Солнечная система — это звездный дом Земли. Помимо родительской звезды и планет в нем «обитают» самые разные небесные тела: естественные и искусственные спутники, карликовые планеты, астероиды, кометы и другие небольшие объекты. Солнечная система сформировалась около 4,5 млрд лет назад и прошла длинный эволюционный путь, прежде чем принять тот вид, который мы можем наблюдать сегодня. В этой статье мы погрузимся в мир цифр и фактов — последовательно рассмотрим каждую область Солнечной системы и узнаем о ней что-то интересное. Мы начнем с самой звезды, рассмотрим особенности всех планет, пояса астероидов комет и кентавров. Затем же переместимся на дальние окраины Солнечной системы — познакомимся с карликовыми планетами в поясе Койпера и определим общие границы нашего звездного дома.
Солнце
Наша звезда представляет собой центральный, самый массивный и крупный объект в системе. На его долю приходится 99,9% массы всех объектов Солнечной системы — 2 * 1030 килограммов. Чтобы осознать, насколько это большое число, представьте, что наша планета в 333 000 раз легче своей родительской звезды. Длина экватора Солнца составляет 4,37 млн километров. Если бы самый быстрый реактивный самолет был способен пролететь над поверхностью и не расплавиться, на это ушло бы 14,5 суток непрерывного полета. Гелиосфера Солнца (область с достаточно сильным солнечным ветром) простирается на 10 млрд километров, охватывая все известные обычные и карликовые планеты.
Внутренняя Солнечная система
Меркурий
Ближайшая к Солнцу планета имеет самую эксцентричную орбиту. Она то приближается к звезде на 46 млн километров, то отдаляется от нее на 70 млн километров. Меркурий можно назвать планетой контрастов, ведь пока на дневной стороне температура поверхности составляет 420 °C, на ночной она опускается до -170 °C. Равнина жары — крупнейшее ударное образование (древний кратер, вызванный падением астероида) на планете. Его диаметр составляет 1 550 километров, или почти треть от среднего диаметра всего Меркурия.
Венера
Венеру можно с уверенностью назвать самой неблагоприятной для гипотетического проживания среди всех планет земной группы. Температура у ее поверхности достигает 460 °C, а атмосферное давление в 92 раза превышает земное. Венера вращается вокруг своей оси в противоположном направлении относительно движения по орбите. Делает это она очень медленно, приблизительно со скоростью пешехода — 6,5 км/ч. Из-за этого день на планете длится дольше, чем год — 243 и 225 земных суток соответственно. Венеру иногда называют «близнецом Земли», так как ее диаметр (12 100 километров) всего на 600 километров меньше, чем у нашей планеты.
Земля
Земля является уникальной планетой Солнечной системы по многим причинам, но главная из них — наличие жизни. Зарождение живых организмов стало возможным благодаря очень удачному расположению относительно Солнца. Расстояние в 149,6 млн километров, принятое за 1 астрономическую единицу (а.е.). является наиболее комфортным местом в зоне обитаемости нашей звезды. Именно поэтому вода на нашей родной планете может существовать в жидком состоянии, а климатические условия остаются благоприятными.
А сейчас давайте попробуем определить реальную скорость движения Земли в космическом пространстве. Орбитальная скорость планеты составляет около 30 км/с, однако Солнце также не статично. Со скоростью около 220 км/с звезда обращается вокруг центра галактики. Как вы уже могли догадаться, Млечный путь тоже перемещается в пространстве. Вместе с местной группой галактик он движется со скоростью порядка 600 км/с относительно реликтового излучения. Поэтому, даже отдыхая у себя дома на диване, мы постоянно путешествуем по Вселенной, достигая 1,44 – 2,16 млн км/ч, или 0,2% от скорости света.
Марс
Красная планета находится на условной границе зоны обитаемости (1,38 – 1,67 а.е.) и считается относительно привлекательной для будущего строительства поселений в Солнечной системе. Будущие колонизаторы окажутся в весьма привычных условиях, ведь марсианский день (сол) длится всего на 40 минут дольше, чем земной. Гораздо сложнее будет привыкнуть к климату — температура у поверхности, хотя и поднимается временами до 5 – 20 °C, в среднем составляет порядка -60 °C. Еще одним препятствием являются масштабные песчаные бури, скорость ветра в которых достигает 45 м/с.
Пояс астероидов
Область на расстоянии 2,3 – 3,3 а.е. от Солнца называют поясом астероидов. Астероиды представляют собой каменные фрагменты диаметром от нескольких метров до сотен километров. Они не смогли сформироваться в единый объект и продолжают свой путь по гелиоцентрической орбите со времени зарождения Солнечной системы. На картинках пояс астероидов часто изображают как очень плотную область с минимальным расстоянием между небесными телами. В действительности же астероиды удалены друг от друга в среднем на 1 млн километров. За всю историю космических полетов ни один аппарат не столкнулся с трудностями во время прохождения пояса астероидов.
Внешняя Солнечная система
Юпитер
Юпитер — это ближайшая к Солнцу (4,95 – 5,46 а.е) планета-гигант и крупнейшая планета Солнечной системы. Если собрать вместе все остальные 7 планет и сравнить их массу с Юпитером, он окажется тяжелее в 2,5 раза. Диаметр газового гиганта составляет 139 800 километров — всего в 10 раз меньше, чем диаметр Солнца. Юпитер вращается вокруг своей оси с невероятной скоростью 12,6 км/с — в 1,6 раза больше первой космической скорости на Земле. Поэтому один день на нем длится всего лишь 9 часов и 55 минут.
Сатурн
Главной особенностью второй по размерам планеты Солнечной системы являются ее широкие и яркие кольца, состоящие из частиц льда и космической пыли (у других планет-гигантов они тоже есть, но гораздо более тусклые). В общей сложности система состоит из 14 колец, которые начинаются на высоте 6 600 километров от поверхности планеты и имеют ширину более 110 000 километров. Также Сатурн является рекордсменом по количеству естественных спутников — у планеты обнаружено 146 лун, 63 из которых были открыты в 2023 году. Крупнейшим из спутников является Титан, по своему диаметру он превосходит даже планету Меркурий (5 150 против 4 880 километров).
Уран
Пару ледяных гигантов, как называют последние по удаленности от Солнца планеты, открывает планета, «лежащая на боку». Угол наклона оси вращения Урана относительно его орбиты составляет почти 100°. Из-за этого полярный день и полярная ночь на полюсах длятся по 42 земных года (общий орбитальный период составляет 84 земных года). Планета отличается рекордно низкой температурой атмосферы. В нижних слоях была зафиксирована минимальная температура -224 °C — всего на 49 °C теплее абсолютного нуля. Несмотря на то что внешне планета выглядит безмятежно, скорость ветра в ее атмосфере достигает 900 км/ч.
Нептун
Последняя среди открытых на сегодняшний день планет Солнечной системы удалена от звезды на расстояние 30 а.е. Один оборот вокруг Солнца Нептун делает почти за 165 земных лет. Тем удивительнее, что разница между его перигелием и афелием (ближней и дальней точками орбиты) составляет менее 2%, тогда как у Земли этот показатель равен почти 4%. Нептун — единственная планета, открытая не путем прямых наблюдений, а с помощью математических моделей, объясняющих отклонение орбиты Урана.
Кометы и кентавры
Кометы представляют собой небольшие небесные тела — их диаметр редко превышает несколько десятков километров. Но по мере приближения к Солнцу летучие вещества в ядре кометы начинают испаряться, и у нее образуются кома размером до 1,5 млн километров и хвост протяженностью до 4 а.е.
В непосредственной близости от орбиты Юпитера находится афелий порядка 400 короткопериодических комет. Другие кометы этого типа движутся по более вытянутым орбитам, достигая орбиты Нептуна или улетая в пояс Койпера. Между орбитами Юпитера и Нептуна также встречаются кентавры — малые небесные тела, похожие и на астероиды, и на кометы. Из-за крупных размеров (до нескольких сотен километров) они ближе к астероидам, чем к кометам но, как и последние, имеют в составе водяной лед. Благодаря этому в перигелии у кентавров может формироваться кома и хвост. Орбиты кентавров сильно отличаются — они могут обращаться почти по идеальному кругу, что сближает их астероидами, так и по сильно вытянутому эллипсу, подобно кометам. Точную оценку их количества дать затруднительно из-за сложности наблюдений. По разным оценкам, в Солнечной системе может находиться от 44 000 до 10 млн кентавров.
Транснептуновая область
Пояс Койпера
За орбитой Нептуна на расстоянии от 30 до 50 а.е. от Солнца расположена область, напоминающая пояс астероидов, но состоящая в основном из ледяных фрагментов из метана, аммиака и воды. Также в поясе Койпера находятся карликовые планеты. Так называют небесные тела, достаточно массивные для обретения сферической формы, но неспособные стать гравитационной доминантой на своей орбите. На момент подготовки материала подтвержден статус пяти карликовых планет в поясе Койпера.
Плутон и Харон
Исключенный из списка обычных планет в 2006 году, Плутон является крупнейшим из открытых транснептуновых объектов с массой 1,3 * 1022 килограммов. В перигелии Плутон оказывается ближе к Солнцу, чем Нептун (29,66 а.е.), однако в афелии удаляется от звезды на 49,31 а.е. Интересно, что у Плутона есть сразу пять естественных спутников. С крупнейшим из них, Хароном, Плутон образует двойную систему, так как общий центр масс находится за пределами обоих космических тел. Диаметр Плутона составляет 2 380 километров, а Харона — 1 210 километров.
Орк
Эта карликовая планета, открытая в 2004 году, получила название в честь одного из древнеримских богов подземного мира. Орк находится на расстоянии от Солнца от 30,28 до 48 а.е. Из-за малой четкости снимков точный диаметр планеты установить пока не получилось, его оценивают в 870 – 960 километров. У Орка также есть естественный спутник — Вант, который обращается на расстоянии 9 000 километров от карликовой планеты (оба объекта свободно поместились бы внутри сферы Земли).
Хаумеа
Карликовая планета, открытая в конце декабря 2004 года, носила временное название «Санта», однако впоследствии получила имя одной из самых значимых богинь гавайской мифологии. Перигелий и афелий Хаумеа составляют 34,65 и 51,59 а.е. соответственно. По усредненной оценке, ее диаметр не превышает 1 600 километров. Хаумеа находится в орбитальном резонансе 7:12 с Нептуном, то есть за то время, что ледяной гигант делает 7 оборотов вокруг Солнца, карликовая планета обращается 12 раз.
Макемаке
Макемаке названа в честь божества коренных народов острова Пасхи. Имея средний диаметр около 1 400 километров, она является крупнейшим объектом так называемого классического пояса Койпера. Это означает, что во время движения по орбите (38,1 – 52,76 а.е.) она не испытывает гравитационного воздействия Нептуна. Спектрографический анализ показал, что поверхность Макемаке имеет температуру -233 °C. Вероятно, вся она покрыта замерзшим метаном, этаном и азотом.
Квавар
Эллипсоидная малая планета диаметром 1 100 километров была обнаружена в 2002 году. От своих соседей по поясу Койпера она отличается совсем небольшим эксцентриситетом орбиты (41,9 – 45,49 а.е.). Более подробные наблюдения позволили обнаружить у Квавара один естественный спутник и систему из двух колец общей шириной до 300 километров. Квавар назван в честь бога-творца коренного народа Калифорнии тонгва.
Облако Оорта
После относительно пустой области пространства в 1 000 а.е. располагается гипотетическая граница Солнечной системы, протяженность которой оценивают примерно 120 000 а.е., или почти 2 световых года. Облако Оорта никогда не наблюдалось напрямую, однако считается, что в нем находится афелий множества долгопериодических комет, которые сближаются с Солнцем всего раз в несколько сотен тысяч и даже миллионов лет. За пределами облака Оорта гравитационное поле нашей звезды заметно ослабевает, благодаря чему преодолевшие его объекты навсегда улетают в межзвездное пространство.
Реальные масштабы Солнечной системы
Космос представляет собой достаточно пустое пространство, и наша Солнечная система не является исключением. Объекты настолько сильно удалены друг от друга, что изобразить модель системы с соблюдением реальных масштабов попросту невозможно. Даже если уместить орбиты на листе бумаге, размеры самих планет будут микроскопическими. Кинорежиссеры Алекс Горош и Вайли Оверстрит задались целью решить эту проблему и построили модель Солнечной системы в масштабе 1 : 847 638 000 с точным соблюдением всех пропорций и расстояний.
Для этого они отправились на открытую местность в пустыне Невада. Роль Солнца выполнял шар диаметром 1,5 метра. «Меркурий» размером с горошину был расположен на удалении 68 метров от модели звезды. В таких масштабах разница между диаметрами Венеры и Земли находится в рамках статистической погрешности, поэтому для их отображения использовали одинаковые шарики диаметром 1,5 сантиметра. Модели планет расположили в 120 и 176 метрах от центра. Для размещения восьмимиллиметрового «Марса» пришлось удалиться на 269 метров.
«Юпитер» размером с елочную игрушку диаметром 16,5 сантиметров расположили в 920 метрах от «светила», а чтобы добраться до 13,7-сантиметрового «Сатурна», пришлось преодолеть 1,7 километра. С местоположения модели Урана, удаленной на 3,4 километра, свет от диодов центральной сферы уже был едва различим. Ее размер составил почти 6 сантиметров. И, наконец, модель Нептуна примерно такого же диаметра, что и Уран, разместили на расстоянии 5,6 километра.
Таким образом, общий диаметр Солнечной системы, уменьшенной почти в 850 млн раз, составил 11,2 километра. Чтобы пересечь ее пешком, понадобится порядка двух часов, а поездка на автомобиле со скоростью 60 км/ч займет 11 минут. Модель Гороша и Оверстрита показывает, насколько велики орбиты небесных тел во внутренней и внешней областях Солнечной системы в сравнении с размером самих планет.
Изображение на обложке: JPL/NASA
Иван Стефанов
