что такое пояс койпера и где он расположен
Что такое пояс Койпера и где он располагается
Вы когда-нибудь задумывались, где рождаются кометы? Конечно, некоторые из этих небесных тел приходят издалека — от других звезд или межзвездного пространства. Но большая часть комет, которые мы можем наблюдать, приходит из пояса Койпера и облака Оорта. Эти два региона — настоящее месторождение комет и метеоритов.
Строго говоря, пояс Койпера представляет собой пояс астероидов, в котором помимо этих небольших каменистых тел курсируют карликовые планеты — Плутон, Хаумеа, Макемаке и Эрида. Этот пояс располагается за орбитой Нептуна и представляет собой скопление малых тел, движущихся по своим собственным орбитам и постоянно сталкивающихся друг с другом.
Считается, что именно эта область Солнечной системы, в которой находится много метана, аммиака и воды, порождает короткопериодические кометы, период обращения которых вокруг Солнца составляет менее 200 лет. С помощью существующих инструментов исследователи уже смогли открыть более 1000 объектов пояса Койпера, но предполагается, что на самом деле их в 70 раз больше.
Большая часть поступающих на Землю астероидов приходит из пояса, расположенного между орбитами Марса и Юпитера. Однако пояс Койпера примерно в 20 раз шире этой области, а его масса до 200 раз больше. Существование этого региона за орбитой Нептуна может объяснить наблюдаемые гравитационные эффекты и то, куда делся материал, оставшийся после формирования планет Солнечной системе.
Согласно теории, после формирования Земли и других планет, они расчистили свою орбиту от малых тел — астероидов и остатков комет. Однако, по расчетам, значительную массу этого протопланетного вещества должны были выбросить на окраину Солнечной системы гравитационные взаимодействия межд небесными телами. Пояс Койпера и облако Оорта как раз и представляют собой скопления тел из этого материала.
Пояс Койпера и Облако Оорта
У нашей Солнечной системы интересная конфигурация. В её составе небесное светило, восемь планет с их естественными спутниками, карликовые небесные тела, кометы, астероиды. И наконец холодный пояс Койпера и находящееся за ним облако Оорта.
Определение пояса Койпера
Пояс Койпера – это место скопления больших ледяных тел на границе нашей Солнечной системы. В нем множество остатков от процесса ее формирования. Кстати, этим он и похож на область астероидов, расположенную между Марсом и Юпитером. Кроме этих обломков в состав пояса входит и Плутон, который долгое время считался планетой.
Обнаружение и название
Впервые в 1930 году астроном Фредерик Леонард предположил существование транснептуновых объектов. Он считал, что за Нептуном скрывается не только Плутон.
В 1943 году исследователь Кеннет Эджворт выдвинул предположение о наличии за орбитой восьмой планеты туманности, заполненной мелкими небесными телами. Они в силу своей рассеянности не смогли превратиться в единую планету.
В 1951 году Джерард Койпер полагал, что если и был пояс за Нептуном, то по сей день он не сохранился. Причиной этому явилось неверное суждение о том, что Земля и Плутон примерно одинаковы по размерам.
Следующие десятилетия теория трансформировалась. В 1962 году астрофизик Алистер Камерон выдвинул гипотезу существования гигантской массы мелкого космического вещества по краю нашей Солнечной системы. 1964 год ознаменовался теорией о «грязном снежке» Фреда Уиппла. Она рассказывает о составе комет, который представляется смесью космической пыли и льда. Однако в ходе наблюдений эта теория была исключена.
Новые подтверждения наличия зоны транснептуновых тел были результатом после исследования комет. В 1988 году канадские ученые на основе исследовательской статьи Хулио Фернандеса и произведенных расчетов по возвращению хвостатых звезд подтвердили существование «кометного пояса». Уже тогда было понятно, что в нем находится множество мелких объектов, формируются кометы с хвостом. Пояс Койпера получил такое имя, так как это название было обозначено в самом первом предложении статьи Х. Фернандеса. Неопровержимые доказательства в подтверждение слов канадцев привели Девид Джуит и Джейн Лу. В августе 1992 года на снимках из космоса они лицезрели первый объект из массы тел этой области, спустя еще полгода – второй. По сей день открываются новые объекты.
Крупнейшие объекты
В холодном пространстве за пределами орбиты вращения Нептуна были обнаружены карликовые планеты. Эрида, Плутон, Хуамея, Макемаке, Церера — это самые большие из представителей. Все они очень велики. Крупнейший известный объект этой области — Эрида, обнаруженная в 2003 году. За 599 лет она делает одно вращение вокруг солнца. Самый знаменитый для нас представитель пояса Койпера – Плутон. Большую часть времени он был для землян не просто крупным шарообразный телом на периферии Солнечной системы, а считался полноценной планетой. В области за Нептуном часто образуют кометы, и она активно изучается в настоящее время. Ее края касались уже «Voyager-1» и «Voyager-2», однако миссия этих космических аппаратов была иной, поэтому большой информации о льдах за краем видимых планет они не принесли.
Состав пояса Койпера
На этом расстоянии солнечное тепло намного слабее, чем на Земле, и поэтому температура на этих объектах чрезвычайно низкая. Мы можем определить их состав дистанционно с помощью телескопов и спектрального анализа, изучая отраженный свет. Результаты изучения показали, что большинство фрагментов поясной области состоят из твердого метана, аммиака и льда. Хотя эти объекты не были видны напрямую, компьютерные модели показали, что наиболее крупные из них могут иметь легкую метановую атмосферу. По составу пояс Койпера делится на:
Астероид 2004 yh32 — кентавр и дамоклоид, вращающийся вокруг дневного светила с очень высоким наклоном почти 80 градусов, также принадлежит поясу Койпера.
Изучение
Пространство за Нептуном имеет значение для изучения планетной системы как минимум на двух уровнях. Во-первых, вполне вероятно, что предметы внутри него находятся в виде чрезвычайно примитивных остатков ранних аккреционных фаз Солнечной системы. Внутренние, плотные части предпланетного диска сконденсировались в главные планеты, вероятно, в течение нескольких миллионов или десятков миллионов лет. Внешние части были менее плотными, и аккреция прогрессировала медленно. Очевидно, образовалось очень много мелких объектов. Во-вторых, широко распространено мнение, что он является местом зарождения короткопериодических комет. Он действует как резервуар для этих тел так же, как Облако Оорта работает в качестве сосуда для комет долгого периода. По изучению пояса можно написать не одну сотню рефератов.
Будущее пояса Койпера
Когда Койпер изначально размышлял о существовании ледяного канта за пределами Нептуна, он указал, что такой области, вероятно, больше не существует. Доля истины в этом есть — транснептуновые объекты не будут существовать вечно. Если устроить красочную презентацию пояса Койпера, то это будет выглядеть как большая полоса материала, которую восьмая планета только что взбила. И в наши дни, вместо того, чтобы делать все большее и большее тело, они просто сталкиваются и медленно превращаются в пыль. Если мы вернемся через сто миллионов лет, то от этого холодного обода не останется и следа. Учитывая потенциал открытий и то, что тщательное изучение может рассказать нам о ранней истории нашей Солнечной системы, многие ученые и астрономы с нетерпением ждут того дня, когда мы сможем более подробно изучить и это чудо вселенной.
Интересные факты о поясе Койпера
Данная область расположена за орбитой движения Нептуна примерно в 30-50 астрономических единицах. Внешне она имеет сходство с расширяющимся пончиком. Интересные научные факты:
Определение облака Оорта
Облако Оорта это шарообразная масса комет, которая образует внешний край солнечной системы, окружая зону транснептуновых тел и планеты. Названа так в честь исследователя Яна Оорта. Более 100 миллиардов комет в этом регионе вращаются вокруг раскаленной звезды на расстоянии от одного до двух световых лет. Кометам из этой области, которые входят во внутреннюю солнечную систему, требуется более 200 лет, чтобы совершить одну полную орбиту. Можно дать следующее краткое описание облаку – это рой комет. Это такое место, где их концентрация предельно велика.
Структура и состав облака Оорта
Исходя из размеров облака Оорта, можно дать ему одну из следующих характеристик: это сферический рой, состоящий в основном из различных льдов (в частности, воды, метана и аммиачного льда); это сферическое облачное образование, являющееся пределом Солнечной системы. Оно состоит из двух частей: сферическая оборочка, внутри которой находится диск. Такое формирование нельзя назвать типичным для всех галактик, но и отрицать подобные объекты на другом краю вселенной нельзя.
Происхождение облака Оорта
Нидерландский ученый Оорт с развитием радиоастрономии принялся за тщательное исследование межзвездных областей. Он развил теорию о существовании пространства, в котором идет формирование долгопериодичных комет. В научных кругах предполагают, что это космическое создание — остаток от изначального вращающегося околозвездного диска плотного газа, образовавшегося вокруг молодой звезды. В данном случае эта звезда – Солнце. А возможная давность происхождения облака примерно 4.6 млрд. лет назад. Особенность облака Оорта в том, что, по сути, оно является продолжением пояса малых тел, но никогда не наблюдалось.
Кометы облачной зоны
Долгопериодические кометы – основа этой области. Они, как правило, имеют орбиты. Которые ориентированы случайным образом, и не обязательно где-нибудь вблизи эклиптики. Считается, что они происходят из облака Оорта. Фрагменты облачной зоны, вероятно, сформировались ближе к небесному светилу, вокруг современных орбит Урана и Нептуна. И затем были вытеснены в их нынешнее положение гравитационным взаимодействием с планетами. Астрономы предполагают, что в облаке Оорта насчитывается содержимого общей массой около 100 масс Земли. Здесь обитатели не подвержены влиянию планет. Кометы Юпитера и Галлея, несмотря на короткое время оборота, прилетают именно из этого региона.
Изучение Облака Оорта
Человек еще не смог изобрести аппарат, который бы в миг доставил нас на расстояние в несколько световых лет. Учитывая отдаленность — скорость должна превышать скорость света в несколько раз. Пока ученым представлена возможность изучения с помощью телескопов. Даже запущенный в 1977 году «Voyager-1» — сомнительная надежда воотчую увидеть облако, так как границ его он достигнет не скоро.
Пояс Койпера
Размер и расстояние
Пояс Койпера – одна из крупнейших структур в нашей Солнечной системе. Его общая форма похожа на раздутый диск или пончик. Внутренний край начинается на орбите Нептуна, примерно в 30 а.е. от Солнца. (1 а.е., или астрономическая единица, – это расстояние от Земли до Солнца.) Внутренняя, основная область пояса Койпера заканчивается примерно в 50 а.е. от Солнца. Другая часть, называемая как рассеянный диск, доходит до расстояния в почти 1000 а.е., а некоторые тела на орбитах, идут еще дальше.
До сих пор наблюдатели каталогизировали более 2000 транс-нептуновых объектов, что составляет лишь крошечную долю от общего числа объектов, которые, по мнению ученых, находятся там. На самом деле, по оценкам астрономов, в регионе есть сотни тысяч объектов, которые больше 100 километров в ширину. Однако, общая масса всего материала в поясе Койпера оценивается не более чем в 10% от массы Земли.
Происхождение
Астрономы считают, что ледяные объекты Пояса Койпера – это остатки от Солнечной системы. Подобно отношениям между основным Поясом Астероидов и Юпитером, это область объектов, которые могли бы образовать планету, если бы там не было Нептуна. Вместо этого гравитация Нептуна так сильно расшевелила эту область пространства, что маленькие ледяные объекты не смогли соединиться в большую планету.
Количество материала в поясе Койпера сегодня может быть лишь небольшой частью того, что было первоначально. Согласно одной хорошо поддерживаемой теории, смещение орбит четырех гигантских планет (Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна) могло привести к потере большей части исходного материала и, вероятно, в 7-10 раз больше массы Земли.
Основная идея состоит в том, что в начале истории Солнечной системы Уран и Нептун были вынуждены вращаться дальше от Солнца из-за сдвигов орбит Юпитера и Сатурна. Дрейфуя дальше, они проходили сквозь плотный диск маленьких ледяных тел, оставшихся после образования гигантских планет. Орбита Нептуна была самой дальней и его гравитация искривляла пути бесчисленных ледяных тел внутрь, к другим гигантам. В конечном счете Юпитер выбросил большинство этих ледяных тел либо на очень далекие орбиты (чтобы сформировать Облако Оорта), либо вообще за пределы Солнечной системы. Когда Нептун отбрасывал ледяные объекты к Солнцу, это заставляло его собственную орбиту дрейфовать еще дальше. Его гравитационное влияние заставляло оставшиеся ледяные объекты находиться в диапазоне мест, где мы их находим в поясе Койпера.
Сегодня пояс Койпера медленно разрушается. Объекты, которые остаются там, иногда сталкиваются, производя более мелкие объекты, а также пыль, которая выдувается из Солнечной системы солнечным ветром.
Отдельные объекты
Отдельные объекты Пояса Койпера имеют орбиты, которые никогда не приближаются к Солнцу, ближе чем 40 а.е. Это отличает их от большинства других объектов, которые проводят, по крайней мере, часть своих орбит в области между 40 и 50 а.е. от Солнца.
Седна – пример отстраненного объекта. Ближе всего он подходит к Солнцу на расстояние около 76 а.е., в то время как на самом дальнем расстоянии она выходит на
Место Плутона в поясе Койпера
Плутон был первым объектом пояса Койпера, который был открыт в 1930 году, в то время, когда у астрономов не было оснований ожидать большого количества ледяных миров за пределами Нептуна. Сегодня он известен как “Король пояса Койпера ” – это самый большой объект в регионе, хотя другой объект, похожий по размеру, называемый Эрис, имеет немного большую массу. Орбита Плутона находится в резонансе с орбитой Нептуна, то есть орбита Плутона находится в стабильной, повторяющейся схеме с Нептуном. На каждые три орбиты, завершенные Нептуном, Плутон делает две орбиты. В этой ситуации Плутон никогда не подходит достаточно близко к Нептуну, чтобы сильно пострадать от его гравитации.
Луны пояса Койпера и бинарные объекты
Довольно большое число объектов имеют Луны, а есть значительно меньшие тела, которые вращаются вокруг них и являются бинарными объектами. Двоичные объекты – это пары объектов, которые относительно похожи по размеру или массе, которые вращаются вокруг точки (общего центра масс), которая находится между ними. Некоторые двоичные файлы фактически соприкасаются, создавая своего рода форму арахиса, создавая то, что известно как контактный бинарный объект.
Плутон, Эрис, Хаумеа и Квавар – все объекты пояса Койпера, которые имеют Луны. Одна из целей полета космического корабля НАСА “Новые Горизонты” в 2019 году – это наблюдения за известным как 2014 MU69 бинарным объектом.
Пояс Койпера
Рисунок астероида из пояса Койпера
Когда мы смотрим в чёрное небо, то понимаем, что светящиеся точки бесконечно малы по сравнению с тёмной пустотой. Чаще любуемся звёздами, реже наблюдаем планеты, но они не единственные жители космоса. В этой кажущейся пустоте находятся целые миры, скопления, огромные семьи небесных тел.
Что из себя представляет пояс
Пояс Койпера — ледяной мир на окраине Солнечной системы. Это пространство, состоящее из малых объектов. Многие из них меньше нашей подружки — Луны. Пояс расширяется за орбитой Нептуна и выглядит, как пончик: толстенький и круглый.
Учёные считают Пояс Койпера родным домом комет. Там рождаются короткопериодические кометы. Они проходят по орбите менее, чем за 200 лет.
Количество жителей ледяного семейства неизвестно. Предполагаются сотни тысяч объектов и триллион комет. На данный момент подтверждено существование 1300.
Объекты пояса Койпера
Карликовые планеты, принадлежащие Поясу Койпера, обладают тоненькими атмосферами, которые разрушаются, по мере отдаления планеты от Солнца. У некоторых из них есть крошечные спутницы — луны. Особенные из них, больше Плутона. Из-за этого факта Плутон лишили статуса планеты. Совершенно понятно, что в ледяном мире жизни быть не может.
Новые Горизонты на фоне Плутона и Харона
В 2015 году учёные надеются узнать много нового о поясе Койпера от космической миссии «Новые горизонты», которая приближается к Плутону.
Его открыли, потому что очень этого хотели
Строение Солнечной системы
Астрономы только предполагали наличие объектов за Плутоном. Споры велись весь двадцатый век. В 1943 г. Кеннет Эджворт выдвинул гипотезу, что кометы, посещающие Солнечную систему, это небесные тела, проживающие за её внешней границей. По неизвестным причинам они покидают привычные места и путешествуют ближе к Солнцу. Своё имя Пояс Койпера получил от Джерарда Койпера. Астроном говорил о возможности наличия диска из множества ледяных тел, но считал влияние Плутона достаточно сильным. Предполагал, что Плутон рассеял тела к далёкому облаку Оорта.
По мере того, как учёные обнаруживали на орбитах Урана, Сатурна, Нептуна ледяные планетоиды, гипотеза об огромном скоплении таких тел крепла и ждала своего подтверждения. Доказательство нашли Девид Джуит и Джейн Лу. Пять лет фотографировали и изучали кажущуюся пустоту. В августе 1992 года они увидели первый объект пояса Койпера, затем, через шесть месяцев, второй объект. Сейчас, в ходе исследования известных тел, продолжают открывать всё новые и новые объекты.
Жители Пояса Койпера
Хаумеа
Хаумеа со спутниками
Наиболее необычным ОПК является Хаумеа. Предполагают, что она образовалась от сильнейшего удара в результате столкновения. Сейчас Хаумеа и её две маленькие луны, Хииака и Намака, кружатся с поразительной скоростью — один оборот вокруг оси за четыре часа. За счёт такого стремительного вращения Хаумеа похожа на мяч для регби.
Седна
Планета Седна названа в честь ледяной эскимоской богини. Период её вращения 10500 лет. Она отдаляется от Солнца в самую холодную область системы. Седну не всегда причисляют к ОПК, потому что она путешествует значительно дальше, но открыта благодаря изучению Пояса Койпера.
Эрида
Карликовая планета Эрида меньше Плутона на 10%. Она совершает оборот вокруг Солнца за 560 лет. Имеет спутницу — луну Дисномию.
Плутон
Анимация вращения Плутона и Харона
Плутон самый известный ОПК. Долгое время его считали ледяным изгнанником на окраине системы. Сейчас, он член многочисленного семейства карликовых планет. Им дали название «плутинос», за наличие схожих характеристик.
Харон
Харон ближайший спутник Плутона. Они настолько влияют друг на друга, что учёные дали им определение «двойной планеты». Атмосферы планет связаны между собой. Однако, они отличаются по своему составу. Харон покрыт водяным льдом, а Плутон — азотным.
Квавар
Квавар один из крупнейших объектов. Его диаметр около 1300 км. Планета состоит из камня и водяного льда.
На её поверхности 220 гр. мороза. Имеет спутник — Вейвот, 100 км в диаметре.
Макемаке
Макемаке совершает свой круг вокруг Солнца за 306 лет. Поверхность покрыта метановым снегом и льдом. Имеет временную атмосферу из азота, которую уносит планетарный ветер при удалении от Солнца.
Для учёных-астрономов Пояс Койпера — это неисчерпаемый источник сюрпризов. Они открывают, сравнивают, спорят и определяют всё новые планеты и астероиды. Для изучения используется самая современная техника. Эта область Солнечной системы ещё не раз удивит впечатляющими открытиями.
Похожие статьи
Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!