Космические кошки-звезды и их воспитанники детсадовской планетной группы уже были описаны нами в предыдущих статьях. Но любой родитель или завсегдатай развлекательных сайтов в Интернете знает, что одними детьми с их воспитательницами дело в дошкольных образовательных учреждениях не ограничивается. Есть же еще и нянечки, и медсестры, и повара, и уборщицы, и охранники. Сегодня мы кратко пройдемся по всему персоналу планетарного детского сада, рассмотрим все о них: внешний вид, типичное поведение, функции. Но ныряние в омуты подробностей отложим до следующих статей, которые, смеем вас заверить, не заставят себя долго ждать.
Планетная система - это система звезд и различных незвездообразных астрономических объектов (планет и карликовых планет с их спутниками, астероидов, метероидов, комет и космической пыли), которые обращаются вокруг общего центра масс. Он также называется центром инерции и барицентром и обозначает геометрическую точку, характеризующую движение тела или системы частиц как целого. Или, упрощенно говоря, это среднее положение всех частей системы взвешенное в соответствии с их массами.
Районы проживания нескольких гравитационно связанных звезд-воспитательниц с замкнутыми орбитами и их детскими садами для планет образуют звездную систему. А отдельное заведение дошкольного образования с планетами и их звездой называется планетной системой.
Вокруг каждой звезды плавает хаотичное, неструктурированное газо-пылевое облако, являющееся остатком еще большего такого облака, из которого ранее образовалась та или иная звезда путем гравитационного коллапса. Внутри оставшегося беспорядка действуют притягивающие силы (гравитационные и электромагнитные), которые собирают в "кучки" отдельные участки облака. Этот процесс называется конденсацией, и она распределена в облаке неравномерно. Где-то густо, где-то пусто. Это связано с различиями разных областей облака по таким характеристикам, как плотность, химический состав и т.п. Конденсация происходит там, где наблюдается наибольшая плотность. Т.е., в соответствии с некоторыми философскими учениями людей, где хаос гуще, там рождается порядок.
Одной из планетных систем является Солнечная система. На ее примере рассмотрим строение других детских планетных садов. Допускается немалая вероятность того, что организация садиков отличается от заведения к заведению, однако проверить это достоверно с нынешним уровнем техники проблематично ввиду большой удаленности других планетных систем.
Масса Солнечной системы составляет приблизительно 1,0014 M☉. Самым большим авторитетом в этой системе является, конечно же, воспитательница - Солнце. На него приходится 90% всем массы системы. Оставшиеся 10% делят между собой восемь планет, имеющих близкие к круговым орбиты, лежащих в одной плоскости эклиптики (плоскость обращения планеты вокруг звезды) и движущихся в том же направлении, что и Земля. А она, в свою очередь, вращается в одном направлении с вращением Солнца (против часовой стрелки, если смотреть с северного полюса звезды). Большая часть планет вращается вокруг своей оси в ту же сторону, что и обращаются вокруг Солнца, однако есть два непослушных ребенка - Венера и Уран. Последний настолько растолстел, что может делать эта только "лежа на боку" (наклон его оси почти 90 ͦ). Орбиты вращения планет-детишек вокруг звезды-воспитательницы описываются законами Кеплера. Они представляют собой эллипс, в одном из фокусов которого находится Солнце. Ближайшая к нему точка орбиты объекта называется перигелий, а наиболее удаленная - афелий. Чем ближе пробегает шарик планеты к любимой воспитательнице, тем скорость его движения больше (в перигелии), чем дальше - тем медленней (в афелии). Если планеты вращаются по близким к кругу орбитам, то многие кометы, астероиды и объекты пояса Койпера имеют сильно вытянутые эллиптические орбиты.
Оставшиеся 10% общей массы вещества распределены неравномерно, потому что, как и в любом коллективе, пусть и детском, в Солнечной системе есть несколько групп планет и других небесных тел. Кто-то из них занял доминирующие позиции, имея большую общую массу и, следовательно, авторитет в группе шарообразных карапузов. Что, впрочем, не делает вторую группу планет (а групп этих в Солнечной системе две с половиной) менее интересной и своеобразной.
Первая, ближайшая к Солнцу, группа планет включает в свой состав четыре ребенка: Меркурий, Венера, Земля и Марс. Они недаром вошли в круг любимчиков воспитательницы-Солнца: их объединяет твердый характер, а именно химический состав преимущественно из тяжелых элементов. Им не нужны восторги толпы, потому они обладают малым числом спутников (0-2). Для описания планет этой группы используется термин камень, обозначающий вещества с высокими температурами конденсации или плавления, которые оставались в протопланетной туманности всегда в твердом состоянии. Спутники также являются объектами солнечной системы и являются системами, подчиненным своим планетам. О них мы поговорим позднее. Эти планеты не "разбрасывают пальцы веером", которые были бы унизаны кольцами. Их твердый, каменистый характер формируется из 2 слоев. Внешний состоит из тугоплавких соединений, таких как силикаты, и разделяется на тонкую и твердую кору и плотную горячую мантию. Металлы, такие как железо и никель, формируют второй слой - их поистине рок-н-ролльные сердца, они же ядра. Из трех планет один Меркурий лишен атмосферы, смягчающей удары строгой воспитательницы колотушкой солнечного ветра с одной стороны и космоса всякими камнями, т.е. астероидами, с другой. Такова плата за самое приближенное к звезде-воспитательнице положение. Но и остальным планетам этой группы тоже достается, поэтому их поверхности украшают лунки ударных кратеров. Такое отношение не может не гневить, вызывая мантийные всполохи и перепады давления, что отражается на мимике их коры: она печалится тектоническими впадинами и негодует извержениями вулканов. Все эти 4 планеты называются планетами земной группы.
Маленькие и твердые планеты земной группы отделяет от четырёх планет-гигантов, второй группы планет Солнечной системы, хоровод малых тел, который носит название Пояса астероидов. Малые тела названы так за их несостоятельность, ведь в процессе формирования Солнечной системы они не смогли объединиться путем аккреции (увеличения массы путем притяжения более мелких тел) и превратиться ни в планеты, ни в карликовые планеты, ни в их спутники. Так и остались неприкаянными остатками формирования Солнечной системы (планетозималями - небесные тела на орбите протозвезды) и похожи на уборщиц и нянечек, необходимых, но лишенных должного внимания. Хоть характером они и вышли: в основном объекты пояса астероидов состоят из горных пород и металлов. Впрочем, их вины тут нет. Помешали процессу аккреции гравитационные возмущения Юпитера. По своим размерам астероиды варьируются от нескольких метров до сотен километров. По этому признаку их можно разделить на сами астероиды (от 10м и более), метеоротоиды (от 100 мкм до 10 м) и космическую пыль (менее 100 мкм). Однако все эти размеры слишком малы, чтобы достигнуть гидростатического равновесия (равновесие гравитационных сил и направленных в другую сторону сил давления окружающей среды), а, значит, не позволили превратиться планетозималям в шарики и потому имеют неправильную форму и лишены атмосферы. В поясе астероидов есть несколько объектов, таких как Веста и Гигея, которые могут получить статус карликовых планет, если будет доказан факт их гидростатического равновесия.
За поясом астероидов, опоясывающим талию Солнечной системы, расположены массивные формы из газовых гигантов: Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. Их прозвище - планеты-гиганты - дано им не просто так: на эти планеты приходится 99% вещества, обращающегося вокруг Солнца на орбитах. Этих четверых толстяков свел в группу по интересам не только их размер, но и химический состав, включающий в себя газы (Юпитер, Сатурн) и льды (Уран и Нептун). В астрономии эти термины обозначают отличные от привычных землянам вещи. Газ - вещества с чрезвычайно низкими температурами плавления и высоким давлением насыщенного пара (водород, гелий, неон и др.), которые доминируют в средней части Солнечной системы. Лед же облюбовал ее окраины. Удаленные на периферию системы и потому пребывающие в холодном невнимании, они имеют температуру плавления в несколько сотен кельвинов. В туманности газы пребывали в газообразном состоянии, а льды всегда оставались в твердом или газовом. Газы и льды вместе классифицируют как летучие вещества. Иногда планеты, в большой степени состоящие из льдов, называют ледяными гигантами. Все четыре планеты-гиганта подчеркивают свою важность роскошными кольцами.
Группу планет-гигантов венчает нимб еще одного пояса астероидов, который называется поясом Койпера или Эджворта-Койпера - области Солнечной системы от орбиты Нептуна (30а.е. от Солнца) до расстояния около 55а.е. от Солнца. Он похож на узенький пояс астероидов в средней части Солнечной системы, но в 20 раз шире и 20-200 раз массивнее него. Эти области лишены тепла звезды-воспитательницы в еще большей степени и состоят преимущественно из летучих веществ (льдов), таких как вода, аммиак и метан. В поясе Койпера влачат свое существование 4 малыша, отброшенных в процессе их формирования на задворки детсадовской планетной группы - карликовые планеты Плутон, Хаумеа, Макемаке и Эрида. Эту группу планет и за целую-то сситать не приходится, так, половинка. Предполагается, что наглые планеты-гиганты отняли некоторые свои спутники из пояса Койпера. Так повел себя Нептун, присвоив Тритон, и Сатурн, отняв Фебу. Большие обижают маленьких!
Космическое помещение детсадовской планетной группы Солнечной системы иногда разделяют на регионы. Так, во внутренней части играют четыре планеты земной группы и пояс астероидов. Внешняя часть - это территория четырех газовых гигантов. Соответственно, планеты внутри области астероидов называют внутренними, а вне пояса - внешними. Обзови человека "внешним" и удели ему меньше внимания, чем т.н. "внутренним", он бы тоже от обиды раздулся до невероятных размеров. Немного уменьшает эту обиду другое название планет вне земной орбиты - верхние. Внутри земной орбиты планетам приходится мириться со статусом "нижних".
А еще ведь в Солнечной системе есть самые удаленные области, расположенные дальше орбиты Нептуна. Над поясом Койпера кружит Рассеянный диск, а за ним - Гелиосфера и облако Оорта. Да и про центральную фигуру в детском планетном саде - воспитательницу-Солнце - и ее сферы влияния и функции мы не поговорили. Как и про кометы, транснептуновые объекты и кентавры. Солнечная система очень большая, и даже краткое описание ее структуры не влезает в ограниченный объем одной статьи. Но ничего, мы продолжим рассказывать про Солнечную систему в следующей статье, а потом подробно обсудим каждый из пунктов этой истории. Кроме тех, о которых уже говорили - планетах как явлении и Солнеце как звезде.