В прошлой статье мы начали изучать характеристики небесного тела, которыми оно должно обладать, чтобы быть принятым в детсадовскую планетарную группу. Иными словами, не каждое небесное тело подходит под это определение.
Начали мы с движения шарообразных карапузов по орбите вокруг родительской звезды. Следующее необходимое свойство небесного тела для получения статуса "планета" - это его масса.
Все планеты имеют близкую к сферической форму. Это определяется их массой. Она должна быть достаточной, чтобы гравитация небесного тела была способна привести ее к гидростатическому равновесию. Это равновесие собственных гравитационных сил и направленных в противоположную сторону сил давления окружающей среды. Это равновесие определяет сферическую форму планеты. Однако, существует некий верхний предел массы, примерно равный 13 массам Юпитера, после чего в небесном теле начинаются термоядерные реакции и оно становится уже звездой, а именно коричневым карликом. То есть наш карапуз не должен быть ни слишком худ, ни слишком упитан. Массы должно быть в меру.
Третья необходимая для получения статуса "планета" характеристика (первую мы рассмотрели в предыдущей статье - это движение вокруг родительской звезды по чистой орбите) - это т.н. жидкая дифференциация. На ранних этапах развития, пока личность небесного карапуза еще окончательно не сформирована, планеты пребывают в жидком, текучем состоянии. По мере роста и взросления, более тяжелые вещества оседают к центру планеты, а более легкие остаются на поверхности. Все планеты земной группы (о них мы поговорим подробнее позднее) имеют сходное строение: в центре расположено ядро, которое покрывает мантия, сверху которой расположена кора. В газовых же гигантах (см. следующая статья) мантия плавно перетекает в атмосферу.
Ядро представляет собой самые внутренние слои планеты. Оно может состоять из чередующихся твердых и жидких слоев, но также может быть как полностью твердым, так и полностью жидким. В случае планет земной группы ядра состоят из ферромагнитных веществ, таких как железо и никель. Состав ядер газовых гигантов до сих пор является спорным вопросом астрономии. По одной теории они также могут быть железистыми или каменистыми, по другой состоят из металлического водорода (совокупность фазовых состояний водорода, находящегося под очень большим давлением и претерпевшего фазовый переход).
Мантия жидким горячим одеялом укутывает тяжелое ядро. Для планет земной группы она образовывается в результате отделения от первичного планетарного вещества более тяжелой металлической части и ее последующего оседания в центр небесного тела и плавления, продукты которого формируют кору. Мантия представляет собой очень вязкое, тугое вещество, состоящее из силикатов, чья плотность выше, чем у коры.
Кора же, как и вся планета в целом, похожа на сахарную корочку в изысканном французском десерте крем-брюле: твердая, но хрупкая и легкая, она покрывает густую вязкую массу мантии, а та, в свою очередь, покоится на твердой тарелке ядра.
Для попадания в детсадовскую планетарную группу карапуз-кандидат должен обладать еще одной важнейшей характеристикой, а именно внутренним магнитным моментом, который создает магнитосферу. Магнитный момент - это величина, характеризующая магнитные свойства объекта, т.е. его способность создавать и воспринимать магнитное поле. Магнитосфера - это создаваемая магнитным моментом область вокруг намагниченного небесного тела, которое определяет поведение окружающей это тело плазмы (частицы, излучаемые звездой; в случае Солнечной системы речь идет о т.н. солнечном ветре). Этот кокон ломает все планы солнечного ветра на безжалостную бомбардировку поверхности планеты своими частицами (которые, в частности, прервали бы любую жизнь за счет своей радиации) и заставляет его менять свое направление и "обтекать" ее. Магнитное поле всегда возникает из-за движения заряженных частиц. В формировании магнитосферы планет важнейшую роль играет магнитогидродинамический эффект. Это возникновение магнитного поля при движении электропроводимой жидкости (т.е. мантии в случае планет) или ионизированного (заряженного) газа в магнитном поле.
Наконец, последнее условие принятия в планетарную детсадовскую группу - это наличие у небесного тела атмосферы (внешней газовой оболочки), т.к. их масса и гравитация должны быть достаточными для того, чтобы удерживать газы у поверхности. В случае газовых гигантов их масса благоволит удержанию самых легких газов - водорода и гелия - однако с поверхности менее массивных планет их попросту "сдувает" в открытый космос солнечным ветром, но остаются более тяжелые газы. Некоторые планеты, расположенные очень близко к родительской звезде, и вовсе полностью лишаются этой оболочки, потому что звезда в воспитательных целях "сдувает" ее своим солнечным ветром. В Солнечной системе примером такой планеты является Меркурий. Атмосфера подвержена влиянию множества сил как извне (того самого солнечного ветра), так и изнутри (идущих от самой планеты - гравитации, например), вследствие чего она бунтует динамичными погодными явлениями. На Земле этот бунт принимает форму ураганов, в других случаях - пылевых бурь, как на Марсе, и антициклонических штормов, как Большое красное пятно на Юпитере или "пятна" на Нептуне. Атмосфера эффективно перераспределяет получаемую от звезды энергию, тем самым сглаживая температурные перепады между освещенной и темной стороной небесного тела.
Ко вторичным характеристикам планет относятся 2 признака: орбитальный резонанс друг с другом или более мелкими телами и наличие в некоторых случаях колец (как, например, у Сатурна).
Орбитальный резонанс - это ситуация, при которой периоды обращения двух небесных тел соотносятся как небольшие натуральные числа. Эти тела периодически сближаются, находясь в определенных точках своих орбит, в результате гравитационные силы между такими планетами периодически меняются. Например, Плутон находится в орбитальным резонансе 2:3 с Нептуном, т.е. два оборота Плутона вокруг Солнца длятся по времени столько же, сколько три оборота вокруг него же Нептуна. Внутренняя, расположенная ближе к звезде планета, всегда движется по своей орбите быстрее. В такую систему может входить и более 2 планет.
Кольца же, состояние из пыли, льда и более крупных объектов, но не дотягивающих по массе до планеты, опоясывают планету в ее экваториальной плоскости. Чаще всего их носят газовые гиганты, но о кольцах мы поговорим в другой раз.
Эти две характеристики не являются обязательными для присвоения небесному телу статуса планеты, однако многие карапузы ими обладают.
В Международном астрономическом союзе (МАС) до сих пор ведутся споры, по каким признакам присваивать небесному телу статус планеты. По резолюции 2006г. дирекция планетарных детсадов выделила три обязательных пункта: это небесное тело должно обращаться по орбите вокруг родительской звезды (1); иметь достаточную массу, чтобы под действием собственной гравитации прийти к состоянию гидростатического равновесия (иметь близкую к сферической форму) (2); расчистить свою орбиту от других объектов (за исключением спутников) (3). И все это касается только планет Солнечной системы. Многие астрономы отказались использовать это определение хотя бы потому, что помимо Солнечной системы существует множество других звездных систем со своими планетами (называемыми экзопланетами). Кто-то еще не согласен с третьим пунктом про чистую орбиту, кто-то озабочен статусом планет-сирот, о которых мы еще поговорим. Существует еще множество критикуемых астрономами точек этого определения.
Как бы то ни было, с общими характеристиками карапузов из планетарной детсадовской группы мы разобрались. В следующих статьях мы подробно рассмотрим подгруппы планетарных систем. А пока пора отдыхать и "переваривать" прочитанный материал.