что такое барицентр в астрономии
Барицентр системы Солнце-Юпитер. Где он?
Вчера мы говорили о том, что такое экзопланеты. И как ученые их находят. Одним из описанных методов обнаружения экзопланет был такой — астрономы измеряют гравитационное влияние, которое оказывает гипотетическая экзопланета на свою звезду. Измеряя крошечные изменения в движениях звезд, они определяют, какой по массе невидимый объект может их оказывать. И таким образом вычисляют параметры этого объекта. И по этому поводу один из наших подписчиков на канале Яндекс Дзен задал вопрос: а Солнце кто-нибудь шатает? Отвечаем — да. На Солнце оказывают влияние все планеты Солнечной системы.
Барицентр
Помните, в школе нас учили (кому повезло, и кто изучал астрономию) что все планеты в нашей планетной системе вращаются вокруг Солнца? Забудьте об этом. Потому что на самом деле каждая планета Солнечной системы вращается вокруг нашей звезды не вокруг нее. А вокруг общего центра масс. Который в каждом конкретном случае немного смещен относительно физического центра Солнца. Эта точка называется барицентр. И ее положение зависит от массы конкретной планеты. Барицентр почти всех планет Солнечной системы находится внутри Солнца.
Такие точки существуют не только у планет и Солнца. Фактически любое космическое тело, вокруг которого вращается другое тело, вращается вокруг барицентра. Даже в случае с МКС, масса которой ничтожно мала по сравнению с массой Земли, она вращается вовсе не вокруг центра нашей планеты. А вокруг вышеупомянутой точки. Которая, в данном случае, пусть совсем немного, но все же смещена относительно физического центра Земли.
Интересным примером подобного явления можно назвать барицентр системы Плутон-Харон. Спутник Плутона настолько большой по отношению к карликовой планете, что барицентр системы всегда находится за пределами его поверхности.
Крутой Юпитер
Ну а теперь самое интересное. Почему же мы сказали, что барицентр почти всех планет Солнечной системы находится внутри Солнца? Потому что есть одна планета, которая выделяется в этом отношении. Это Юпитер. Он настолько крут и массивен, что имеет наглость😁 возможность разместить общий с Солнцем центр масс выше поверхности последнего! На целых 45 тысяч километров! Однако так происходит далеко не всегда. Потому что на Солнце влияют и другие планеты. Но все же такое случается. И в такие моменты Юпитер может смело заявить — смотрите! Я тоже здесь что-то значу! Да, пусть я не стал звездой. Мне для этого не хватило совсем чутка — всего 75-80 моих масс. Но я подкачаюсь! Я обещаю!😉
Инопланетные астрономы (если, конечно, они существуют) спокойно смогут вычислить Юпитер в нашей планетной системе. Используя методы, которые применяют наши астрономы.
Кто знает, может быть через много миллиардов лет, когда Солнце станет остывающим белым карликом, и не сможет согревать нашу планету как раньше, наши далекие потомки натаскают откуда-нибудь межзвездного водорода. Чиркнут спичкой. И зажгут Юпитер. И будут греться в его лучах на курортах Плутона…
Ниже Вы можете увидеть анимацию, которая показывает вращение Юпитера и Солнца вокруг общего центра масс. Источник: https://www.insider.com/ti
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Что такое центр масс или почему Земля вращается не вокруг Солнца
Планеты вращаются вокруг Солнца. Луна вращается вокруг Земли. Харон вращается вокруг Плутона. Однако это неточные утверждения, потому что в реальности все объекты Солнечной системы находятся на орбитах вокруг единого центра масс (барицентр).
© pixabay.com
«Для удобства мы говорим, что планеты вращаются вокруг Солнца, но это не на 100% верно. На Солнце приходится 99,8% от массы Солнечной системы, оставшаяся масса приходится по большей части на Юпитер с Сатурном и «крохи» достались остальным объектам. Однако все, абсолютно все тела, включая Солнце, совершают вращение вокруг центра масс. Это напоминает игру по перетягиванию каната», — пояснил планетолог из JAXA Джеймс О’Донохью.
Другие примеры
Случай с Землей и Луной аналогичен. Между нашей планетой и ее спутником находится центр масс, вокруг которого объекты совершают движение.
«Каждые 27 дней, 7 часов и 15 секунд, благодаря притяжению Луны, Земля совершает оборот вокруг центра масс, который находится в 2000 километрах от поверхности планеты. Оборот вокруг центра Земля делает со скоростью 42 км/ч, что очень медленно в планетарном масштабе», — прокомментировал Джеймс О’Донохью.
Конечно, можно и даже нужно продолжать говорить, что планеты вращаются вокруг Солнца или что Луна вращается вокруг Земли. Почему? Да потому что это очень удобно!
Только теперь вы знаете чуть-чуть больше и понимаете, что существует барицентр.
Значение слова «барицентр»
В физике термин «барицентр» может означать центр масс или центр тяжести в зависимости от контекста. Центр масс (и центр тяжести в постоянном гравитационном поле) является средним арифметическим всех точек с учётом локальной плотности или удельного веса. Если физический объект имеет постоянную плотность, то его центр масс совпадает с барицентром фигуры той же формы.
барице́нтр
1. астрон. матем. то же, что центр масс, центр тяжести, центр инерции ◆ Фазы Луны ― это одновременно и фазы Земли, которые указывают, на каком участке орбиты вокруг барицентра (центра масс системы Земля ― Луна) располагаются обе планеты и какие возмущения от Солнца свойственны этим участкам орбиты «Курьер науки и техники», 1987 г. // «Знание ― сила» (цитата из НКРЯ) ◆ По данным, приведенным в таблице 3, можно сделать вывод, что перемещение барицентров экономических показателей (численность занятых, объемы производства в промышленности и сельском хозяйстве, инвестиции в основной капитал) относительно столицы области имеет «центростремительное» направление, преимущественно с юго-востока на северо-запад Е. В. Зарова, П. Р. Хасаев, «Оценка векторов территориального влияния на социально-экономическое развитие приграничных районов Самарской области», 2004.08.26 г. // «Вопросы статистики» (цитата из НКРЯ)
Делаем Карту слов лучше вместе
Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!
Спасибо! Я обязательно научусь отличать широко распространённые слова от узкоспециальных.
Насколько понятно значение слова запрестольный (прилагательное):
Солнце, как известно, является центром Солнечной системы, вокруг которой вращаются восемь планет, карликовые планеты, астероиды, несколько метеоритов и парочка далеких комет. Это то, что мы знаем со школьной скамьи. Можно сказать, что это своего рода неопровержимая истина, поскольку ученые в свое время доказали, что Земля не является центром Вселенной, и что Земля, как и остальные планеты, вращается вокруг Солнца.
Кстати говоря, это чистая правда, но с некоторыми оговорками. На самом деле все в Солнечной системе вращается вокруг так называемого «центра масс Солнечной системы», включая само Солнце. Недавно ученые рассказали об этом в серии видеороликов. Какие секреты они раскрыли?
Вращение вокруг центра масс
Центр масс или барицентр, вокруг которого вращаются различные планеты и небесные тела в нашей Солнечной системе, является точкой, в которой объект идеально сбалансирован, причем вся его масса равномерно распределена по всем сторонам. Кстати говоря, иногда центр масс находится непосредственно в середине объекта.
Например, вы можете легко найти центр масс линейки. Попробуйте положить линейку на палец и выровнять ее так, чтобы она спокойно лежала на пальце и не падала. Таким образом вы найдете место на линейке, благодаря которому сможете удерживать ее всего на одном пальце. Это и есть центр масс или, как его еще называют, центр тяжести.
В нашей Солнечной системе центр масс редко совпадает с центром Солнца. Это означает, что все тела в Солнечной системе не вращаются вокруг центра Солнца. Конечно, планеты вращаются вокруг Солнца, но здесь мы расскажем о точном положении и истинном центре, вокруг которого вращаются все объекты в Солнечной системе.
Чтобы доказать данный факт, планетолог Японского космического агентства JAXA Джеймс О’Донохью создал анимацию, которая показывает, как Солнце, Сатурн и Юпитер играют в «перетягивание каната» вокруг барицентра, в результате чего Солнце начинает двигаться по петлевым мини-орбитам.
В свободное время планетолог создает анимации, которые наглядно демонстрируют, как работают планеты, звезды и скорость света с точки зрения физики. По его словам, естественно думать, что мы вращаемся вокруг центра Солнца, но это очень редко случается, поскольку центр масс Солнечной системы редко совпадает с центром Солнца, а само Солнце вращается на миллионы километров вокруг барицентра, иногда проходя над ним, иногда отклоняясь от него.
Центр масс Солнечной системы не совпадает с центром Солнца
Вопрос следующий: почему центр масс Солнечной системы не совпадает с центром Солнца, хотя абсолютное большинство массы Солнечной системы принадлежит Солнцу? По логике, центр Солнца должен совпадать с барицентром Солнечной системы, потому что подавляющая часть массы Солнечной системы приходится именно на него — 99,8%.
На самом деле во всем виноват Юпитер и его гравитация. Как мы уже ранее говорили, Солнце составляет 99,8% массы Солнечной системы, но Юпитер содержит большую часть оставшихся 0,2%. Эта масса вызывает гравитационное притяжение, мягко оттягивающее Солнце от барицентра Солнечной системы, который как раз должен совпадать с центром Солнца.
Можно сказать, что Солнце немного вращается вокруг Юпитера. Другими словами, утверждение о том, что планеты вращаются вокруг звезд не является непреложной истиной, поскольку планеты и звезды вращаются вокруг их собственного барицентра.
Что такое центр масс?
В астрономии центр масс или барицентр — это центр масс двух или более тел, которые вращаются вокруг друг друга, то есть точка, вокруг которой вращаются эти объекты. Оно является важным понятием в таких областях, как астрономия и астрофизика.
Если одно орбитальное тело больше другого, а их тела расположены относительно близко друг к другу, то барицентр обычно будет находиться в пределах более крупного объекта.
В этом случае вместо двух тел, вращающихся вокруг некой точки между ними, менее массивный объект будет вращаться вокруг более массивного. В то же время можно заметить, что более тяжелое тело будет слегка покачиваться. Также обстоит дело с системой Земля-Луна, поскольку центр масс находится на расстоянии в 4691 км от центра Земли, что составляет всего 75% от радиуса Земли (6378 км).
Земля и Луна исполняют более простой танец, при этом барицентр остается внутри Земли. Кстати говоря, он не соответствуют реальному центру Земли из-за гравитации Луны, которая слегка притягивает Землю.
Когда два тела имеют одинаковую массу, то барицентр, как правило, будет находиться между ними, а оба тела вращаться вокруг него. Так обстоит дело с Плутоном и его спутником Хироном, а также со многими двойными астероидами и звездами. В пределах Солнечной системы подобное явление можно наблюдать среди многих планет и их спутников.
Кстати говоря, Плутон исполняет особый танец со своим спутником Хироном, но есть одно различие, которое состоит в том, что барицентр всегда находится за пределами Плутона.
Когда менее массивный объект находится на большом расстоянии, то барицентр может находиться за пределами более крупного объекта. Так обстоят дела с Юпитером и Солнцем. Несмотря на то, что Солнце в тысячу раз больше Юпитера, барицентр расположен за пределами Солнца из-за относительно большого расстояния между ними.
В конечном итоге каждая планетарная система вращается вокруг невидимой точки, которая находится в центре.
Важность центра масс для ученых
Барицентр иногда помогает астрономам находить скрытые планеты, вращающиеся вокруг других звезд, поскольку очень трудно сразу определить местоположение экзопланет. Как правило, они скрыты ярким светом звезд, вращающихся вокруг центра масс.
Кстати говоря, благодаря колебанию звезд ученые могут установить существование планеты. А изучая барицентры и используя множество других методов, астрономы уже смогли обнаружить множество планет, вращающихся вокруг других звезд.
В астрономии существуют так называемые «барицентрические координаты», то есть координаты точки относительно системы координат, начало которой находится в центре тяжести системы. Международная небесная система координат (ICRS) пользуется системой барицентрических координат, которая фокусируется на центре Солнечной системы, определяя местоположение ее объектов.
Детям в Африке пресной воды не хватает, потому что она вся ушла на такие статьи.
Плутоном и его спутником Хироном?! Это на каком языке? Харон же!
Нам все врали! Земля не вращается вокруг Солнца, а движется по сложной незамкнутой траектории!
Неустойчивые недолговечные сгустки звёздной пыли рассуждают о том, вокруг чего конкретно они вращаются.
Нам всё врали! Земля не шар!
гыыы, а что кто-то не знал?
Я знал, и вообще мы все умрем ааа аааа.
Обнаружена планета с тремя солнцами
Международная команда астрономов представила новое исследование, объясняющее аномальное устройство тройной звездной системы GW Orionis в созвездии Ориона. Моделирование показало, что в этой системе расположена огромная молодая экзопланета, которая обращается вокруг трех звезд одновременно.
Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, а коротко о нем рассказывает New Scientist. Впервые о феномене тройной звездной системы GW Orionis было объявлено в сентябре 2020 года.
Астрономы из Европейской южной обсерватории тогда сумели получить первое прямое свидетельство того, что группы звезд способны разрывать свои планетообразующие диски, оставляя их искривленными и с наклонными кольцами. К такому выводу ученые пришли после 11 лет наблюдений, которые проводились при помощи телескопов VLT и ALMA, расположенных в Чили.
Было предложено несколько различных гипотез, но ни одна из них достоверно не смогла объяснить загадочную природу системы GW Orionis. Новое исследование стало первым, которое базируется на данных компьютерного моделирования. Авторы работы пишут, что им впервые удалось обнаружить экзопланету, вращающуюся вокруг трех звезд одновременно.
Поясним, что система GW Orionis расположена в созвездии Ориона на расстоянии около 1300 световых лет от Земли. Она окружена огромным диском из пыли и газа, что является обычным явлением для молодых звездных систем, в которых образуются планеты. Две звезды в GW Orionis вращаются друг вокруг друга примерно на таком же расстоянии, какое разделяет Землю и Солнце. Третья звезда вращается вокруг них на расстоянии, которое в восемь раз превышает расстояние между Землей и Солнцем.
Еще одна особенность заключается в том, что диск этой системы разделен на две части, причем внешняя часть наклонена примерно на 38 градусов. Именно странный разрыв и потребовал объяснения. Для этого ученые создали детальную модель системы GW Orionis и провели компьютерное моделирование, чтобы понять, что именно могло вызвать разрыв диска.
В результате они пришли к выводу, что разрыв в пылевом облаке связан с существованием массивной экзопланеты. Из-за большого расстояния до нее она пока не может быть обнаружена при помощи наземных телескопов. Однако компьютерное моделирование показало, что эта планета столь же массивна, как наш Юпитер. Возможно, это газовый гигант.
Согласно исследованию, обнаруженная планета вращается сразу вокруг трех звезд. Свою орбиту она «вырезала» в первый миллион лет своего существования. Эксперты считают, что это может быть лучшим объяснением разрыва в пылевом диске.
Описывая молодой мир с тремя звездами-хозяевами, ученые отмечают, что вряд ли с его поверхности можно было бы увидеть все три солнца одновременно. По их мнению, две звезды были бы видны наблюдателю хорошо, хотя, вероятно, они сливались бы в одно яркое пятно. А вот третья звезда в лучшем случае была бы видна лишь иногда, да и то в виде крошечной красной точки.
Планеты и звзды в фотоаппарат
Снова всем привет! Снова я возвращаюсь с новыми, более качественными фотографиями планет и другого. В этом посте я хочу привести пример фотографий полученных при помощи старенького фотоаппарата Canon SX50 HS. Также хочу предупредить, что здесь могут быть грамматические ошибки. Если не смотрели предыдущие два поста на эту тему, посмотрите, а мы начинаем.
Дальше рассмотрим Солнце. И перед началом я хочу предупредить, ❗НИКОГДА НЕ СМОТРИТЕ НА СОЛНЦЕ В ТЕЛЕСКОП БЕЗ СПЕЦИАЛЬНОГО ФИЛЬТРА❗ или же вы останетесь одноглазым. Солнце это самая ближайшая к нам звезда. Среднее расстояние до него составляет примерно 149,5 млн км. Но без специального солнечного фильтра, вам не получится рассмотреть на нём детали, уж слишком солнышко яркое). С солнечным фильтром у вас получится рассмотреть группы пятен на Солнце. Солнечные пятна — тёмные области на Солнце, образуются в связи с выходом сильных магнитных полей в фотосферу.
75%. А например в мае 2020 Венера была расстоянии всего 50 млн км и была видна в виде тонкого серпика
С солнечной системой покончено, переходим к дальним звëздам
Всем спасибо кто дочитал до этого момента, я вам очень благодарен. Желаю вам всего хорошего!
Мир размером с горошину
Диаметр Земли 12 750 километров, но давайте представим, какими были бы сравнительные размеры Солнечной системы, если бы мы уменьшили нашу планету до размера горошины (1 сантиметр). Поехали!
Возьмем крупинку гречки (3 мм) и положим рядом с нашей горошиной. Именно такое соотношение в размерах имеют Земля и Луна. Отодвинем их на 30 см (лист А4) и получим относительное расстояние между ними.
Берем крупинку, горошину, лист бумаги и идем на футбольное поле. Кладем нашу систему «Земля-Луна» в начале поля и бежим на противоположную сторону (120 м). На другом конце футбольного поля надуваем большой пляжный мяч (1 м) – это наше Солнце!
Бежим обратно к «Земле», ищем в кармане бусинку (4 мм) и еще одну горошину (1 см). Пробежав 50 метров от мяча, оставляем бусинку, а еще через 35 метров кладем горошину. Меркурий и Венера на своих местах.
Отдышавшись немного возле «Земли и Луны» бежим дальше. Теперь, пробежав полтора футбольных поля, размещаем там еще одну бусину размером 0,5 см. Марс готов!
А сейчас нужна дыхалка спортсмена, чтобы пробежать 5 футбольных полей от «Солнца» и обозначить положение Юпитера в нашей планетарной системе. Это будет апельсин диаметром 10-11 см.
Думаю, пора взять велосипед, чтобы проехать 1 км от начала отсчета и установить там яблоко (9 см) в качестве Сатурна. Можно сделать ему кольца из бумаги, чтоб выглядело солиднее.
Две сливы (4 см каждая) кладем на отметках в 2,3 км и 3,5 км от нашего «Солнца». Это Уран и Нептун. Невероятное расстояние, правда?
Поклонники старой школы и все, кто неравнодушен к Плутону, едут еще 1 км и победоносно завершают всю планетарную систему горошинкой черного перца (2 мм).
Стоя на расстоянии 4,5 км от нашего мяча, которого мы даже не видим, мы можем представить поистине космические масштабы нашего дома – Солнечной системы.
Если вам доведется побывать в финском городе Котка, загляните в прибрежный парк. Там установлены столбики с металлическими планетами на относительном расстоянии друг от друга. И вся эта «конструкция» заканчивается на мысе большим шаром, символизирующим Солнце. Очень здорово!
Солнцу тоже жарко
Биография Солнечной системы
700 млн лет – столько понадобилось для того, чтобы сформировалась наша Солнечная система. Невеликий срок в масштабах Вселенной. Но все ключевые события для нашего «солнечного семейства» успели произойти именно за это время. Какие же?
В начале было облако
Сжатие происходило очень быстро. Помимо этого, облако еще и вращалось. Дело в том, что все вокруг нас, включая галактику, находится в постоянном вращении. Вращение – это часть физики звездного коллапса. Когда в газопылевом облаке возникла гравитация, оно не только стало быстрее вращаться, но и расплющилось в диск. В условиях стремительного сжатия и хаотичного вращения газ и пыль начали уплотняться во множество комков. Эти комки были ничем иным, как будущими звездами.
Очень скоро часть этого облака станет раздробленной Солнечной системой, в центре которой засияет яркая протозвезда. Она начнет поглощать пыль и газ, из которых тогда состояла солнечная туманность. Большая часть из всего этого «мусора» окажется в недрах Солнца, а из мизерных остатков образуются планеты, спутники, астероиды и даже мы сами.
Солнечная система была не единственным «ребенком» огромного газопылевого облака, одновременно с ней на свет «рождаются» и ее «братья» – другие звездные системы.
То же самое мы можем наблюдать сегодня в созвездии Ориона, через которое протянулось гигантское молекулярное облако протяженностью в сотни световых лет. В некоторых местах видно, как из этих комков образуются молодые звезды, словно гигантские диско-шары, подсвечивающие окружающий их газ всеми цветами радуги.
Туманность Ориона / ©NASA
На сегодняшний день существует два подхода к вопросу образованию планетных систем. Один из них – это развитие идей советского ученого Виктора Сафронова, так называемая модель аккреции на ядро. Согласно этой модели, сначала образуется некая заготовка планеты, зародыш, каменное ядро, на которое потом аккрецирует газ, и образуется уже планета-гигант наподобие Юпитера, Сатурна или других планет-гигантов. Второй подход связан с попытками объяснить образование планет в протопланетном диске тем же механизмом, который приводит и к образованию звезд, то есть гравитационной неустойчивостью. Если диск достаточно массивен, и в нем достаточно много вещества, то могут образовываться какие-то неоднородности, которые будут сжиматься под действием собственной тяжести. Если они будут достаточно массивны, они будут падать внутрь себя, коллапсировать и превращаться в массивные планеты. В научной среде преимущество пока имеет первая – сафроновская теория образования планет.
В «младенчестве» у Солнечной системы не было никаких планет. Самого Солнца как такового тоже не существовало – была лишь небольшая протозвезда, свет от которой был очень тусклым из-за скопленных вокруг нее газа и пыли. Впрочем, планеты будут формироваться очень быстро.
Материал для их «изготовления» разделился на несколько «слоев» в зависимости от температур диска. Ближе к протосолнцу, при температуре свыше 2 тыс. градусов, все испарилось. На расстоянии 8 млн км находилась каменная линия, где металлы и минералы затвердели.
Как эти, так и другие элементы, объединяет одно – они пока находятся здесь в виде микроскопических частиц. Но уже очень скоро путем аккреции их начнет притягивать друг к другу, и они превратятся в камни и кусочки льда, которые, в свою очередь, тоже притянет вместе. Из них образуются более-менее большие каменные куски (примерно 1 км на 1,5 км), называемые планетезимали. Это первый строительный материал, из которого через 3 млн лет сформируются протопланеты – «зародыши» планет.
Художественное видение линии снега / ©ESA
А пока протопланеты схожи по размерам с Луной. Сталкиваясь между собой, они образуют большие планеты. Планеты внутренней Солнечной системы – Меркурий, Венера, Земля и Марс – получились небольшими, меньше внешних, потому что им досталось меньше строительного материала (ближе к звезде, там, где достаточно горячо из-за ее излучения, не могут конденсироваться льды, не могут конденсироваться в твердое вещество вода, аммиак и другие газы, поэтому там возможно образование только каменных планет. Поэтому эти планеты получаются менее массивными, ведь для их образования доступно меньше вещества).
Буквально за 3 млн лет появляется гигант Солнечной системы – молодой замерзший Юпитер. Прежде чем стать газовым гигантом, Юпитер был суперземлей – крупной каменной планетой, масса которой в несколько раз превышает массу Земли. Он продолжал расти, притягивая к себе все новые протопланеты. Из-за своей массы Юпитер стал «гравитационным разбойником». Как космический пылесос он поглощал все газы на своем пути и за 100 тыс. лет нарастил 90% своей нынешний массы.
Другие планеты внешней Солнечной системы – Сатурн, Уран и Нептун – последовали его «хулиганскому» примеру. И хотя накопить столь убедительную «мышечную» массу большинству из них все же не удалось, Юпитер и Сатурн в конечном итоге вобрали в себя 92% всего не солнечного вещества!
Благодаря «прожорливости» этих двух гигантов за 10 млн лет существования молодой Солнечной системы в ней кончился практически весь газ, в частности, водород и гелий, из-за которых так быстро выросли Юпитер и Сатурн. Их неуемная «жадность», однако, сыграла на руку их более «скромным» собратьям. Ведь если бы Юпитер и Сатурн не притянули весь газ и пыль, мы могли бы лицезреть наше Солнце лишь как довольно тусклый нечеткий диск. Впрочем, не могли бы – в отсутствии нормального солнечного света жизнь на нашей планете едва ли могла достигнуть такого разнообразия, чтобы на ней появились столь любопытные существа как Homo sapiens. Солнце, впрочем, способствовало этому и само. Ведь оно продолжало вбирать в себя водород и гелий, иначе не выросло бы до таких размеров, так и оставшись протозвездой. Юпитер, кстати, и сам бы мог стать звездой, если бы обладал значительно большей массой.
Второе рождение Солнца
Солнце созрело, а сформировавшиеся Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун улетели за снеговую линию. Между тем, в горячей внутренней области, где было много камней и мало газа, творился хаос: крошечные протопланеты продолжали сталкиваться и расти.
Образование внутренних планет Солнечной системы продолжалось в 10 раз дольше, чем формирование газовых гигантов. Спустя 75 млн лет этот процесс подошел к концу. Пыль этих «боев» рассеялась, и из глубин космоса проступили очертания четырех внутренних планет – Меркурия, Венеры, Земли и Марса.
Детство нашей Земли тем не менее было трудным. В то время, когда протоземля достигла нынешних размеров и заняла стабильную орбиту, у нее был космический преследователь. Считается, что на начальных стадиях развития Землю сопровождала другая протопланета – Тея. У нее была почти такая же орбита, как и у Земли. Она буквально следовала за ней по пятам. Неудивительно, что подобный «контроль» рано или поздно должен был вылиться в ожесточенный «конфликт» – планеты столкнулись. И вновь великие бедствия обернулись великим созиданием – из обломков Теи и самой Земли сформировался спутник – Луна (читайте об этом в прошлом номере журнала в статье «История Земли за 30 минут»). Выжив в катаклизме и сформировав Луну, Земля стала одной из самых стабильных планет внутренней Солнечной системы. Вероятно, это еще одна причина, почему именно на ней появилась жизнь (по крайней мере, столь разнообразная).
Кольцо астероидов и пояс Койпера
Казалось бы, формирование планет закончено, но между Марсом и Юпитером и по сей день существует кольцо, которое давным-давно должно было превратиться в еще одну планету. Но рождение ее невозможно – «злодейка-судьба» в образе гиганта Юпитера не позволяет ей сформироваться: гравитационная сила газовой планеты постоянно сталкивает астероиды и не дает им притянуться друг к другу.
Ближе к краю Солнечной системы, за орбитой Нептуна, расположилось еще одно кольцо астероидов – пояс Койпера. В нем много камней и льда, но все они летают так далеко друг от друга, что почти никогда не сталкиваются, потому не образуют планет.
Объекты основного пояса показаны зеленым цветом, рассеянного диска – оранжевым. Четыре внешних планеты выделены голубым цветом, троянские астероиды Нептуна – желтым, Юпитера – розовым. Появление промежутка в нижней части рисунка связано с нахождением в этой области полосы Млечного пути, скрывающей тусклые объекты / ©Wikimedia Commons
Помимо кольца астероидов и пояса Койпера, в Солнечной системе существует и гипотетическая сферическая область, называемая облаком Оорта. Именно она, по мнению многих исследователей, считается «родиной» долгопериодических комет. И хотя инструментально существование облака Оорта не подтверждено, многие косвенные данные указывают на его существование. Считается, что облако Оорта является остатком исходного протопланетного диска, который сформировался вокруг Солнца примерно 4,6 млрд лет назад. Общепринятая гипотеза гласит, что объекты облака Оорта первоначально формировались намного ближе к Солнцу в том же процессе, в котором образовались планеты и астероиды, но гравитационное взаимодействие с молодыми планетами-гигантами, такими, как Юпитер, отброс ило эти объекты на чрезвычайно вытянутые эллиптические или параболические орбиты.
Поздняя тяжелая бомбардировка
Впрочем, через 50 млн лет после рождения Солнечной системы в поясе Койпера и кольце астероидов было в 100 раз больше тел, чем сегодня. Все они сыграли разрушительную, но очень важную роль в эволюции каменистых внутренних планет, включая нашу Землю.
Причиной драмы, однако, стали тогда газовые гиганты, чьи сместившиеся орбиты чуть не погубили Солнечную систему. Когда Юпитер вошел в резонанс с Сатурном, возникло гравитационное возбуждение и произошла катастрофа – планеты разлетелись по Солнечной системе. Две планеты – Нептун и Уран, пострадали больше всех. Их орбиты поменялись местами.
Резонанс Юпитер-Сатурн основательно проредил и пояс астероидов, и пояс Койпера. 99% тел в поясах астероидов и Койпера разлетелась, большая часть из них оказалась за пределами Солнечной системы. Но некоторые отправились внутрь. Земля, как и другие каменистые планеты, оказалась на линии огня. Это событие известно как поздняя тяжелая бомбардировка. Но принцип «нет худа без добра» сработал снова. Многие ученые считают, что именно такие бомбардировки могли принести на Землю воду, а заодно и органические минералы и вещества, из которых позже развилась жизнь.
С тех пор, насколько известно современной науке, серьезных катаклизмов в Солнечной системе не происходило. Многие вообще считают ее нетипичной по сравнению с другими подобными системами именно в силу ее стабильности. Неужели мы – особенные.
Солнечная система должна просуществовать еще порядка 5 млрд лет – до тех пор, пока термоядерная реакция в недрах Солнца не прекратится и оно не расширится. Когда это произойдет, оно превратится в красного гиганта и поглотит Меркурий, Венеру и, возможно, нашу Землю. Но даже если наша планета и избежит этой участи, жизнь на ней станет совершенно невозможной из-за близости гигантского Солнца. Зона обитаемости сместится к самым краям планетной системы. Впрочем, из-за чрезвычайно увеличившейся площади поверхности Солнце будет гораздо более «прохладной» звездой, чем прежде. После этого нашу систему ждет еще большая трагедия – Солнце вновь начнет сжиматься. Это будет происходить до тех пор, пока оно не превратится в белого карлика – звездное ядро, необычайно плотный объект в половину первоначальной массы светила, но размером всего лишь с Землю. Процесс «умирания» Солнца, как и всего в этом мире, начался еще в момент его рождения. Поскольку Солнце сжигает запасы водородного топлива, выделяющаяся энергия, поддерживающая ядро, имеет тенденцию заканчиваться, заставляя звезду сжиматься. Это увеличивает давление в ее недрах и нагревает ядро, таким образом ускоряя сжигание топлива. В результате Солнце становится ярче примерно на десять процентов каждые 1,1 млрд лет, и станет ярче еще на 40% в течение следующих 3,5 млрд лет.