Седна планета или карликовая планета

Солнечная система > Карликовые планеты > Седна

Художественная интерпретация Седны с возможной крошечной луной

Седна – карликовая планета Солнечной системы и транснептуновый объект: описание с фото, обнаружение, имя, орбита, состав, связь с облаком Оорта, исследование.

Открытие далеких карликовых планет привело к тому, что мы лишись Плутона в качестве планеты. Но ученые не унывают, потому что это дает новое поле для исследований. В 2003 году заметили Седну, считающуюся самым отдаленным объектом, проживающим в Облаке Оорта.

Открытие и имя карликовой планеты Седна

Эта находка также принадлежит команде Майкла Брауна, заметившей карликовую планету Седна в 2003 году. Изначально именовали 2003 VB12. Все началось еще в 2001 году, когда обзор в Паломарской обсерватории показал, что на удаленности в 100 а.е. от Солнца располагается объект. Слежка в телескоп Кек в 2003-м продемонстрировала движение по удаленному и эксцентричному орбитальному пути.

Сравнение размеров Седны с крупными ТНО и Землей

Позже выяснилось, что небесное тело попадало в обзор и других исследователей. Свое название Седна получила в честь инуитского божества морей. Когда-то Седна была смертной, но утопилась в Северном Ледовитом океане, где и стала проживать с морскими существами.

Команда объявила официальное имя до момента документации, что нарушало процедуру протокола. Но в МАС возражать не стали.

Размер, масса и орбита карликовой планеты Седна

В 2004 году верхний предел для диаметра составлял 1800 км, а в 2007-м – 1600 км. Обзор в телескоп Гершеля в 2012 году установил границы в 915-1075 км. У Седны нет найденных спутников, поэтому рассчитать ее массу не получится. Но занимает 5-е место среди ТНО и карликовых планет. Обходит звезду по высокоэллиптическому орбитальному маршруту и отдаляется на 76 а.е. и 936 а.е.

Орбита Седны по сравнению с другими телами системы, поясом Койпера и Облаком Оорта

Полагают, что на один орбитальный проход уходит 10000-12000 лет.

Солнечная система

Центральным объектом Солнечной системы является Солнце — звезда главной последовательности спектрального класса G2V, жёлтый карлик. В Солнце сосредоточена подавляющая часть всей массы системы (около 99,866 %), оно удерживает своим тяготением планеты и прочие тела, принадлежащие к Солнечной системе. Четыре крупнейших объекта — газовые гиганты — составляют 99 % оставшейся массы (при этом большая часть приходится на Юпитер и Сатурн — около 90 %).

Сравнительные размеры тел Солнечной системы

Крупнейшие, после Солнца, объекты в Солнечной системе – это планеты

В состав Солнечной системы входят 8 планет: Меркурий

,
Венера
,
Земля
,
Марс
,
Юпитер
,
Сатурн
,
Уран
и
Нептун
(перечисляются в порядке удаления от Солнца). Орбиты всех этих планет лежат в одной плоскости, которую называют
плоскостью эклиптики
.

Взаимное расположение планет Солнечной системы

В период 1930 – 2006 годов считалось, что в Солнечной системе имеется 9 планет: к 8 перечисленным добавляли ещё и планету Плутон

. Но в 2006 году на конгрессе Международного астрономического союза было принято определение планеты. Согласно этому определению, планетой называют небесное тело, которое одновременно соответствует трём условиям:

· вращается вокруг Солнца по эллиптической орбите (т.е. планетами не являются спутники планет)

· имеет достаточную силу тяжести, для того чтобы обеспечить форму, близкую к сферической (т.е. планетами не являются большинство астероидов, которые, хотя и вращаются вокруг Солнца, но не имеют сферической формы)

· являются гравитационными доминантами

на своей орбите (т.е., помимо данной планеты, на той же орбите не существует сопоставимых небесных тел).

Плутон, а также рад астероидов (Церера, Веста и др.) соответствуют первым двум условиям, но не соответствуют третьему условию. Такие объекты относят к карликовым планетам

. По состоянию на 2014 год, карликовых планет в Солнечной системе 5: Церера, Плутон, Хаумеа, Макемаке и Эрида; возможно, в будущем к ним будут причислены также Веста, Седна, Орк и Квавар. Все прочие небесные тела Солнечной системы, не являющиеся звёздами, планетами и карликовыми планетами, называют малыми телами Солнечной системы (спутники планет, астероиды, планеты, объекты пояса Койпера и облака Оорта).

Расстояния внутри Солнечной системы обычно измеряют в астрономических единицах

(а.е.). Астрономическое единицей называют расстояние от Земли до Солнца (или, говоря точным языком, большую полуось земной орбиты), равное 149,6 млн км (приблизительно 150 млн км).

Кратко расскажем о наиболее значительных объектах Солнечной системы (подробнее каждый из них будем изучать в следующем году).

Меркурий –

ближайшая планета к Солнцу (0,4 а. е. от Солнца) и планета с наименьшей массой (0,055 массы Земли). Одна из хуже всего изученных планет, что объясняется тем, что из-за близости к Солнцу Меркурий очень трудно наблюдать с Земли. Рельеф Меркурия похож на лунный – с большим количеством ударных кратеров. Характерными деталями рельефа его поверхности, помимо ударных кратеров, являются многочисленные лопастевидные уступы, простирающиеся на сотни километров. Объекты на поверхности Меркурия, как правило, называют в честь деятелей культуры и искусства.

С большой вероятностью, Меркурий всегда повёрнут к Солнцу одной стороной, как Луна к Земле. Имеется гипотеза, что когда-то Меркурий был спутником Венеры, как Луна у Земли, но впоследствии был оторван силой притяжения Солнца, однако подтверждения этому нет.

Венера

– вторая по расстоянию от Солнца планета Солнечной системы. По размерам и силе притяжения ненамного меньше Земли. Венера всегда покрыта плотной атмосферой, сквозь которую не видна её поверхность. Спутника не имеет. Характерной особенностью этой планеты является чудовищно высокое атмосферное давление (100 земных атмосфер) и температура поверхности, доходящая до 400-500 градусов Цельсия. Венера считается самым горячим, не считая Солнца, телом Солнечной системы. Судя по всему, такая высокая температура объясняется не столько близостью к Солнцу, сколько парниковым эффектом – атмосфера, состоящая в основном из углекислого газа, не выпускает в космос инфракрасное (тепловое) излучение планеты.

На земном небе Венера является самым ярким (после Солнца и Луны) небесным телом. На небесной сфере она может удаляться от Солнца не более чем на 48 градусов, поэтому по вечерам она всегда наблюдается на западе, а по утрам – на востоке, поэтому Венеру часто называют «утренней звездой».

Земля

– наша планета, единственная, обладающая кислородной атмосферой, гидросферой и пока единственная, на которой обнаружена жизнь. У Земли имеется один крупный спутник –
Луна
, находящаяся на расстоянии 380 тыс. км. от Земли (27 земных диаметров[1]), вращающаяся вокруг земли с периодом в один месяц. Луна имеет массу в 81 раз меньше, чем у Земли (что является самым малым различием среди всех спутников планет Солнечной системы, поэтому систему «Земля/Луна» иногда называют двойной планетой). Сила тяжести на поверхности Луны в 6 раз меньше, чем на Земле. Атмосферы Луна не имеет.

Марс

– четвёртая планета Солнечной системы, находящаяся на расстоянии от Солнаца 1,52 а.е. и значительно меньшая Земли по размерам. Планета покрыта слоем оксидов железа, из-за чего её поверхность имеет отчётливый оранжево-красный цвет, заметный даже с Земли. Именно из-за этого цвета, напоминающего цвет крови, планета и получила своё название в честь древнеримского бога войны Марса.

Интересно, что длительность суток на Марсе (период его вращения вокруг своей оси) почти равен земному и составляет 23,5 часа. Как и у Земли, ось вращения Марса наклонена к плоскости эклиптики, поэтому там тоже бывает смена времён года. На полюсах Марса имеются «полярные шапки», состоящие, правда, не из водяного льда, а из углекислоты. Марс имеет слабую атмосферу, состоящую преимущественно из углекислого газа, давление которой составляет примерно 1% от земной, что, впрочем, достаточно для периодически повторяющихся сильных пылевых бурь. Температура поверхности марса может меняться от плюс 20 градусов Цельсия летним днём на экваторе Существует много свидетельств, что когда-то на Марсе имелась вода (имеются русла высохших рек и озёр) и, возможно, кислородная атмосфера и жизнь (свидетельств чему пока не получено).

У Марса имеются два спутника – Фобос и Деймос (эти названия в переводе с греческого означают «Страх» и «Ужас»[2]).

Эти четыре планеты – Меркурий, Венера, Земля и Марс – носят обобщающее название «планеты земной группы

». От следующих далее за ними планет-гигантов их отличает, во-первых, сравнительно небольшие размеры (Земля – самая крупная из них), во-вторых – наличие твёрдой поверхности и твёрдого железосиликатного ядра.

Сравнительные размеры планет земной группы и карликовых планет

Есть распространённое мнение, что Венера, Земля и Марс представляют собой три разные стадии развития планет такого типа. Венера – это модель Земли, какой она была на раннем этапе своего развития, а Марс – это модель Земли, какой она может когда-то стать когда-то через миллиарды лет. Венера и марс также представляют по отношению к Земле два диаметрально противоположных случая формирования климата: на Венере основной вклад в формирование климата вносят атмосферные потоки, в то время как для Марса с его разреженной атмосферой основную роль играет слабое солнечное излучение. Сравнение этих трёх планет позволит, помимо прочего, лучше знать законы формирования климата и прогнозировать погоду на Земле.

После Марса идёт пояс астероидов

. Интересно напомнить историю его открытия. В 1766 году немецкий астроном и математик Иоганн Тициус заявил, что выявил простую закономерность в нарастании радиусов околосолнечных орбит планет. Он начал с последовательности 0, 3, 6, 12, …, в которой каждый следующий член образуется путем удвоения предыдущего (начиная с 3; то есть 3 ∙ 2n, где n = 0, 1, 2, 3, …), затем добавил к каждому члену последовательности 4 и поделил полученные суммы на 10. В итоге получились весьма точные предсказания (см. таблицу), которые подтвердились и после того, как в 1781 году был открыт Уран:

В результате получилось, что между Марсом и Юпитером должна находиться ранее неизвестная планета, вращающаяся вокруг Солнца по орбите радиусом 2,8 а.е. В 1800 году даже была создана группа из 24 астрономов, ведших круглосуточные ежедневные наблюдения на нескольких самых мощных в ту эпоху телескопах. Но первую малую планету, обращающуюся по орбите между Марсом и Юпитером, открыли не они, а итальянский астроном Джузеппе Пиацци (1746–1826), и произошло это не когда-нибудь, а в новогоднюю ночь 1 января 1801 года, и открытие это ознаменовало наступление ХIX столетия. Новогодний подарок оказался удален от Солнца на расстояние 2,77 а. е. Однако в течение всего нескольких лет после открытия Пиацци было обнаружено еще несколько малых планет, которые назвали астероидами

, и сегодня их насчитывается много тысяч.

Что же касается правила Тициуса (или, как его ещё называют, «правило Тициуса-Бодэ

»), то оно впоследствии было подтверждено для спутников Сатурна, Юпитера и Урана, но… не подтверждено для позже открытых планет – Нептуна, Плутона, Эриды и др. Не подтверждается оно и для
экзопланет
(планет, вращающихся вокруг других звёзд). В чём состоит его физический смысл – осталось неясно. Одно из вероятных объяснений правила заключается в следующем. Уже на стадии формирования Солнечной системы в результате гравитационных возмущений, вызванных протопланетами и их резонансом с Солнцем (при этом возникают приливные силы, и энергия вращения тратится на приливное ускорение или, скорее, замедление), сформировалась регулярная структура из чередующихся областей, в которых могли или не могли существовать стабильные орбиты согласно правилам орбитальных резонансов (то есть отношение радиусов орбит соседних планет равных 1/2, 3/2, 5/2, 3/7 и т. п.). Впрочем, часть астрофизиков полагает, что это правило — всего лишь случайное совпадение.

За поясом астероидов следуют 4 планеты, которых называют планеты-гиганты

: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.
Юпитер
обладает массой в 318 раз больше земной, и в 2,5 раза массивнее всех остальных планет, вместе взятых. Он состоит главным образом из водорода и гелия. Высокая внутренняя температура Юпитера вызывает множество полупостоянных вихревых структур в его атмосфере, таких как полосы облаков и Большое красное пятно.

По состоянию на конец 2014 года у Юпитера насчитывается 67 спутников. Четыре крупнейших — Ганимед, Каллисто, Ио и Европа — были открыты ещё Галилео Галилеем в 1610 году и поэтому называются галилеевыми
спутниками
. Ближайший из них к Юпитеру –
Ио
– обладает самой мощной вулканической активностью из всех тел Солнечной системы. Самый дальний –
Европа
– наоборот, покрыт многокилометровым слоем льда, под которым, возможно, имеется океан с жидкой водой. Ганимед и Каллисто занимают промежуточное между ними состояние. Ганимед, крупнейший спутник в Солнечной системе, превосходит по размеру Меркурий. С помощью наземных телескопов за последующие 350 лет были открыты ещё 10 спутников Юпитера, поэтому с середины ХХ века долгое время считалось, что у Юпитера всего 14 спутников. Остальные 53 спутника были открыты с помощью побывавших у Юпитера автоматических межпланетных станций.

Сатурн

– планета, следующая за Юпитером и знаменитая благодаря своей системе колец (которые представляют собой огромное количество маленьких спутников планеты – пояс, аналогичный поясу астероидов вокруг Солнца). Подобные кольца имеются также и у Юпитера, Урана и Нептуна, но только кольца Сатурна видны даже в слабый телескоп или в бинокль.

Хотя объём Сатурна составляет 60 % юпитерианского, масса (95 масс Земли) — меньше трети юпитерианской; таким образом, Сатурн — наименее плотная планета Солнечной системы (его средняя плотность меньше плотности воды).

По состоянию на конец 2014 года у Сатурна известно 62 спутника. Крупнейший из них – Титан, размером больше Меркурия. Это единственный спутник планеты, у которого есть атмосфера (а также водоёмы и дожди, правда, не из воды, а из углеводородов); и единственный спутник планеты (не считая Луны), на который была осуществлена мягкая посадка.

При изучении планет у других звёзд оказалось, что Юпитер и Сатурн относится к классу планет, которые называют «юпитеры

». Их объединяет то, что это газовые шары с массой и объёмом, значительно превышающей земную, но с маленькой средней плотностью. Они не имеют твёрдой поверхности[3] и состоят из газа, плотность которого увеличивается по мере приближения к центру планеты, возможно, в их недрах водород сжат дол металлического состояния.

Сравнительные размеры планет-гигантов с планетами земной группы и карликовыми планетами

Следующие две планеты-гиганта – Уран и Нептун – относят к тому классу планет, которые называют «нептуны

». По размерам, массе и плотности они занимают промежуточное положение между «юпитерами» и планетами земной группы[4]. Остаётся открытым вопрос, есть ли у них твёрдая поверхность (скорее всего, из водяного льда) или же они являются такими же газовыми шарами, как Юпитер и Сатурн.

Уран

с массой в 14 раз больше, чем у Земли, является самой лёгкой из внешних планет. Уникальным среди других планет его делает то, что он вращается «лёжа на боку»: наклон оси его вращения к плоскости эклиптики равен примерно 98°. Если другие планеты можно сравнить с вращающимися волчками, то Уран больше похож на катящийся шар. Он имеет намного более холодное ядро, чем другие газовые гиганты, и излучает в космос очень немного тепла. По состоянию на 2014 год у Урана известны 27 спутников; крупнейшие — Титания, Оберон, Умбриэль, Ариэль и Миранда (названы в честь персонажей произведений Шекспира).

Сравнительные размеры Земли и наиболее крупных спутников планет

Нептун

, хотя и немного меньше Урана по размерам, более массивен (17 масс Земли) и поэтому более плотный. Он излучает больше внутреннего тепла, но не так много, как Юпитер или Сатурн. У Нептуна имеется 14 известных спутников. Два крупнейших –
Тритон
и
Нереида
, открытые с помощью наземных телескопов. Тритон, является геологически активным, с гейзерами жидкого азота. Остальные спутники были открыты космическим аппаратом «Вояджер-2», пролетавшим мимо Нептуна в 1989 году.

Плутон

— карликовая планета, открытая в 1930 году и до 2006 года считавшийся полноценной планетой. Орбита Плутона резко отличается от других планет, во-первых, тем, что она не лежит в плоскости эклиптики, а наклонена к ней на 17 градусов, а, во-вторых, если орбиты остальных планет близки к круговым, то Плутон может то приближаться к Солнцу на расстояние 29,6 а. е., оказываясь к нему ближе Нептуна, то удаляется на 49,3 а. е.

У Плутона имеется слабая атмосфера, которая в зимнее время выпадает на его поверхность в виде снега, а в летнее время опять обволакивает планету.

В 1978 году у Плутона был открыт спутник, получивший название Харон

. Поскольку центр масс системы Плутон — Харон находится вне их поверхностей, они могут рассматриваться в качестве двойной планетной системы. Четыре меньших спутника — Никта, Гидра, Кербер и Стикс — обращаются вокруг Плутона и Харона.

С Плутоном повторилась ситуация, которая в 1801 году произошла с Церерой, которая сначала считалась отдельной планетой, но затем оказалась лишь одним из объектов пояса астероидов. Точно так же и Плутон оказался лишь одним из объектов «второго пояса астероидов», получившего название «пояс Койпера

». Только в случае с Плутоном период неопределённость растянулся на несколько десятков лет, в течение которых оставался открытым вопрос, существует ли десятая планета Солнечной системы. И лишь на рубеже XX и XXI веков оказалось, что «десятых планет» существует множество, и Плутон – одна из них.

Карикатура «изгнание Плутона из числа планет»

Пояс Койпера

простирается между 30 и 55 а. е. от Солнца. Составлен главным образом малыми телами Солнечной системы, но многие из крупнейших его объектов, такие как Квавар, Варуна и Орк, могут быть переклассифицированы в карликовые планеты после уточнения их параметров. По оценкам, более 100 000 объектов пояса Койпера имеют диаметр больше 50 км, но полная масса пояса равна только одной десятой или даже одной сотой массы Земли. Многие объекты пояса обладают множественными спутниками, и у большинства объектов орбиты располагаются вне плоскости эклиптики.

Помимо Плутона, из объектов пояса Койпера статус карликовой планеты имеют Хаумеа

(меньше Плутона, имеет сильно вытянутую форму и период вращения вокруг своей оси около 4 часов; два спутника и ещё по крайней мере восемь транснептуновых объектов являются частью семейства Хаумеа; орбита обладает большим наклонением к плоскости эклиптики — 28°);
Макемаке
(является вторым по видимой яркости в поясе Койпера после Плутона; имеет диаметр от 50 до 75 % диаметра Плутона, орбита наклонена на 29°) и
Эрида
(радиус орбиты в среднем 68 а. е., диаметр около 2400 км, то есть на 5 % больше, чем у Плутона, и именно её открытие породило споры о том, что именно следует называть планетой). У Эриды имеется один спутник — Дисномия. Как и у Плутона, её орбита является чрезвычайно вытянутой, с перигелием 38,2 а. е. (примерное расстояние Плутона от Солнца) и афелием 97,6 а. е.; и орбита сильно (44,177°) наклонена к плоскости эклиптики.

Сравнительные размеры объектов пояса Койпера

Специфичным транснептуновым объектом является Седна

, обладающая очень сильно вытянутой орбитой — от приблизительно 76 а. е. в перигелии до 975 а. е. в афелии и периодом обращения свыше 12 тысяч лет.

Ещё один класс малых тел Солнечной системы – это кометы

, состоящие главным образом из летучих веществ (льдов). Их орбиты имеют большой эксцентриситет, как правило, с перигелием в пределах орбит внутренних планет и афелием далеко за Плутоном. Когда комета входит во внутреннюю область Солнечной системы и приближается к Солнцу, её ледяная поверхность начинает испаряться и ионизироваться, создавая кому — длинное облако из газа и пыли, часто видимое с Земли невооружённым глазом. Наиболее известна комета Галлея, которая возвращается к Солнцу раз в 75-76 лет (последний раз был в 1986 году). У большинства же комет период вращения может составлять несколько тысяч лет.

Источником комет является облако Оорта

. Это сферическое облако ледяных объектов (вплоть до триллиона). Предполагаемое расстояние до внешних границ облака Оорта от Солнца составляет от 50 000 а. е. (приблизительно 1 световой год) до 100 000 а. е. (1,87 св. лет).

Вопрос о том, где именно заканчивается Солнечная система и начинается межзвёздное пространство, неоднозначен. Ключевыми в их определении принимают два фактора: солнечный ветер и солнечное тяготение. Внешняя граница солнечного ветра — гелиопауза

, за ней солнечный ветер и межзвёздное вещество смешиваются, взаимно растворяясь. Гелиопауза находится примерно в четыре раза дальше Плутона и считается началом межзвёздной среды.

Вопросы и задания:

1. перечислите планеты Солнечной системы. Назовите основные особенности каждой из них

2. что является центральным объектом Солнечной системы?

3. в чём измеряют расстояния внутри Солнечной системы? Чему равна 1 астрономическая единица?

4. в чём разница между планетами земной группы, планетами-гигантами, карликовыми планетами и малыми телами Солнечной системы?

5. чем отличаются друг от друга классы планет под названием «земли», «юпитеры» и «нептуны»?

6. назовите основные объекты пояса астероидов и пояса Койпера. Какие из них относят к карликовым планетам?

7. почему Плутон в 2006 году перестал считаться планетой?

8. некоторые спутники Юпитера и Сатурна по размерам больше, чем планета Меркурий. Почему же тогда эти спутники не считаются планетами?

9. где заканчивается Солнечная система?

Состав карликовой планеты Седна

На момент открытия Седна казалась ярким объектом. По окрасу карликовая планета практически красная как Марс, к чему могло привести наличие толинов или углеводородов. Поверхность однородна по цвету и спектру.

Кора не усеяна кратерными формированиями, поэтому нет большого количества ярких ледяных следов. Температура опускается к -240.2°С. Модели показывают верхний предел в 60% для метанового льда и 70% для водяного. Но модель М. Баруччи указывает на состав: титоны (24%), аморфный углерод (7%), азот (10%), метанол (26%) и метан (33%).

Художественная интерпретация поверхности Седны

Азот намекает на то, что в прошлом карлик мог располагать атмосферой. При подходе к Солнцу температура поднимается к -237.6°С, чего достаточно для сублимации азотного льда. Это может также привести к наличию океана.

Физические характеристики[ | ]

Поверхность Седны глазами художника Седна — рисунок НАСА
Абсолютная звёздная величина Седны равняется 1,56 единиц[9], а альбедо находится в пределах 0,26—0,36[3].

На момент открытия в 2003 году Седна была самым большим транснептуновым объектом после Плутона. Сегодня она является, скорее всего, только пятой, уступая плутоидам — Эриде, Плутону, Макемаке и Хаумеа[30].

До 2007 года верхняя граница диаметра Седны оценивалась в 1800 км, но после наблюдений с помощью телескопа Спитцера это значение было снижено до 1600 км[31]. В 2012 году исследования, проводимые обсерваторией Гершеля, позволяют оценить диаметр Седны в 995 ± 80 км, что составляет немного более 40 % размера Плутона и, следовательно, Седна является объектом, меньшим, чем спутник Плутона Харон[3].

На художественной иллюстрации Седны, представленной NASA журналистам, изображён гипотетический спутник Седны. Однако в апреле 2004 года было установлено, что Седна не имеет спутников. Таким образом точное определение массы планеты чисто расчётным методом невозможно и требует отправки к ней космического зонда.

Наблюдения с помощью 1,3-метрового телескопа SMARTS в обсерватории Серро-Тололо свидетельствуют, что Седна является одним из самых красных объектов в Солнечной системе, почти такой же красной, как и Марс[27]. Чедвик Трухильо и его коллеги предполагают, что красный цвет Седны обусловлен тем, что её поверхность покрыта углеводородным осадком или толином, образованным из более простых органических соединений вследствие длительного воздействия ультрафиолетового излучения[32]. Поверхность Седны имеет однородный цвет и спектр, что, вероятно, обусловлено тем, что она меньше подвержена влиянию других космических тел по сравнению с объектами, расположенными ближе к Солнцу, которые смогут оставлять светлые пятна на ледяной поверхности (например, на кентавре (8405) Асбол)[32]. Седна и два других удаленных объекта ((87269) 2000 OO67 и (308933) 2006 SQ372) разделяют цвет с внешними классическими объектами пояса Койпера и кентавром (5145) Фол, намекая на схожий регион происхождения[33]. При более чётком рассмотрении расчёты показывают, что поверхность Седны не может быть покрыта более чем на 60% замерзшим метаном, и не может быть покрыта более чем на 70% водным льдом[32]. Наличие метана также подтверждает теорию о существовании толина на поверхности Седны, так как он образуется при облучении метана[34]. Мария Баруччи и её коллеги при сравнении спектров Седны и Тритона обнаружили полосы абсорбции, принадлежащие льдам метана и азота. Благодаря этому они предположили состав поверхности Седны, отличный от состава, предложенного Трухильо и его коллегами: 24 % толина, схожего по типу с толином, обнаруженным на Тритоне, 7 % аморфного углерода, 10 % азота, 26 % метанола и 33 % метана[35]. Присутствие метана и водного льда было подтверждено в 2006 году фотометрией инфракрасного излучения при помощи космического телескопа Спитцер[34]. Наличие азота на поверхности Седны указывает на то, что она хотя бы на короткое время могла иметь атмосферу. Во время 200-летнего более близкого к перигелию периода максимальная температура на Седне должна превысить 35,6 K (−237,6 °C). При достижении данных температур поверхности должен произойти переход между альфа-фазой и бета-фазой твёрдого азота, наблюдаемый на Тритоне. Достигнув температуры в 38 K, давление паров азота составит 14 микробар (0,000014 атмосфер)[35]. Однако, насыщенный красный спектральный наклон свидетельствует о высокой концентрации органических веществ на поверхности Седны, а слабые полосы абсорбции метана показывают, что метан не образовался недавно и имеет более древнее происхождение. Это означает, что поверхность Седны слишком холодна для того, чтобы метан испарялся, а затем возвращался в виде снега, как это происходит на Тритоне и, вероятно, на Плутоне[34]. Опираясь на модель внутреннего нагревания Седны благодаря радиоактивному распаду, некоторые учёные делают предположение о наличии у Седны способности поддерживать подземный океан воды в жидком состоянии[36].

Происхождение карликовой планеты Седна

Команда полагала, что небесное тело принадлежит к Облаку Оорта, где проживают кометы. Это основывалось на удаленности Седны. Ее записали как внутреннее тело Облака Оорта. В таком сценарии Солнце сформировалось на территории открытого скопления с другими звездами. Со временем они разошлись, а Седна перешла на современную орбиту. Эту идею подтверждают компьютерные симуляции.

Если бы Седна появилась на своей теперешней позиции, то это намекало бы на дальнейшее расширение протопланетного диска. Тогда ее орбита была бы более круговой. Потому пришлось бы притянуть ее мощной гравитацией от другого объекта.

Или же орбита могла сформироваться от контакта с крупным двоичным соседом, отдаленным на 1000 а.е. от Солнца. Среди вариантов даже рассматривали Немезиду. Но прямых доказательств нет.

Еще одна теория говорит, что Седна вообще появилась за пределами системы и притянулась нашей звездой. Когда земная техника продвинется в развитии, мы сможем получить больше данных об Облаке Оорта и тогда расширим свое понимание формирования системы.

Ссылки

Структура

Орбиты объектов Солнечной системы, в масштабе (по часовой стрелке, начиная с верхней левой части)
Центральным объектом Солнечной системы является Солнце — звезда главной последовательности спектрального класса G2V, жёлтый карлик. В Солнце сосредоточена подавляющая часть всей массы системы (около 99,866 %), оно удерживает своим тяготением планеты и прочие тела, принадлежащие к Солнечной системе[22]. Четыре крупнейших объекта — газовые гиганты — составляют 99 % оставшейся массы (при этом большая часть приходится на Юпитер и Сатурн — около 90 %).

Большинство крупных объектов, обращающихся вокруг Солнца, движутся практически в одной плоскости, называемой плоскостью эклиптики. В то же время кометы и объекты пояса Койпера часто обладают большими углами наклона к этой плоскости[23][24].

Все планеты и большинство других объектов обращаются вокруг Солнца в одном направлении с вращением Солнца (против часовой стрелки, если смотреть со стороны северного полюса Солнца). Есть исключения, такие как комета Галлея. Самой большой угловой скоростью обладает Меркурий — он успевает совершить полный оборот вокруг Солнца всего за 88 земных суток. А для самой удалённой планеты — Нептуна — период обращения составляет 165 земных лет.

Бо́льшая часть планет вращается вокруг своей оси в ту же сторону, что и обращается вокруг Солнца. Исключения составляют Венера и Уран, причём Уран вращается практически «лёжа на боку» (наклон оси около 90°). Для наглядной демонстрации вращения используется специальный прибор — теллурий.

Многие модели Солнечной системы условно показывают орбиты планет через равные промежутки, однако в действительности, за малым исключением, чем дальше планета или пояс от Солнца, тем больше расстояние между её орбитой и орбитой предыдущего объекта. Например, Венера приблизительно на 0,33 а.е. дальше от Солнца, чем Меркурий, в то время как Сатурн на 4,3 а.е. дальше Юпитера, а Нептун на 10,5 а.е. дальше Урана. Были попытки вывести корреляции между орбитальными расстояниями (например, правило Тициуса — Боде)[25], но ни одна из теорий не стала общепринятой.

Орбиты объектов вокруг Солнца описываются законами Кеплера. Согласно им, каждый объект обращается по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце. У более близких к Солнцу объектов (с меньшей большой полуосью

) больше угловая скорость вращения, поэтому короче период обращения (год). На эллиптической орбите расстояние объекта от Солнца изменяется в течение его года. Ближайшая к Солнцу точка орбиты объекта называется
перигелий
, наиболее удалённая —
афелий
. Каждый объект движется быстрее всего в своём перигелии и медленнее всего в афелии. Орбиты планет близки к кругу, но многие кометы, астероиды и объекты пояса Койпера имеют сильно вытянутые эллиптические орбиты.

Большинство планет Солнечной системы обладают собственными подчинёнными системами. Многие окружены спутниками, некоторые из спутников по размеру превосходят Меркурий. Большинство крупных спутников находятся в синхронном вращении, одна их сторона постоянно обращена к планете. Четыре крупнейшие планеты — газовые гиганты — обладают также кольцами, тонкими полосами крошечных частиц, обращающимися по очень близким орбитам практически в унисон.

Терминология

Иногда Солнечную систему разделяют на регионы. Внутренняя часть Солнечной системы включает четыре планеты земной группы и пояс астероидов. Внешняя часть начинается за пределами пояса астероидов и включает четыре газовых гиганта[26]. Планеты внутри области астероидов иногда называют внутренними

, а вне пояса —
внешними
[27]. Однако иногда, эти термины используются для нижних (находящихся внутри земной орбиты) и верхних (находящихся за пределами земной орбиты) планет соответственно[28]. После открытия пояса Койпера наиболее удалённой частью Солнечной системы считают регион, состоящий из объектов, расположенных дальше Нептуна[29].

Все объекты Солнечной системы, обращающиеся вокруг Солнца, официально делят на три категории: планеты

,
карликовые планеты
и
малые тела Солнечной системы
. Планета — любое тело на орбите вокруг Солнца, оказавшееся достаточно массивным, чтобы приобрести сферическую форму, но недостаточно массивным для начала термоядерного синтеза, и сумевшее очистить окрестности своей орбиты от планетезималей. Согласно этому определению в Солнечной системе имеется восемь известных планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Плутон (до 2006 года считавшийся планетой) не соответствует этому определению, поскольку не очистил свою орбиту от окружающих объектов пояса Койпера[30]. Карликовая планета — небесное тело, обращающееся по орбите вокруг Солнца; которое достаточно массивно, чтобы под действием собственных сил гравитации поддерживать близкую к округлой форму; но которое не очистило пространство своей орбиты от планетезималей и не является спутником планеты[30]. По этому определению у Солнечной системы имеется пять признанных карликовых планет: Церера, Плутон, Хаумеа, Макемаке и Эрида[31]. В будущем другие объекты могут быть классифицированы как карликовые планеты, например, Седна, Орк и Квавар[32]. Карликовые планеты, чьи орбиты находятся в регионе транснептуновых объектов, называют
плутоидами
[33]. Оставшиеся объекты, обращающиеся вокруг Солнца, — малые тела Солнечной системы[30].

Термины газ

,
лёд
и
камень
используют, чтобы описать различные классы веществ, встречающихся повсюду в Солнечной системе.
Камень
используется, чтобы описать соединения с высокими температурами конденсации или плавления, которые оставались в протопланетной туманности в твёрдом состоянии при почти всех условиях[34]. Каменные соединения обычно включают силикаты и металлы, такие как железо и никель[35]. Они преобладают во внутренней части Солнечной системы, формируя большинство планет земной группы и астероидов.
Газы
— вещества с чрезвычайно низкими температурами плавления и высоким давлением насыщенного пара, такие как молекулярный водород, гелий и неон, которые в туманности всегда были в газообразном состоянии[34]. Они доминируют в средней части Солнечной системы, составляя большую часть Юпитера и Сатурна.
Льды
таких веществ, как вода, метан, аммиак, сероводород и углекислый газ[35] имеют температуры плавления до нескольких сотен кельвинов, в то время как их термодинамическая фаза зависит от окружающего давления и температуры[34]. Они могут встречаться как льды, жидкости или газы в различных регионах Солнечной системы, в туманности же они были в твёрдой или газовой фазе[34]. Большинство спутников планет-гигантов содержат ледяные субстанции, также они составляют большую часть Урана и Нептуна (так называемых «ледяных гигантов») и многочисленных малых объектов, расположенных за орбитой Нептуна[35][36]. Газы и льды вместе классифицируют как
летучие вещества
[37].