Строение и жизнь вселенной
Содержание:
Как появилось скопление Оорта
Сегодня ученые уверены, что облако Оорта образовалось из газопылевой туманности, из которой позже сформировались планеты и другие тела нашей системы. Это произошло примерно 4,5 млрд лет тому назад. Причем первоначально объекты скопления располагались гораздо ближе к Солнцу, но позже они были «выброшены» на дальние орбиты мощной гравитацией планет-гигантов.
Облако Оорта представляет собой скопление из миллиардов ледяных и каменных объектов
Масса скопления достигла своего максимума приблизительно через 800 млн лет после появления. Согласно некоторым моделям, одним из главных «поставщиков» материала для него служил рассеянный диск. Наличие этого скопления прекрасно сочетается с гипотезой о формировании нашей системы, как части единого звездного кластера, состоящего из 200—400 звёзд. Вероятно, они сыграли существенную роль в образовании облака Оорта: звёзды тогда к Солнечной системе приближались гораздо чаще, чем сегодня.
Структура и состав
Предполагаемое расстояние до облака Оорта по сравнению с остальной частью Солнечной системы
Облако Оорта состоит из гипотетических
- внешнего сферического (от 20 000 до 50 000; по некоторым оценкам до 100 000 ÷ 200 000 а. е.), источника долгопериодических комет, и, возможно, комет семейства Нептуна.
Модели предсказывают, что во внутреннем облаке в десятки или сотни раз больше кометных ядер, чем во внешнем; его считают возможным источником новых комет для пополнения относительно скудного внешнего облака, поскольку оно постепенно исчерпывается. Облако Хиллса объясняет столь длительное существование облака Оорта в течение миллиардов лет.
Внешнее облако Оорта, как предполагают, содержит несколько триллионов ядер комет, больших чем приблизительно 1,3 км (приблизительно 500 миллиардов с более яркой чем 10,9), со средним расстоянием между кометами несколько десятков миллионов километров. Его полная масса достоверно не известна, но, предполагая, что комета Галлея — подходящий опытный образец для всех комет в пределах внешнего облака Оорта, предполагаемая общая масса равна 3⋅1025 кг, или примерно в пять раз больше массы Земли. Ранее считалось, что облако более массивное (до 380 земных масс), но новейшие познания в распределении размеров долгопериодических комет привели к намного более низким оценкам. Масса внутреннего облака Оорта в настоящее время неизвестна.
Исходя из проведённых исследований комет, можно предположить, что подавляющее большинство объектов облака Оорта состоят из различных льдов, образованных такими веществами, как вода, метан, этан, угарный газ и циановодород. Однако открытие объекта 1996 PW, астероида с орбитой, более типичной для долгопериодических комет, наводит на мысль, что в облаке Оорта могут быть и скалистые объекты. Анализ соотношения изотопов углерода и азота в кометах как облака Оорта, так и семейства Юпитера показывает лишь небольшие различия, несмотря на их весьма обособленные области происхождения. Из этого следует, что объекты этих областей произошли из исходного протосолнечного облака. Это заключение также подтверждено исследованиями размеров частиц в кометах облака Оорта и исследованием столкновения космического зонда Deep Impact с кометой Темпеля 1, относящейся к семейству Юпитера.
Кометы
Комета Хейла — Боппа, происходящая из облака Оорта
Полагают, что у комет имеется две отдельные области происхождения в Солнечной системе. Короткопериодические кометы (с периодами до 200 лет) по общепринятой теории происходят из пояса Койпера или рассеянного диска, двух связанных плоских дисков ледяного материала, начинающихся в районе орбиты Плутона около 38 а. е. и совместно простирающихся вплоть до 100 а. е. от Солнца. В свою очередь считают, что долгопериодические кометы, такие как комета Хейла — Боппа, с периодами в тысячи лет, происходят из облака Оорта. Орбиты в пределах пояса Койпера относительно устойчивы, и поэтому предполагают, что оттуда происходят лишь немногие кометы. Рассеянный диск же динамически активен и является намного более вероятным местом происхождения комет. Кометы переходят из рассеянного диска в сферу внешних планет, становясь объектами, известными как кентавры. Затем кентавры переходят на внутренние орбиты и становятся короткопериодическими кометами.
Имеется два основных семейства короткопериодических комет: семейство Юпитера (с большими полуосями менее 5 а. е.) и семейство Нептуна, или галлеевское семейство (такое название дано из-за сходства их орбит с орбитой кометы Галлея). Кометы семейства Нептуна необычны, так как, хотя они и являются короткопериодическими, их первичная область происхождения — облако Оорта, а не рассеянный диск. Предполагают, основываясь на их орбитах, что они были долгопериодическими кометами, а затем были захвачены притяжением планет-гигантов и перенаправлены во внутреннюю область Солнечной системы. Этот процесс, возможно, также повлиял на орбиты существенной части комет семейства Юпитера, хотя большинство этих комет, как полагают, произошли в рассеянном диске.
Оорт отметил, что число возвращающихся комет гораздо меньше, чем предсказано по его модели, и эта проблема всё ещё не решена. Никакой известный динамический процесс не может объяснить меньшее количество наблюдаемых комет. Гипотезами этого несоответствия являются: разрушение комет из-за приливных усилий, столкновений или нагрева; потеря всех летучих веществ, вызывающая необнаруживаемость некоторых комет или формирование изолирующей корки на поверхности. Продолжительные исследования комет облака Оорта показали, что их распространённость в области внешних планет в несколько раз выше, чем в области внутренних планет. Это несоответствие могло произойти из-за притяжения Юпитера, который действует как своего рода барьер, захватывающий поступающие кометы в ловушку и заставляющий столкнуться их с ним, как это было с кометой Шумейкеров — Леви 9 в 1994 году.
Характеристики карликовых планет
В 2006 МАС официально назвал три тела, которые сразу получили классификацию карликовых планет — бывшая планета Плутон, считавшаяся крупнейшим транснептуновым объектом, Эрида и крупнейший астероид Церера. Позже карликовыми планетами были объявлены ещё два транснептуновых объекта (Хаумеа и Макемаке). Важным претендентом на статус карликовой планеты является удалённый от Солнца объект (90377) Седна — хотя МАС не присвоил ей данного статуса, некоторые учёные считают её таковой. Термин «карликовая планета» следует отличать от понятия «малая планета», которым исторически называют также и астероиды.
| Название | Церера | Плутон | Хаумеа | Макемаке | Эрида | Седна |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Номер по ЦМП | 1 | 134340 | 136108 | 136472 | 136199 | 90377 |
| Обозначения | A899 OF; 1943 XB | 2003 EL61 | 2005 FY9 | 2003 UB313, | 2003 VB12 | |
| Район Солнечной системы | Пояс астероидов | Пояс Койпера | Пояс Койпера | Пояс Койпера | Рассеянный диск | Облако Оорта |
| Диаметр (км) | 963×891 | 2370±20 | 1960×1518×996 | 1478±34 | 2326±12 | 995±80 км |
| Масса в кг | 9,4±0,1·1020 | 1,305·1022 | 4,2·1021 | ~3·1021 кг | ~1,67·1022 | 8,3·10·1020—7,0·10·1021 кг |
| Средний экваториальный радиус*то же в км | 0,0738471 | 0,1801148,07 | ~750 | 0,19~1300 | ||
| Объём* | 0,0032 | 0,053 | 0,013 | 0,013 | 0,068 | |
| Плотность (т/м³) | 2,161 | 1,86 | 2,6 g/cm³ | 1,7±0.3 г/см³ (предполагаемая) | 2,52 | 2,0? г/см³ |
| Ускорение свободного падения на экваторе (м/с²) | 0,27 | 0,60 | ~0,44 м/с² | ~0,4 м/с² | ~0,68 | 0,33—0,50 м/с² |
| Первая космическая скорость (км/с) | 0,51 | 1,2 | ||||
| Период обращения [Т] (сутки) | 9 ч 4 мин 27,01 с | −6,387 земного дня | (3,9154±0,0001) ч | 7,771±0,003 часа | 25,9 ч | 0,42 д (10 ч) |
| Период вращения (в сидерических сутках) | 0,3781 | −6,38718 (ретроградный) | 102937 д (281,83 a) | 111867 сут (306,28 года) | 203 830 сут (558,04 года) | примерно 4 404 480д (12 059,06 a) |
| Радиус орбиты* (а.е.)большая полуось*то же в км | 2,5—2,92,766413 715 000 | 29,66—49,3039,481686775 906 376 200 | 37,77—97,5667,668110 210 000 000 | 541,429506 а.е. | ||
| Период обращения* (лет) | 4,599 | 248,09 | 281,83 | 306,28 | 557 | 12059,06 |
| Средняя орбитальная скорость (км/с) | 17,882 | 4,666 | 4,484 км/с | 4,419 км/с | 3,437 | 1,04 км/с |
| Эксцентриситет орбиты | 0,080 | 0,24880766 | 0,1975233 | 0,16254481 | 0,44177 | 0,8590486 |
| Наклонение орбиты | 10,587° | 17,14175° | 28,201975° | 29,011819° | 44,187° | 11,927945° |
| Наклонение плоскости экватора к плоскости орбиты | 4° | 119,61° | ||||
| Температура (°С) | -106,15 | -233,15 | -223 °C | -240,65 | −253 °C | |
| Средняя температура поверхности (К) | 167 | 40 | 50 К | 30—35 К (на основании альбедо) | 30 | |
| Количество известных спутников | ||||||
| Перигелий | 381 028 000 км
(2,5465 а.е.) |
29,667 а.е. | 34,494401 а.е. | 38,050866 а.е. | 37,911 а.е. | 76,315235 а.е. |
| Афелий | 446 521 000 км
(2,9842 а.е.) |
49,31 а.е. | 51,475447 а.е. | 52,821736 а.е. | 97,651 а.е. | 1006,543776 а.е. |
| Дата открытия | 1 января | 18 февраля | 28 декабря | 31 марта | 5 января | 14 ноября 2003 |
| Первооткрыватель | Пиацци, Джузеппе | Клайд Томбо | Майкл Браун, Хосе Луис Ортис | Майкл Браун, Чедвик Трухильо, Дэвид Рабиновиц | Майкл Браун, Чедвик Трухильо, Дэвид Рабиновиц | Майкл Браун, Чедвик Трухильо, Дэвид Рабиновиц |
| Абсолютная звёздная величина | 3,36 ± 0.02 | 0,02m | −0,44 | -1,17+0,06−0,11 | ||
| Видимая звёздная величина | от 6,7 до 9,32 | >13,65 | 17,3m (противостояние) | 16,7 (противостояние) | 18,7 | |
| Альбедо | 0,090 ± 0,0033 (геометрическое) | 0,4—0,6 (Бонда),
0,5—0,7 (геом.) |
0,84+0,1 | 0,77±0,03,
0,782+0,103−0,086 (геометрическое) |
0,96 +0,09−0,04 | 0,32±0,06 |
* Значение в сравнении с Землёй.
Из этого списка только Плутон был «понижен в звании», став карликовой планетой и потеряв статус планеты, а остальные — наоборот, «повышены», перестав быть просто одними из астероидов.
Облачные жители облака Оорта — объяснение для детей
Они представлены в основном льдами (аммиак, метан и вода)
Для самых маленьких важно понять, что они появились еще в период формирования нашей системы и не изменились, поэтому являются важными объектами для изучения космической истории. Хотя гравитация сближала частички пыли и льда, чтобы создать небесные тела, но объектам облака Оорта не повезло
Гравитация газовых гигантов вытолкнула их из внешней солнечной системы и отправила на теперешнее место. Небесные тела не прекращают движения. Солнце или другие объекты могут влиять на них гравитацией и притягивать к себе.
Комета Хейла-Боппа была замечена в период своего странствия из Облака Оорта. Она миновала Землю и направилась домой.
В 1996 году земляне могли наблюдать за кометой Хякутакэ (в 15 миллионах км от Земли). Ее путь на тот момент занимал 17000 лет. Еще одной кометой стала Хейла-Боппа. За ней можно было следить целых полгода, а разделяло нас 197 миллионов км. Они радикально поменяли свои орбитальные маршруты из-за прохождения по нашей системе. Дети должны знать, что комета Галлея сначала была жителем Облака Оорта, пока ее не перетянул к себе пояс Койпера.
Ученым удалось найти еще четырех представителей облака. Наиболее крупный среди них – Седна. Вращается вокруг Солнца за 10500 лет и удалена от нас на 13 миллиардов км. Остальные: 2006 SQ372, 2008 KV42, и 2000 CR105. Все достигают размера в 50-250 км.
Если хотите дополнить характеристику Облака Оорта и его объектов, то всегда можно воспользоваться 3D-моделью Солнечной системы на сайте и рассмотреть объекты, особенности их поверхности и движение по орбите вокруг Солнца. Также детям было бы интересно посмотреть на объекты Облака Оорта в онлайн телескоп в режиме реального времени, но они слишком маленькие и далеко расположены для такого наблюдения. Поэтому изучите фото, картинки и изображения от телескопов и космических аппаратов.
Объекты за орбитой Нептуна:
- Карликовые планеты
- Пояс Койпера
- Облако Оорта
| Планеты |
История открытия облака Оорта
Первым догадку о существовании огромной области на краю Солнечной системы, откуда к нам прилетают кометы, высказал астроном Эрнст Эпик в 1932 году. В 1950 году аналогичную идею высказал голландский астрофизик Ян Оорт. Он занимался решением парадокса недолговечности комет, которые довольно быстро распадаются под действием солнечного света или уничтожаются при столкновениях с более массивными небесными объектами.
Ученый предположил, что где-то на окраине нашей системы находится «огромный запас» кометных тел, достаточный для восполнения их естественной убыли. Научный мир воспринял эту гипотезу весьма скептически.
После изучения девятнадцати различных комет Оорт пришел к выводу, что все они являются «коренными» обитателями Солнечной системы и прибыли к нам из области, удаленной на 20 тыс. а. е
Он обратил внимание, что скорость этих объектов составляла 1 км/с, тогда как ближайшие звезды двигаются по отношению к Солнцу со скоростью приблизительно 20 км/с
Оорт считал, что данная область содержит примерно 1011 кометных «зародышей», значительная часть из которых никогда не приближалась к Солнцу.
Гипотезы
Впервые идея существования такого облака была выдвинута эстонским астрономом Эрнстом Эпиком в 1932 году. В 1950-х идея была независимо выдвинута нидерландским астрофизиком Яном Оортом как средство решить парадокс: недолговечности комет (распадаются в результате испарения вблизи перигелия, если не образуется корка нелетучего вещества) и нестабильности их орбит (упадут на Солнце или планету или будут выброшены ими из Солнечной системы). По-видимому, кометы сохранились в «облаке», весьма удалённом от Солнца.
Существует два класса комет: короткопериодические кометы и долгопериодические кометы. Короткопериодические кометы имеют сравнительно близкие к Солнцу орбиты, с периодом менее 200 лет и малым наклонением к плоскости эклиптики.
Оорт отметил, что имеется пик распределения афелиев у долгопериодических комет — ≈ 20 000 а. е. (3 трлн. км), который предполагает на этом расстоянии облако комет со сферическим, изотропным распределением (ибо долгопериодические кометы появляются со всех наклонений). Относительно редкие кометы с орбитами менее 10 000 а. е., вероятно, пролетели один или более раз через Солнечную систему, и поэтому имеют такие орбиты, сжатые притяжением планет.
Структура и состав [ править | править код ]
Облако Оорта состоит из гипотетических
- внутреннего тороидального (от 2000—5000 до 20 000 а. е.) облака Хиллса названное в честь Хиллса, который предположил его существование .
- внешнего сферического (от 20 000 до 50 000; по некоторым оценкам до 100 000 ÷ 200 000 а. е. ), источника долгопериодических комет, и, возможно, комет семейства Нептуна .
Модели предсказывают, что во внутреннем облаке в десятки или сотни раз больше кометных ядер, чем во внешнем ; его считают возможным источником новых комет для пополнения относительно скудного внешнего облака, поскольку оно постепенно исчерпывается. Облако Хиллса объясняет столь длительное существование облака Оорта в течение миллиардов лет .
Внешнее облако Оорта, как предполагают, содержит несколько триллионов ядер комет, больших чем приблизительно 1,3 км (приблизительно 500 миллиардов с абсолютной звёздной величиной более яркой чем 10,9), со средним расстоянием между кометами несколько десятков миллионов километров . Его полная масса достоверно не известна, но, предполагая, что комета Галлея — подходящий опытный образец для всех комет в пределах внешнего облака Оорта, предполагаемая общая масса равна 3⋅10 25 кг, или примерно в пять раз больше массы Земли . Ранее считалось, что облако более массивное (до 380 земных масс) , но новейшие познания в распределении размеров долгопериодических комет привели к намного более низким оценкам. Масса внутреннего облака Оорта в настоящее время неизвестна.
Исходя из проведённых исследований комет, можно предположить, что подавляющее большинство объектов облака Оорта состоят из различных льдов, образованных такими веществами, как вода, метан, этан, угарный газ и циановодород . Однако открытие объекта 1996 PW, астероида с орбитой, более типичной для долгопериодических комет, наводит на мысль, что в облаке Оорта могут быть и скалистые объекты . Анализ соотношения изотопов углерода и азота в кометах как облака Оорта, так и семейства Юпитера показывает лишь небольшие различия, несмотря на их весьма обособленные области происхождения. Из этого следует, что объекты этих областей произошли из исходного протосолнечного облака . Это заключение также подтверждено исследованиями размеров частиц в кометах облака Оорта и исследованием столкновения космического зонда Deep Impact с кометой Темпеля 1, относящейся к семейству Юпитера .
