасна. Многие обломки из облака Оорта, которые прилетают в нашу часть
Солнечной системы, огромные. Если мы узнаем об облаке Оорта больше, возможно,
сможем предсказать появление кометы. Ученые предположили, что облако Оорта
скрывает самый большой секрет Солнечной системы.
В облаке Оорта есть около двух
триллионов объектов. Время от времени один из них падает в нашу сторону. Возникает
вопрос. Почему объект, вдруг, отрывается от облака и летит к нам? Что влияет на
него настолько, что он начинает падать внутрь Солнечной системы. На этот счет
есть несколько разных гипотез.
Гипотеза №1. Согласно этой гипотезе, виновницей
изменения траектории движения комет является близнец нашего Солнца - вторая
звезда Немезида. Эта гипотетическая звезда, каждые 26 миллионов лет проходит
через облако Оорта и сталкивает с орбит кометы, чтобы отправить их в глубины
Солнечной системы (рис.9). Пролетев триллионы километров, некоторые из них
врезаются в Землю. Пока существование Немезиды - это лишь гипотеза, но оно
похоже на правду. Приверженцы теории существования Немезиды основываются на
следующих фактах.
Рис.9.
Движение предполагаемой звезды Немезида сквозь облако Оорта.
Факт №1. Более половины
звезд в нашей галактике действительно делятся на пары. Известно, что у большей
половины звезд, как минимум у 100 миллиардов, есть один два или даже три
близнеца. Звезды - одиночки составляют исключение. Если у Солнца есть близнец,
возможно, он отвечает за воздействие на облака Оорта. Именно эта предполагаемая
звезда возмущает орбиты и разбрасывать кометы в разных направлениях. Некоторые
из них попадают на Землю и вызывают на ней глобальное вымирание.
Факт №2. Как бы странно это не прозвучало, но теория
существования космического тела, которое способно изменить траекторию движения
комет на окраинах Солнечной системы, появилось благодаря палеонтологии. Дело в
том, что некоторые исследователи приходили к выводу, что в изменениях со
временем интенсивности вымирания прослеживается периодичность, в частности,
авторы концепции массовых вымираний Д. Рауп и Дж. Сепкоски оценивали длину
периода в 26 миллионов лет. Отмечается также изменение разнообразия видов -
параметра, на который непосредственно влияют вымирания, - с периодом порядка 62
миллионов лет. Также, по некоторым данным, в динамике биоразнообразия
присутствует цикл продолжительностью порядка 140 млн. лет. Данный феномен, по
мнению учёных, может объясняться цикличностью процессов. Прежде всего,
предпринимались попытки её поиска в данных по импактным событиям, и некоторые
специалисты, анализируя статистику ударных кратеров, действительно приходили к
заключению, что падения метеоритов происходили с периодом порядка 30 миллионов
лет, то есть близком к заявленному Раупом и Сепкоски [21]. Эти
события, как и другие инициировавшие вымирания явления, могли, в свою очередь,
быть вызваны некими первичными периодическими причинами. Некоторые учённые
считают, что наличие гипотетической звезды - компаньона Солнца теоретически
способно было бы вызывать периодическое усиление потока комет, однако орбита с
требуемыми параметрами была бы нестабильна, хотя эта нестабильность объясняла
бы отсутствие строгой периодичности биотических кризисов. Воздействие же более
чем одной такой звезды вообще не могло бы быть периодическим.
У теории Немезиды есть свои вопросы. Конечно, гравитация
таинственной звезды, проходящей через облако Оорта, может привести к падению
комет на Землю. Но если у нашего Солнца есть звезда-компаньон, мы должны её
видеть. Но, на самом деле, Немезида может быть коричневым карликом. В этом
случае она очень маленькая и совсем не яркая. Коричневый карлик - не звезда и
не планета, а нечто среднее. Эта звезда, которая не получилась. Ей не удалось
стать яркой. Всё дело в том, что звезды загораются, когда гравитация сталкивает
огромные облака водорода. Давление и температура возрастают. Если газа не
хватает, гравитация не способна запустить термоядерные реакции. И пусть Немезида
не стала полноценной звездой, она куда крупнее Юпитера. Подобные объекты
нагреваются, но никогда не зажигаются, как это бывает со звездами. Их трудно
рассмотреть, потому что они тусклые, но все же достаточно крупные по размерам.
Коричневый карлик, который
периодически предположительно проходит по краю Солнечной системы, толкая в нашу
сторону кометы, слишком тусклый и его невозможно увидеть в обычные телескопы.
Но инфракрасные телескопы позволяют увидеть, исходящие от объектов тепло, даже
если света он не излучает. Коричневый карлик излучает мало света, но много
тепла. Проводилось изучение неба в инфракрасном диапазоне и если бы существовал
коричневый карлик лет где-нибудь в окрестностях Солнца, его бы заметили, но он,
пока, не был обнаружен.
Но, если Немезиды нет, должно
быть что-то другое что нарушает покой облако Оорта.
Гипотеза №2. Возможно, это
относительно крупная неяркая планета, размером примерно с Землю, орбита которой
находится, далеко за орбитой Нептуна. Обнаружить столь далекую планету куда
сложнее, чем найти карликовую звезду. Такой объект и может время от времени
нарушать спокойствие в облаке.
Мы можем так никогда и не узнать, что же выталкивает
объекты из облака Оорта. И это не единственная тайна. Всё ещё не удалось найти
ответ на вопрос: где же заканчивается Солнечная система?
Но самая главная тайна заключается, пожалуй, в том, что
наша система, со звездой средних размеров, имеет на периферии слишком много
объектов. Отсюда возникает предположение, что многие ледяные глыбы могли
прилететь из других районов галактики. Теоретически возможно посчитать сколько
могло образоваться комет при формировании Солнечной системы. Затем можно
посмотреть сколько комет прилетает из облака Оорта и посчитать сколько их там
всего. Оба числа слишком сильно отличаются. Комет должно быть намного меньше,
чем их есть на самом деле. Для одной звезды средних размеров в облаке Оорта
слишком много материи. Это явление можно объяснить, если предположить, что в
самом начале своего формирования Солнце украло материю у других тел.
Примерно 5 миллиардов лет назад
произошел взрыв сверхновой звезды. Ударная волна пронеслась по огромному облаку
пыли и газа. Оно сжалось и появились области сжиженного газа. Это были первые
зародыши будущих звёзд. Сотни облаков газа развалились под действием
собственной гравитации. В результате появились сотни звезд. Предположительно
Солнце появилось вместе с другими звездами и находилось в скоплении из
нескольких сотен звезд, которые двигались по разным траекториям. Компьютерные симуляции
также подтверждают, что создание внешнего облака согласуется с идеей того,
будто Солнце появилось в скоплении из 200 - 400 звезд. В подтверждении может
служить тот, что в окрестностях Солнца, (в пределах десяти св. лет (95 трлн.
км) находятся несколько звёзд, которые могут быть остатками, когда-то огромного
скопления звёзд. Ближайшей из них является тройная звёздная система Альфа
Центавра, на отдалении примерно 4,3 св. лет. Альфа Центавра A и B - тесная
двойная система близких по характеристикам Солнцу звёзд, в то время как
маленький красный карлик Альфа Центавра C (также известный как Проксима
Центавра) обращается вокруг этой пары на расстоянии 0,2 св. лет. Следующими
ближайшими звёздами являются красные карлики звезда Бернарда (5,9 св. лет),
Вольф 359 (7,8 св. лет) и Лаланд 21185 (8,3 св. лет). Крупнейшая звезда в
пределах десяти световых лет - Сириус. Сириус находится на расстоянии 8,6 св.
лет. Оставшиеся системы в пределах десяти световых лет- двойная система красных
карликов Лейтен 726-8 (8,7 св. лет) и одиночный красный карлик Росс 154 (9,7
св. лет). Ближайшая система коричневых карликов – Луман 16, находится на
расстоянии 6,59 световых лет. Ближайшая одиночная сходная Солнцу звезда - Тау
Кита, находится на расстоянии 11,9 св. лет. Подобное «соседство» звёзд
доказывает, то Солнце сформировалось совместно с другими звёздами [14].
По сравнению с разделяющим их
расстоянием, звёзды очень маленькие, но у каждой есть свое собственное большое
облако комет. Одна звезда могла перетянуть их у другой. Солнце, возможно, так и
поступила. Оно перетянула кометы, после чего ушло своей дорогой. Таким образом,
некоторые из вращающихся там объектов могли прийти к нам от других звёзд. Это
противостояние между звёздами может продолжаться до сих пор. Солнце может притягивать
объекты у других звезд. Они в свою очередь могут перетаскивать объекты у нас.
Гипотеза №3. Ближайшая к
нам звезда, рядом с которой находится облако Оорта, это Проксима Центавра.
Вполне возможно обе звезды время от времени обмениваются объектами и где-то
между ними проходит конец Солнечной системы. Проксима Центавра действительно
может влиять на жизнь на Земле. Вполне возможно, что это звезда и её облако
Оорта воздействуют гравитацией на наше облако Оорта [20] (рис.10).
Рис. 10.
Взаимодействие облака Оорта Солнца и Проксимы Центавра.
Когда что-то падает в центр
нашей системы, это может происходить под воздействием ближайшей к нам звезды.
Трудно сказать наверняка, где заканчивается наша система и
начинается другая. Мы - люди, любим четкие границы и рамки, но Солнечная
система не такая. Она заканчивается постепенно, сливаясь с остальной
галактикой. Наше Солнце функционирует не в одиночестве, как и наше облако
Оорта. Мы взаимодействуем с другими звездами, объектами, являемся частью
Млечного пути. И эти размытые линии между системами, могут помочь нам
путешествовать между звездами.
Однажды Карл Саган сказал: «Мы
живем в эпоху Магеллана, а не в эпоху Колумба». Это значит, что мы знаем
основные очертания Солнечной системы, планеты, пояса Койпера и облако Оорта. Но
мы не знаем подробности, еще не побывав в этих местах и не зная их географию.
Пока мы только пытаемся начертить карту (Приложение 7). Еще 25 лет назад
мы думали, что Плутон - это граница системы, ну, по крайней мере, граница планет.
Теперь мы знаем, что существует множество подобных Плутону объектов. Так же
были значительно отодвинуты «края» Солнечной системы. Там, где заканчивается
Солнечная система, могут находиться ступени, ведущие к новому межзвездному
путешествию. Мы поняли кое-что интересное и важное о своей Солнечной системе.
На её краю есть много объектов, с помощью которых мы могли бы исследовать
межзвездное пространство. Там есть камни и лёд. Мы можем запасаться ресурсами,
пролетая мимо облака. Возможно, облако Оорта станет нашей отправной точкой в
исследовании галактик. Нам ещё многое предстоит узнать о Солнечной системе и
сделать много удивительных открытий.
По мере развития технологий будут развиваться и наши знания
о космосе. Уже создаются новые телескопы, отправляются в космос новые аппараты.
Но пока ни один космический корабль ещё не вышел из гелиопаузы, таким образом,
невозможно знать наверняка условия в местном межзвёздном облаке. Ожидается, что
«Вояджеры» пройдут гелиопаузу приблизительно до 2027 года и передадут ценные
данные относительно уровней излучения и солнечного ветра. Недостаточно ясно,
насколько хорошо гелиосфера защищает Солнечную систему от космических лучей.
Нам еще многое предстоит узнать. У нас появились новые возможности, и мы
увидели Солнечную систему в совершенно ином свете. Медленно соединяя воедино
части общей картины о нашей системе, мы узнаем, как оно влияет на нашу жизнь и
Вселенную. Каждое новое открытие Вселенной подтверждает, что ни одна звёздная
система не является изолированной. Материя может поступать в неё снаружи и
вместе с тем уходить за пределы систем. Исследуя границу нашей Солнечной
системы, мы меняем наше представление о ней. Мы делаем первые неуверенные шаги
с планеты, начинаем осматриваться, изучать окружающий мир. Солнце - лишь один
голос в большом хоре, состоящим из сотен миллиардов звёзд и окружающих их
систем.
Мы являемся частью преогромного
мира. Космос необъятен, но его существование подчинено строгой логике. Смотрите
в небо чаще, и оно когданибудь раскроет все свои тайны.
Выводы: на данный момент можно
говорить об условных границах
Солнечной
системы. Точные границы указать пока невозможно; результаты
исследований показывают, что Солнечная система сформировалась и эволюционирует
не самостоятельно, а совместно с другими звёздами (Приложение 8);
изучение долгопериодических комет подтверждает существование
на краю Солнечной системы облака Оорта;
облако Оорта Солнечной системы и облако Оорта Проксимы Центавра
могут плавно переходить одна в другую. Вследствие этого космические тела,
возможно, могут переходить из одной системы в другую; под
влиянием соседней звезды могут изменяться траектории
движения тел на краю Солнечной системы;
на краю Солнечной системы могут находиться образования,
главную функцию и структуру которых нам
только ещё предстоит узнать;
существование второй звезды или большой планеты на краю Солнечной
системы не доказано, но игнорировать данное утверждение пока не стоит.
1.
Баренбаум А. А. Галактика, Солнечная система, Земля.
Соподчиненные процессы и эволюция //М.: ГЕОС. — 2002.
2.
Волков А. В. Белые пятна Солнечной системы/— М.: Ниола-Пресс,
2008. — 319 с.
3.
Гонтарук Т. И. Я познаю мир. Космос/— М.: АСТ, Хранитель, 2008.
—398 с.
4.
Гусейханов М. К., Раджабов О. Р. Концепции современного
естествознания: Учебник. - 6-е изд., перераб. и доп. - М.:
Издательско-торговая корпорация «Дашков и К°», 2007. - 540 с.
5.
Ипатов С. И. Миграция небесных тел в Солнечной системе/—
Едиториал УРСС. — 2000.
6.
Левитан Е. П. Астрономия: Учеб. для 11 кл. общеобразоват.
учреждений/— 9-е изд. — М.: Просвещение, 2004. — 224 с.
7.
Мухин Л. М. Мир астрономии. -М.: Молодая гвардия, 1987. - 207 с.
8.
Толкачёва И. Есть ли конец у Вселенной?.//Nakedscience 2016, №28.
9.
Томилин А. Н. Небо Земли/ — Л.: Детская литература, 1974. — 328
с.
10. Энциклопедия
для детей. Том 8. Астрономия — Аванта+, 2004. — 688 с
Интернет - ресурсы:
11. URL: www.bbc.co.uk/horizon
12. URL: www.bbc.co.uk/space
13. URL: http://universetoday-rus.com/blog/2008-07-16-10
14. URL:https://ru.wikipedia.org/
wiki/Солнечная_система
15.URL: http://o-kosmose.net/puteshestvie-po-solnechnoy-sisteme/razmeryi/
16.URL: http://v-kosmose.com/puteshestvie-po-solnechnoy-sisteme/diametr/
17. URL:http://v-kosmose.com/poyas-koypera-i-oblako-oorta/
18. URL: https://www.bbc.com/russian/features-38921718
19. URL: http://v-kosmose.com/za-predelami-solnechnoy-sistemyi/
20. URL: https://vm.ru/news/400289.html
21.
URL:https://ru.wikipedia.org/
wiki/ Массовое_вымирание
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.