как движуться планеты вокруг солнца

Солнечные сутки на разных планетах

Летают такие себе блинчики в космосе.

Просто начало нового цикла активности.

Распространённые заблуждения о Солнце

На Солнце нет воды

Это неправда. Фраза о том, что на Солнце есть вода, звучит очень странно, тем не менее вода на Солнце есть, и ее довольно много. Откуда она там берется и в каком виде существует? Вода имеет очень простую формулу: для ее образования нужен только водород и кислород. И того и другого на Солнце в избытке. Тем не менее этого вовсе не достаточно, чтобы вода непременно образовалась. Например, на Солнце есть все компоненты, чтобы сделать молекулу ДНК, но это не значит, что эта молекула может там существовать, так как, конечно же, она будет сразу разрушена под действием температуры. Иными словами, на Солнце могут существовать не все молекулы, а лишь самые устойчивые, самые неприхотливые. Такой молекулой является, в частности, угарный газ (CO), который на редкость стойкий благодаря так называемой тройной валентной связи. Еще одна молекула — азот (N2). И как ни странно, это и молекула воды, являющаяся, благодаря счастливому стечению обстоятельств, одной из самых прочных в природе. Так что вода на Солнце есть, и хотя в процентах молекулы воды составляют ничтожную долю от массы Солнца, в абсолютных величинах запасов пресной воды на Солнце больше, чем где бы то ни было в нашей Солнечной системе.

Можно отметить, что, так как молекулы, в том числе молекулы воды, чувствительны к температуре, то преимущественно они образуются в областях низкой температуры. На Солнце такими участками являются солнечные пятна, имеющие температуру всего около 4,5 тысяч градусов (окружены они областями с температурой 6 тысяч градусов). Именно в пятнах, а также в очень узком слое под поверхностью Солнца, называемом областью температурного минимума, сосредоточены основные запасы воды на Солнце. Так что в некотором смысле, когда в Средневековье люди полагали, что солнечные пятна — это озера воды на солнечной поверхности, они были в каком–то смысле не очень далеко от истины.

Солнце все время находится на одном месте
Это неправда. Солнце является типичной звездой, которых очень много во Вселенной. Оно находится в космосе, где сосредоточена большая часть газа и звезд, которые образовались из этого газа. Наша Галактика имеет спиральную структуру, и звезды концентрируются в ее рукавах, между ними и так далее. Все они, как и Солнце, вращаются вокруг центра Галактики. Для Солнца движение вокруг центра Галактики происходит со скоростью 217 километров в секунду. Скорость высокая, но, поскольку масштабы огромные, свой оборот Солнце делает примерно за 250 миллионов лет (галактический год). Таким образом, Солнце непрерывно движется в космическом пространстве вокруг центра Галактики.

Солнце является центром Солнечной системы, в которую входит само Солнце как центральное тело и планеты, которые имеют очень маленькую массу и поэтому вращаются вокруг Солнца, мало влияя на движение самого Солнца. Масса Солнца гораздо больше масс всех планет, поэтому центр масс Солнечной системы находится внутри самого Солнца. Поскольку планеты движутся с разной скоростью и меняют свое положение по отношению к Солнцу, центр масс перемещается внутри Солнца, и Солнце вращается вокруг этого перемещающегося внутри него центра масс. Таким образом, движение Солнца происходит вокруг центра Галактики и центра масс Солнечной системы.

Летом Солнце ближе к Земле, чем зимой

Это неправда. Начнем с того, что расстояние между Солнцем и Землей действительно не является постоянным, а меняется в течение года. Это связано с тем, что Земля вращается вокруг Солнца не по кругу, а «почти по кругу». Фигура, которую представляет собой орбита Земли, как и орбиты всех других планет нашей Солнечной системы, называется эллипсом. В целом орбиты планет могут быть сколь угодно вытянутыми. Такую орбиту, в частности, имеет Плутон, который во время плутонианского лета приближается к Солнцу на расстояние «всего» 4,5 миллиарда километров, а «зимой» удаляется от Солнца на 7,5 миллиардов. К слову, год на Плутоне длится 250 лет. Если бы орбита Земли была бы похожа на орбиту Плутона, то видимый размер Солнца на небе в течение года менялся бы в два раза, а потоки тепла и света, падающие на Землю зимой и летом, различались бы в 4 раза. Средняя температура на Земле зимой была бы около минус 50 °C на экваторе, а у полюсов — в районе минус 150 °C, и, скорее всего, эти строки просто некому было бы читать. К счастью, орбита Земли — это почти круг. Среднее расстояние от Солнца до Земли составляет почти 150 миллионов километров (свет проходит это расстояние чуть более чем за 8 минут). В ближней точке орбиты Земля приближается к Солнцу на 2,5 миллиона километров, а в дальней точке удаляется на такое же расстояние. Соответствующее изменение расстояния составляет всего 1,5%. На такую же долю меняется видимый размер диска Солнца на небе в течение года. Разумеется, большинство людей этого даже не замечает.

И все же, когда Солнце ближе всего к Земле — летом или зимой? Ответ на это вопрос известен: Земля проходит через ближнюю точку своей орбиты каждый год примерно в одно и то же время — почти сразу после новогодних праздников, около 3–4 января. Иными словами, в это время на небе можно увидеть Солнце максимально большого размера. Становится ли в этот день хоть немного теплее? Строго говоря, да, так как близость к Солнцу увеличивает среднюю температуру на 2–3 градуса, но, конечно же, смена времен года при той орбите Земли, которую мы имеем, никак не связана с расстоянием до Солнца. Гораздо более важной в нашей земной жизни является высота Солнца над горизонтом и, как следствие, плотность падающих на поверхность Земли солнечных лучей. А она, особенно на высоких широтах, на которых находится большая часть нашей страны, меняется в течение года не на 1–2%, а в несколько раз.

Впрочем, есть и гораздо более простой способ понять, что времена года никак не связаны с расстоянием до Солнца. Достаточно вспомнить, что январь является центральным месяцем зимы лишь в северном полушарии. В южном полушарии на это же самое время приходится пик лета. Соответственно, для большинства жителей той же Южной Америки тот факт, что Солнце ближе всего в январе, вероятно, не кажется таким удивительным, как для нас.

Как далеко простираются Новые Горизонты Солнечной Системы.
(#Астрономия@science_newworld)

Если пройти по улице и, избегая лица совсем уж необремененные интеллектом, задать прохожим вопрос «из чего состоит наша Солнечная Система?», то в 90%+ случаев вы получите список из 8 или 9 планет. Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон. Последний будет опциональнам и, естественно, его наличие или отсутствие в ответе будет зависеть только от того, в каком возрасте и в какое время были получены базовые знания по астрономии.

Если же пойти ва-банк и спросить, что же там дальше, то, скорее всего, вы услышите что-то о звездах из созвездия Центавра (Кентавра). И в этом-то, собственно и состоит заблуждение. И раз уж сейчас мы отодвигаем Новые Горизонты, то давайте поддержим злободневную тему и поговорим о том, что находится там, за Плутоном.

С чего все началось

Для начала нам нужно сесть в воображаемую машину времени и перенестись назад. Далеко назад. Скажем, на 4,5 миллиарда лет назад. Во времена бурной молодости нашей Солнечной Системы, когда она только формировалась.

Вокруг еще совсем юного Солнца вместе с протопланетами вращался огромный диск из льда и пыли, частицы которого скапливались в глыбы вплоть до сотен километров в диаметре. Но таких размеров было недостаточно, чтобы противостоять гравитации газовых гигантов. Многие из этих огромных кусков льда, что не были захвачены и поглощены планетами, болтались туда-сюда от гиганта к гиганту.

И хотя каждый из этих кусков не мог значительно повлиять на планеты, за счет огромного количества и очень продолжительного времени произошло следующее. Уран и Нептун начали отдаляться от Солнца, в то время как Юпитер напротив — приблизился. Данная модель поведения ранней Солнечной Системы была впервые предложена в городе Ницца. А как мы знаем, астрономы не особо парятся с названиями (вспомните «Большое Красное Пятно» или «30-метровый телескоп”), поэтому и модель называли „Модель Ниццы“.

Благодаря таким перетрубациям, орбиты этих ледяных глыб были либо „отодвинуты“ дальше от Солнца, либо превращены в вытянутые эллипсы. К слову, именно вышеописанные события, согласно нашему нынешнему пониманию, привели к активной бомбардировке планет через несколько миллионов лет после их формирования.

А что сегодня?

Происходившее ранее, безусловно, увлекательно и интересно, но нам ведь важно, что из этого получилось. Что же произошло со всеми этими небесными телами, которым недостаточно повезло, чтобы через много миллионов лет человеки на Земле называли их “планетами”?

По нашим нынешним представлениям они делятся на три группы. Пояс Койперта, Рассеянный Диск и Облако Оорта.

Пояс Койпера

Как я уже говорил, в астрономии не заморачиваются с названиями, поэтому нетрудно догадаться, что Пояс Койпера — это группа объектов, размещенная в тороидальном пространстве вокруг Солнца за пределами орбиты Нептуна. Открыл ее, естественно, голландский астроном Джерард Койпер. Все эти небесные тела вращаются примерно в одной плоскости с планетами. 

Это те самые объекты, которые остались на стабильных орбитах, и которые, фактически, не были подвержены гравитационному влиянию Нептуна во времена формирования Солнечной Системы. 

Начинается Пояс Койпера почти сразу за Нептуном, на расстоянии около 4,5 миллиардов километров от Солнца, а заканчивается на расстоянии примерно 7,5 миллиардов километров.

Рассеянный Диск

Второй регион называется Рассеянный Диск и состоит в основном из объектов, которые были “выброшены” Нептуном на далекие эллиптические и наклоненные относительно плоскости вращения планет орбиты. 

Рассеянный диск немного пересекается с Поясом Койпера своей внутренней границей, а внешняя, в свою очередь, простирается вплоть до 150 миллиардов километров. Это примерно 1000 астрономических единиц, т.е. где-то в 25 раз дальше, чем орбита Нептуна.

Облако Оорта

Последний регион называется облако Оорта (угадайте ка, как звали ученого, предложившего данную концепцию). В отличие от Рассеянного Диска или Пояса Койпера, Облако Оорта не ограничивается плоскостью вращения планет. Это сферическое скопление объектов, которые начинаются примерно в 300 млн км от Солнца (2000 а.е.) и заканчивается примерно на расстоянии 10 000 000 000 000 км. А это ни много ни мало один световой год. Хотя, естественно, точное расстояние нам никто пока не скажет.

Большая доля тел, которые составляют облако Оорта — кометы с очень большим периодом вращения вокруг Солнца. Их орбиты настолько большие, что при подлете к Солнцу они движутся практически по параболическим траекториям.

ак при чем здесь Плутон и New Horizons?

Побыв немного в совсем уж далеком прошлом, давайте снова сядем в уже использованную нами машину времени и перенесемся во времена гораздо более близкие. 18 февраля 1930 года. Именно тогда астроном Клайд Томбо обнаружил первый объект из пояса Койпера. Плутон. Да, ранее Плутон был математически предсказан, но непосредственно увидеть его удалось только во второй четверти XX века.

Казалось бы, теория получила подтверждение, теперь мы знаем, где нужно искать. Но для нахождения следующего объекта из пояса Койпера понадобилось более 60 лет. 

Следующее небесное тело под названием 1992 QB1 было найдено только в 1992 году (помните, у астрономов все весьма незамысловато с названиями), но уже после него все понеслось. Пояс Койпера стал все больше и больше показывать себя человечеству. На сегодняшний день мы четко знаем о более, чем тысяче объектах, находящихся за пределами орбиты Нептуна. Думаю, никто не удивится тому, что называют их „транснепнтуновыми объектами“. Ниже на иллюстрации вы можете видеть сравнительные размеры крупнейших из них (Земля тоже в масштабе).

Если вы успели подумать, что 1000 объектов — это очень много, то не торопитесь. По сегодняшним прикидкам только в поясе Койпера находится более 100 000 объектов с диаметром более 100 км, в то время как в облаке Оорта — 1 000 000 000 и более.

Еще одна планета?

Речь сейчас идет вовсе не о пересмотре статусе Плутона (этого никто делать не будет). По одной из теорий за орбитой Нептуна может существовать еще одна планета Солнечной Системы. У нас пока нет никаких прямых подтверждений данному утверждению, но наблюдению за некоторыми кометами, а также за некоторыми объектами пояса Койпера, подобный вывод вполне можно сделать.

Понятное дело, что пока что это лишь спекуляции и никто нечего непосредственно не видел ни одним телескопом, но мы знаем, что такое физически возможно. Нам известно о существовании планет, находящихся на орбите в десятках миллиардах километрах от своих звезд. Единственное, что мы можем сказать наверняка, если там и есть какая-нибудь планета, то она меньше, чем Юпитер или Сатурн. Иначе наши инфракрасные телескопы уже бы увидели их. 

Повторюсь, если у вас при виде словосочетания „девятая планета“ начали появляться мысли о всяких Нибиру, то отбросьте их немедленно. Это всего лишь предположение, не более. Просто если вдруг в будущем человечество обнаружит еще одну планету, это не сильно удивит научную общественность.

Итого

Собственно, к чему я это все. Сейчас на нас сыпется огромное количество новостей от New Horizons, Dawn, Rosetta с Philae и других зондов, которые рассказывают нам о ранее неизвестных подробностях, находящихся совсем близко к нам по астрономическим меркам. 

Когда я учился в школе, а затем и в университете, я слушал лекции по астрономии, и у меня складывалось очень четкое впечатление, что мы знаем о космосе практически все. Отчасти, наверное, из-за того, что мы довольно подробно знаем о галактиках, туманностях, звездах, черных дырах и прочих очень и очень далеких объектах. Отсюда подсознательно можно сделать вывод, что раз мы видим все так далеко, то уж о собственной Солнечной Системе то должны знать все. Но это вовсе не так. (Недавно, кстати, тут была очень интересная статья, рассказывающая о причинах подобного явления.)

Сейчас New Horizons приближается к Плутону, раскрывая нам все новые и новые подробности об этом далеком и холодном мире. Но это лишь один из самых ярких объектов пояса Койпера, а, как я уже говорил, их там огромное количество. И это заставляет меня задумываться о том, как же мы на самом деле мало знаем о нашей Вселенной.

Сам Плутон был открыт менее ста лет назад. Это ничто по меркам истории. И кто знает, что человечество откроет еще через сто лет. Как далеко сможет отодвинуть новые горизонты своих познаний.

Так что если у вас (как и у меня) возникало ложное впечатление, что мы знаем о космосе в целом и Солнечной Системе в частности абсолютно все, что только можно знать — гоните эти мысли. Гоните их без пощады и наслаждайтесь замечательным пьянящим чувством первооткрывателей. Ведь история космоса творится у нас на глазах, а за горизонтами еще очень много интересного!

Про небольшую особенность Юпитера

Земля вращается вокруг Солнца. Марс вращается вокруг Солнца. Венера, Меркурий, Нептур, Уран, и Сатурн — тоже. Луна и Международная космическая станция вращаются вокруг Земли. А вот с планетой-гигантом Юпитером все обстоит несколько сложнее.

Когда в космическом пространстве менее массивное тело вращается вокруг более массивного, лёгкое не описывает идеальные круги вокруг центра тяжёлого. На самом деле вращаются оба, а центром этого вращения служит центр масс обоих тел. Если разница в массе очень велика — как, например, между нашей планетой из Солнцем — то центр масс находится внутри более массивного тела, на пренебрежимо малом от его геометрического центра расстоянии. Но если масса двух тел сопоставима, то центр масс может находиться и в пространстве вне обоих тел. 

Масса Юпитера в 2,5 раза больше массы всех остальных объектов Солнечной системы. Масса Юпитера равна 1 898 600 000 000 000 000 000 000 000 кг, а масса Солнца — 1 990 818 700 000 000 000 000 000 000 000 кг, с разницей всго в 1000 раз. Такая относительно небольшая разница в массе смещает точку, вокруг которой движутся и Солнце, и Юпитер, взаимно влекомые гравитацией. Эта точка находится, по расчётам, на расстоянии, равном 7% солнечного радиуса, от поверхности звезды. Другими словами, Юпитер, единственный из планет Солнечной системы, вращается вокруг точки в пространстве, лежащей не внутри Солнца, а вне его.

"A Gentle Reminder"

Протуберанец в масштабе с нашей планетой. 29.05.2022.