Что такое пояс койпера и облако оорта
Пояс Койпера и Облако Оорта
Солнечная система > Пояс Койпера и Облако Оорта
Пояс Койпера и Облако Оорта – области Солнечной системы: где находится, описание и характеристика с фото, интересные факты, исследование, открытие, объекты.
После обнаружения Плутона в 1930 году ученые стали предполагать, что это не самый отдаленный объект в системы. Со временем они отмечали движения других объектов и в 1992 году нашли новый участок. Давайте рассмотрим интересные факты о Поясе Койпера.
Интересные факты о Поясе Койпера
Определение Пояса Койпера
Начать объяснение нужно с того, где находится Пояс Койпера. Его можно найти за чертой орбиты планеты Нептун. Напоминает Пояс астероидов между Марсом и Юпитером, потому что располагает остатками от формирования Солнечной системы. Но по размерам в 20-200 раз крупнее него. Если бы не влияние Нептуна, то осколки слились и смогли сформировать планеты.
Обнаружение и имя Пояса Койпера
Впервые о присутствии других объектов заявил Фрекрик Леонард, назвавший их ультра-нептуновыми небесными телами за чертой Плутона. Тогда Армин Лейшнер посчитал, что Плутон может выступать всего лишь одним из многих долгопериодических планетных объектов, которые еще предстоит отыскать. Ниже представлены крупнейшие объекты Пояса Койпера.
Крупнейшие объекты пояса Койпера
| Название | Экваториальный диаметр | Большая полуось, а. е. | Перигелий, а. е. | Афелий, а. е. | Период обращения вокруг Солнца (лет) | Открыт |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Эрида | 2330 +10 /−10. | 67,84 | 38,16 | 97,52 | 559 | 2003 i |
| Плутон | 2390 | 39,45 | 29,57 | 49,32 | 248 | 1930 i |
| Макемаке | 1500 +400 /−200 | 45,48 | 38,22 | 52,75 | 307 | 2005 i |
| Хаумеа | 43,19 | 34,83 | 51,55 | 284 | 2005 i | |
| Харон | 1207 ± 3 | 39,45 | 29,57 | 49,32 | 248 | 1978 |
| 2007 OR10 | 875-1400 | 67,3 | 33,6 | 101,0 | 553 | 2007 i |
| Квавар | 43,61 | 41,93 | 45,29 | 288 | 2002 i | |
| Орк | 946,3 +74,1 /−72,3 | 39,22 | 30,39 | 48,05 | 246 | 2004 i |
| 2002 AW197 | 940 | 47,1 | 41,0 | 53,3 | 323 | 2002 i |
| Варуна | 874 | 42,80 | 40,48 | 45,13 | 280 | 2000 i |
| Иксион | i | |||||
| 2002 UX25 | 681 +116 /−114 | 42,6 | 36,7 | 48,6 | 278 | 2002 i |
В 1943 году Кеннет Эджворт опубликовал статью. Он писал, что материал за Нептуном слишком рассредоточен, поэтому не может слиться в более крупное тело. В 1951 году в обсуждение вступает Джерард Койпер. Он пишет о диске, появившемся в начале эволюции Солнечной системы. Идея с поясом всем понравилась, потому что она объясняла откуда прибывают кометы.
В 1980 году Хулио Фернандес определил, что Пояс Койпера находится на удаленности в 35-50 а.е. В 1988 году появляются компьютерные модели на основе его расчетов, которые показали, что Облако Оорта не может отвечать за все кометы, поэтому идея с поясом Койпера обретала больше смысла.
В 1987 году Дэвид Джуитт и Джейн Лу занялись активными поисками объектов, используя телескопы в Национальной обсерватории Кит-Пика и Обсерваторию Серро-Тололо. В 1992 году они объявили об открытии 1992 QB1, а через 6 месяцев – 1993 FW.
Во многих статьях авторы начали называть гипотетический участок поясом Койпера, которое и закрепилось как официальное наименование.
Но многие не согласны с этим названием, потому что Джерард Койпер имел в виду нечто иное и все почести следует отдать Фернандесу. Из-за возникших споров в научных кругах предпочитают использовать термин «транс-нептунианские объекты».
Состав Пояса Койпера
Как выглядит состав Пояса Койпера? На территории пояса проживают тысячи объектов, а в теории насчитывают 100000 с диаметром, превышающим 100 км. Полагают, что все они состоят из льда – смесь легких углеводородов, аммиака и водяного льда.
Изображение крупнейших объектов Пояса Койпера
На некоторых объектах нашли водяной лед, а в 2005 году Майкл Браун определил, что на 50000 Кваваре есть водяной лед и гидрат аммиака. Оба этих вещества исчезли в процессе развития Солнечной системы, а значит на объекте есть тектоническая активность или же произошло метеоритное падение.
В поясе зафиксировали крупные небесные тела: Квавар, Макемаке, Хаумеа, Орк и Эриду. Они и стали причиной того, что Плутон сместили в категорию карликовых планет.
Изучение Пояса Койпера
В 2006 году НАСА отправили к Плутону зонд Новые Горизонты. Он прибыл в 2015 году, впервые продемонстрировав «сердце» карлика и бывшей 9-й планеты. Теперь он отправляется в сторону пояса, чтобы рассмотреть его объекты.
О поясе Койпера мало информации, поэтому он скрывает огромное количество комет. Наиболее известная – комета Галлея с периодичностью в 16000-200000 лет.
Будущее Пояса Койпера
Джерард Койпер полагал, что ТНО не будут существовать вечно. Пояс охватывает в небе примерно 45 градусов. Объектов много, и они постоянно сталкиваются, превращаясь в пыль. Многие считают, что пройдут сотни миллионов лет и от пояса ничего не останется. Будем надеяться, что миссия Новые Горизонты доберется раньше!
Тысячелетиями человечество наблюдало за прибытием комет и пыталось понять, откуда они берутся. Если при сближении со звездой ледяной покров испаряется, то они должны располагаться на большой отдаленности.
Со временем ученые пришли к выводу, что за чертой планетарных орбит находится масштабное облако с ледяными и каменными телами. Его назвали Облаком Оорта, но оно все еще существует в теории, потому что мы не можем его увидеть.
Определение Облака Оорта
В 1950-м году Ян Оорт оживил концепцию и сумел даже объяснить принципы поведения долгосрочных комет. Существование облака не доказано, но его признали в научных кругах.
Структура и состав облака Оорта
Полагают, что облако способно располагаться в 100000-200000 а.е. от Солнца. Состав Облака Оорта включает две части: сферическое внешнее облако (20000-50000 а.е.) и дисковое внутреннее (2000-20000 а.е.). Во внешнем проживают триллионы тел с диаметром в 1 км и миллиарды 20-километровых. Сведений об общей массе нет. Но если комета Галлея выступает типичным телом, то подсчеты выводят на цифру в 3 х 10 25 кг (5 земель). Ниже представлен рисунок строения Облака Оорта.
Строение облака Оорта
Большая часть комет наполнена водой, этаном, аммиаком, метаном, цианидом водорода и монооксидом углерода. На 1-2% может состоять из астероидных объектов.
Происхождение облака Оорта
Исследование от ученых НАСА показало, что огромный объем облачных объектов выступает результатом обмена между Солнцем и соседними звездами. Компьютерные модели показывают, что галактические и звездные приливы меняют кометные орбиты, делая их более круглыми. Возможно, именно поэтому Облако Оорта принимает форму сферы.
Симуляции также подтверждают, что создание внешнего облака согласуется с идеей того, будто Солнце появилось в скоплении из 200-400 звезд. Древние объекты могли повлиять на формирование, потому что их было больше и чаще сталкивались.
Кометы из Облака Оорта
Полагают, что эти объекты спокойно дрейфуют в Облаке Оорта, пока не выйдут из привычного маршрута из-за гравитационного толчка. Так они становятся долгопериодическими кометами и наведываются во внешнюю систему.
Сравнение размеров облака Оорта и Пояса Койпера
Орбита короткопериодических комет охватывает пару сотен лет, а вот у долгопериодических растягивается на десятки тысяч лет. Первые прибывают из пояса Койпера, а вторые – гости из облака. Но есть исключения.
Есть кометы Юпитера и Галлея. Вторые короткопериодические, но пребывают из Облака Оорта. Ранее они обладали длительным периодом, но попали под воздействие газового гиганта.
Изучение облака Оорта
Нам все еще не удалось добраться к поясу Койпера, а Облако Оорта расположено еще дальше. Дальше всех вылетел Вояджер-1, но ему все еще далеко. Если учитывать теперешнее ускорение, то у аппарата (сейчас в межзвездном пространстве) уйдет еще 300 лет, чтобы прибыть к началу, и 30000 лет, чтобы полностью миновать облако.
За ним следуют Пионер-10 и 11, Вояджер-2, а также Новые Горизонты. Но они выйдут из строя и не смогут передать нам сигнал.
Итак, главная трудность в исследовании – огромная удаленность. Пока зонд доберется, у нас минуют века. Сейчас мы можем лишь рассматривать прибывающие кометы. Теперь вы узнали, где находятся Пояс Койпера и Облако Оорта, а также получили представление об объектах и их движении по Солнечной системе.
Как далеко простираются Новые Горизонты Солнечной Системы
Новость о том, что «мы получили самую подробную фотографию Плутона и его лун за всю историю человечества» в последнее время сродни «космический аппарат Вояджер-2 установил мировой рекорд по удалению от Земли». Все это будет очень активно продолжаться вплоть до 14 июля, когда зонд New Horizons максимально сблизится с экс девятой планетой. Но давайте разберемся, действительно ли эти Новые Горизонты Солнечной Системы будут окончательными.
Проведем мысленный социальный эксперимент, как бы близко это словосочетание не было к оксюморону. Уверен, 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 Койпера, 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 млрд 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.
Так 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!
Раз уж это пост в Песочницу, позволю себе рассказать о том, кто я такой. Меня зовут Антон Поздняков, я автор сайта keddr.com и еженедельного научного подкаста с прилегающим твиттером под названием #TheBigBeardTheory. Если вам понравился мой очерк, находите меня и оставляйте фидбек. Это всегда очень важно.
Оставайтесь любопытными и да пребудет с вами Сила!
Пояс Койпера и облако Оорта
В состав Солнечной системы, помимо самой звезды, планет и их спутников, входят астероиды, кометы, карликовые планеты, а замыкает все это пояс Койпера и облако Оорта.
Пояс Койпера представляет собой большое кольцо, состоящее из ледяных небесных тел. В нашей системе есть еще один похожий объект, который находится между Марсом и Юпитером. Он известен вам как пояс астероидов. Сегодня в эту область входит и Плутон, который, как вы знаете, больше не считается планетой.
Обнаружение и название
Первым существование объектов далеко за Нептуном предположил астроном Фредерик Леонард в 1930 году. По его мнению, Плутон – далеко не самый далекий объект Солнечной системы. И он оказался прав. 13-ю годами позже, еще один астроном Кеннет Эджворт подтвердил слова Леонарда, выдвинув свою гипотезу о том, что на границе нашей системы находится туманность, наполненная мелкими телами, которые так и не собрались в единую планету.
Иронично, что Джерард Койпер, в честь которого назван пояс, в отличие от других предполагал, что никакого пояса там вообще нет. В 1951 году, когда он сделал это заявление, считалось, что Плутон гораздо больше, чем он есть на самом деле. Поэтому астроном предположил, что, если пояс и был, то он не мог сохраниться до наших дней.
Джерард Койпер
Данную гипотезу развивали еще достаточно долгое время. Над ней работали многие астрономы и астрофизики, пытавшиеся доказать, что пояс есть, или опровергнуть это. Гипотеза постепенно была переведена в разряд теорий, и была полностью доказана лишь в 1988 году благодаря исследовательской статье Хулио Фернандеса, на основе которой несколько ученых из Канады провели расчеты и подтвердили существование «кометного пояса» за Нептуном. Именно Фернандес назвал это скопление поясом Койпера в своей статье, и это имя быстро прижилось. Первые снимки объектов из этого пояса появились в 1992 году, и новые тела открываются там до сих пор.
Помимо комет и астероидов в поясе Койпера были обнаружены даже карликовые планеты, такие как Церера и Хаумеа. Самый крупный объект пояса – Плутон.
Изучение
Пояс Койпера активно изучается и по сей день, так как его объекты вполне могут быть остатками ранних аккреционных фаз Солнечной системы, то есть старше всех планет. Также там могут зарождаться короткопериодические кометы, аналогично тому, как в облаке Оорта рождаются долгопериодические.
Будущее пояса Койпера
Предположение Койпера о том, что объекты за Нептуном уже не существуют, не совсем ошибочно. Они не будут существовать вечно, и уже сейчас объекты в поясе сталкиваются между собой и медленно превращаются в пыль. Все через каких-то сто миллионов лет от пояса Койпера не останется и следа.
Пояс Койпера
Интересные факты о поясе Койпера
Самый интересный факт о поясе Койпера заключается в том, что по форме он напоминает пончик. После этого, вам уже нет смысла читать остальные факты, но если вы все же хотите, то вот они:
Что такое облако Оорта
Облако Оорта представляет собой скопление комет на самом краю нашей системы. Оно получило свое название в честь астронома Яна Оорта. По своей сути это облако – просто рой комет, которых там около сотни миллиардов.
Облако Оорта
Структура и состав облака Оорта
Это сферическое скопление комет, в котором преобладают ледяные объекты. Оно представляет собой границу Солнечной системы, состоящую из двух частей: оболочки и внутреннего диска. Это нетипичное явление для звездных систем, но нельзя точно сказать, что такого больше нигде нет.
Происхождение облака Оорта
Ян Оорт – астроном из Голландии – исследовал разные межзвездные области. Именно он первым высказал предположение о том, что кометы с долгим периодом зарождаются в области на границе Солнечной системы. Скорее всего, это облако образовалось из диска плотного газа, который в свою очередь появился около еще совсем молодого Солнца в начале формирования нашей системы. Таким образом, этому облаку сейчас может быть более 4,5 миллиардов лет. По сути облако Оорта – это продолжение пояса Койпера, но о его существовании до самого Оорта никто даже не догадывался.
Изучение Облака Оорта
К сожалению, учитывая дальность расположения этого объекта, досконально изучить его пока не представляется возможным. Даже Вояджер-1, который запустили в далеком 1977 году все еще туда не долетел и будет там еще не скоро.