Солнечная система - это гравитационно-зависимая система планет , Солнца и других тел, вращающихся вокруг звезды . Тела, которые вращаются непосредственно вокруг Солнца, - это планеты, карликовые планеты и пояса астероидов . Тела, которые косвенно вращаются вокруг Солнца, - это луны, некоторые из которых больше самой маленькой планеты в нашей солнечной системе - Меркурия.
Истоки солнечной системы
Солнечная система образовалась 4,5 миллиарда лет назад, когда молекулярное облако схлопнулось под действием силы тяжести. Первоначально облако было, вероятно, шириной в несколько световых лет, что дало начало многим другим звездам. Как это типично для молекулярных облаков, они содержали в основном водород, немного гелия и некоторые из более тяжелых элементов, оставшихся от синтеза в образовавшихся им звездах, окруженных космической пылью.
Когда область, которая должна была сформировать Солнечную систему, коллапсировала под действием силы тяжести, сохранение углового момента заставляло ее вращаться быстрее. Центр этой предсолнечной туманности, где собралась большая часть массы, становился намного теплее окружающей массы.
По мере увеличения скорости вращения туманность начала вытягиваться и сжиматься, образуя протопланетный диск диаметром около 200 а.е. * и горячую плотную протозвезду в центре.
Восстание планет
Планеты образовались в результате скопления пыли и элементов вокруг более крупных камней в протопланетном диске. Сотни протопланет, возможно, существовали на заре существования нашей Солнечной системы, но они, вероятно, начали притягиваться к более крупным телам или были уничтожены, оставив после себя планеты, карликовые планеты и другие меньшие небесные тела.
Во внутренней горячей части протопланетного диска, недалеко от Солнца, только металлы и силикаты могли существовать в твердой форме из-за высоких температур плавления. Они сформировали четыре планеты, ближайшие к Солнцу - Меркурий , Венеру , Землю и Марс.. Поскольку туманность, из которой образовалась наша Солнечная система, не содержала большого количества металлических элементов, скалистые планеты не могли быть большими. Гиганты нашей солнечной системы сформировались дальше, в месте между орбитами Марса и Юпитера, где было достаточно прохладно, чтобы метан, водород и другие «ледяные» материалы оставались твердыми. Их также было намного больше, чем металлов и силикатов, образованных скалистыми планетами, поэтому четыре внешние планеты нашей Солнечной системы могли вырасти довольно большими.
Обломки, которые не стали планетами, собрались вместе, чтобы сформировать пояс астероидов, пояс Койпера и гипотетическое Облако Оорта.
Истоки нашей звезды
В течение 50 миллионов лет давление и плотность водорода в центре протозвезды стали достаточно высокими, чтобы там начался термоядерный синтез. Температура, скорость реакции, давление и плотность увеличивались, пока не было достигнуто гидростатическое равновесие - тепловое давление стало равным силе тяжести. Именно тогда Солнце стало звездой главной последовательности. Эта фаза жизни Солнца продлится примерно 10 миллиардов лет. Солнечный ветер создал гелиосферу и вынес оставшиеся газы и пыль из протопланетного диска, завершив процесс формирования планеты.
солнце
Солнце - звезда нашей солнечной системы и самая массивная ее часть. Его масса составляет 99,86% от общей массы системы. Он создает достаточно высокие температуры и плотность в ядре, чтобы поддерживать ядерный синтез - синтез атомов водорода в гелий. То есть это звезда главной последовательности.
Происходящая там реакция высвобождает невообразимое количество энергии в виде электромагнитного излучения. Он содержит спектр видимого света.
Солнце - звезда главной последовательности типа G2. Более теплые звезды этого типа светятся ярче. Температура Солнца находится где-то посередине между температурами самых холодных и самых горячих звезд этого типа.
Солнце содержит больше элементов тяжелее водорода и гелия, чем более старые звезды этого типа. Элементы тяжелее водорода и гелия образуются только при взрыве звезд, поэтому мы знаем, что наша Солнечная система относительно молода и образовалась из остатков звезд, которые давно умерли. Для нас очень важно высокое содержание более крупных элементов в протопланетном диске - без этого наша солнечная система не существовала бы.
Межпланетная материя
Большая часть Солнечной системы состоит из пустоты, известной как межпланетная материя. Помимо света, Солнце излучает непрерывный поток заряженных частиц (плазмы), известный как солнечный ветер. Этот поток распространяется со скоростью 1,5 миллиона км / ч, создавая атмосферу, пронизывающую межпланетное вещество на расстояние не менее 100 а.е. Активность на поверхности Солнца, такая как солнечные вспышки или корональные выбросы, нарушает гелиосферу, создавая космическую погоду и приводя к геомагнитным бурям.
Гелиосфера и магнитные поля планет каким-то образом защищают солнечную систему от комических частиц высокой энергии, таких как космические лучи.
Расстояния и масштаб
Солнечная система невообразимо велика, хотя в ней всего восемь планет. Рассматриваемые расстояния трудно представить. Попробуем это визуализировать.
Точной модели нашей солнечной системы нет, потому что мы не смогли бы ее создать. Если мы возьмем самую маленькую планету - Меркурий и уменьшим ее до 1 мм, Солнце будет 30 см в соответствующем масштабе. Пояс Койпера за Нептуном будет более чем в 300 км от модели нашего Солнца.
Сравнение с другими солнечными системами
По сравнению с другими солнечными системами наша ... странная. После просмотра 909 планет, вращающихся вокруг 355 звезд, ученые пришли к выводу, что наша Солнечная система менее организована, чем другие.
Наблюдения астрофизика Лорен Вайс из Монреальского университета показали, что в других солнечных системах нет таких больших различий между размерами планет и расстояниями их орбит. Если вы посмотрите на рисунок Солнечной системы, вы можете понять, почему наша система не такая красивая и аккуратная, как в других системах. У нас есть планеты разных размеров и форм, и их расстояние от Солнца сильно различается. Раньше ученые думали, что это нормально, но когда мы начали больше узнавать об экзопланетах, оказалось, что это не так.
Используя данные с различных телескопов, мы собрали данные о 1305 звездах, на которых находится более 2025 планет. Используя эти данные, мы смогли измерить размеры звезд и их планет. У астрофизиков есть много странных формул, которые позволяют им вычислять такие вещи, как орбиты и размеры планет и звезд, но мы избавим вас от этого.
Для исследования астрофизики сосредоточились на 909 планетах, вращающихся вокруг 335 звезд, расположенных на расстоянии от 1000 до 4000 световых лет от Земли. Оказалось, что солнечные системы следуют двум схемам, чего ученые не ожидали. Во-первых, планеты Солнечной системы довольно похожи по размеру на своих соседей. Во-вторых, расстояния между орбитами были более или менее одинаковыми.
Оказывается, что если размер одной планеты и расстояние от нее до Солнца в данной системе известны, астрономы могут делать относительно точные вычисления, чтобы найти другие планеты в этой системе. Также оказалось, что связь между массой звезды и диаметром планет практически не существует. Это означает, что масса звезды не определяет размер планет.
Интересно, что если уже есть разница в размерах планет в данной солнечной системе, то планеты, расположенные ближе к Солнцу, будут меньше - исключений нет.
Благодаря этим открытиям мы знаем, как формируются солнечные системы, и это позволяет нам выдвигать гипотезы о том, что отличало нашу солнечную систему от других, когда она была сформирована. Самая передовая теория относительно инаковости нашей системы касается Сатурна и Юпитера . Ученые считают, что эти два газовых гиганта образовались немного раньше, чем другие планеты, нарушив естественный процесс и забрав вещества, необходимые для роста, с других планет.
Ученые хотят проверить эту теорию, поэтому их следующим шагом будет поиск планет размером с Юпитер и более пристальный взгляд на солнечные системы, к которым они принадлежат.
Что дальше Нептуна?
Вне орбиты Нептуна находится пояс Койпера. Это дом для Плутона, нескольких других карликовых планет и некоторых других объектов. Он наклонен под углом к плоскости Солнечной системы. Вся территория практически не изучена. Похоже, он является домом для множества крошечных миров, самый большой из которых равен массе нашей Луны и составляет 1/5 размера Земли, и состоит в основном из камней и льда. Эту область часто называют третьей областью Солнечной системы.
Мы не знаем точно, где заканчивается наша солнечная система. Его границы образованы двумя различными силами: солнечным ветром и гравитацией нашей звезды. Предел для воздействия солнечного ветра - это расстояние, в четыре раза превышающее расстояние Плутона от Солнца. Гравитация Солнца распространяется в тысячу раз, поскольку она может включать теоретически существующее Облако Оорта.
