Солнечная система

Солнечная система состоит из Солнца и целого ряда небесных тел, вращающихся вокруг него, и которую, согласно резолюции, принятой Международным астрономическим союзом (МАС) на сессии 24 августа 2006 года, можно разделить следующим образом:

Планеты: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун;
Карликовые планеты — Церера, Плутон, Хаумеа, Макемаке и Эрис;
Спутники или луны — Луна, Фобос, Деймос, Ио, Европа, Ганимед и т. д.;
Малые тела — астероиды, кометы, транснептуновые объекты, метеороиды и другие малые объекты, не включенные в предыдущие категории.

Вокруг нас находится межпланетная среда, состоящая из пыли и газа, которая непрерывно уносится со скоростью в несколько сотен км/сек роем частиц, испускаемых Солнцем, известным как солнечный ветер, воздействие которого распространяется на расстояние до 100 астрономических единиц (а.е. = среднее расстояние между Землей и Солнцем, равное примерно 149,6 миллионам км), где расположена гелиопауза — граница Солнечной системы, ограничивающая зону влияния нашей звезды, которая, в свою очередь, называется гелиосферой.

Структура Солнечной системы

В соответствии с типологией входящих в её состав тел, Солнечную систему можно разделить на следующие однородные области:

Внутренняя Солнечная система — область между Солнцем и поясом астероидов. Она включает в себя планеты земной группы: Меркурий, Венеру, Землю и Марс;
Пояс астероидов — область между 2 и 4 астрономическими единицами. В нём находятся почти все астероиды Солнечной системы и карликовая планета Церера;
Внешняя Солнечная система — область, включающая планеты юпитерианского типа: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун;
Пояс Койпера, названный в честь астронома Джерарда Койпера, предположившего его существование в 1951 году, расположен за орбитой Нептуна, на расстоянии от 30 до 50 астрономических единиц, и содержит тела, которые можно считать настоящими окаменелостями, оставшимися от формирования Солнечной системы, помимо карликовых планет Плутон, Хаумеа и Макемаке. Он считается хранилищем короткопериодических комет;
Рассеянный диск, частично перекрывающий пояс Койпера, содержит тела с сильно эксцентричными орбитами и резким наклоном к плоскости эклиптики, выброшенные из пояса Койпера в результате возмущений, вызванных гравитационным влиянием планет-гигантов. Среди них — карликовая планета Эрис и объект Седна;
Облако Оорта — теоретически обоснованное в 1950 году астрономом Яна Хендрика Оортом на основе наблюдений за орбитальными параметрами различных комет — это самая внешняя область Солнечной системы, расположенная на расстоянии от 5000 до 100 000 астрономических единиц, где находятся долгопериодические кометы и миллионы ледяных тел, ископаемых остатков периода формирования Солнечной системы.

Происхождение Солнечной системы

Согласно новейшим теориям, Солнечная система сформировалась приблизительно 4,5 миллиарда лет назад в результате агрегации и конденсации облака межзвездного вещества. Это облако, вращаясь вокруг своей оси, затем создало диск, сконцентрировав подавляющее большинство вещества в своем центре за счет гравитационных сил. Впоследствии, с повышением температуры, был запущен процесс звездного нуклеосинтеза, в результате которого возникло Солнце, а оставшееся вещество, в свою очередь, дало начало планетезималам, а затем планетам, карликовым планетам и другим малым телам.

Поэтому вполне вероятно, что именно на этом этапе воспламенение звезды унесло большую часть газа, окружавшего ближайшие тела, создав таким образом планеты земного типа, имеющие твердую структуру, и планеты-гиганты, которые, напротив, окружены огромным количеством газа в жидком состоянии.

Орбиты

Все тела Солнечной системы вращаются по эллиптическим орбитам вокруг Солнца, которое, оставаясь неподвижным, занимает один из двух фокусов каждого эллипса. Планеты, в частности, движутся по слегка эксцентричным орбитам, почти все из которых находятся в одной плоскости с орбитой Земли (по определению называемой эклиптикой ), поэтому с Земли мы видим их вместе с Солнцем, пересекающими одну и ту же небесную полосу в центре Зодиака . Напротив, карликовые планеты и малые тела, как правило, характеризуются более вытянутыми и наклонными орбитами.

Каждое тело в Солнечной системе движется с разной скоростью в зависимости от расстояния до Солнца: быстрее, когда оно находится близко к звезде, в перигелии , и медленнее, когда оно находится в самой дальней точке от нее, в афелии. В течение этого движения, из-за того, что орбиты Меркурия имеют эллиптическую, а не круговую форму, расстояние от Солнца колеблется между минимумом и максимумом. Меркурий, например, колеблется от 46 миллионов км в перигелии до 69,8 миллионов км в афелии.

Кроме того, как и в случае с планетами, которые занимают орбиты, расположенные на всё больших расстояниях, с увеличением расстояния также увеличивается время, необходимое для совершения полного оборота , то есть период, который для Земли равен 1 сидерическому году или 365,25 дням.

Однако орбиты характеризуются рядом параметров, позволяющих идентифицировать их в пространстве Солнечной системы, — элементами орбиты, благодаря которым можно отслеживать и контролировать в любой момент движение каждого тела относительно Солнца.

Большая полуось — мера наибольшего диаметра орбиты, выраженная в астрономических единицах (АЕ);
Эксцентриситет — отношение расстояния фокуса от центра к большой полуоси (определяет форму орбиты — при e=0 круговая, при e=1 параболическая, 0<e<1 эллиптическая);
Наклон орбиты — угол в градусах между плоскостью орбиты и эклиптикой. Точка пересечения этих двух плоскостей называется «линией узлов», а точки пересечения орбиты с эклиптикой — «орбитальными узлами».
Долгота восходящего узла — угол между точкой Овна и той точкой орбиты, где происходит прохождение каждого небесного тела с юга на север по эклиптике;
Аргумент перигелия — угловое расстояние между восходящим узлом и перигелием, измеренное в направлении орбиты;
Момент прохождения перигелия.

Закон всемирного тяготения

Всё это является прямым следствием закона всемирного тяготения , разработанного И. Ньютоном, который гласит:

Между любыми двумя телами существует сила взаимного притяжения, прямо пропорциональная произведению их масс и обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними.

Из этого следует, что по мере того, как основные тела Солнечной системы вращаются вокруг Солнца, они движутся по почти круговым, или эллиптическим, орбитам с малым эксцентриситетом. По геометрическому определению, подобно тому, как окружности представляют собой геометрическое место точек на плоскости, находящихся на одинаковом расстоянии от центра, они представляют собой геометрическое место точек на плоскости, сумма расстояний от которых до двух точек, называемых фокусами, одинакова. Однако ученые предполагают, что существуют также тела, кометы, которые в некоторых случаях могут двигаться по параболическим или даже гиперболическим орбитам, что приводит к их исчезновению в галактическом пространстве после прохождения перед Солнцем.