Пояс койпера в солнечной системе что
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.
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.
Что такое пояс Койпера? Определение | Расположение | Факты
Пояс Койпера представляет собой округлую область ледяных тел за орбитой Нептуна. Он простирается от орбиты Нептуна (30 АЕ) до примерно 50 АЕ от Солнца. В этом регионе миллионы объектов; большинство из них сделаны из ледяных летучих веществ.
Вскоре после открытия Плутона в 1930 году исследователи начали строить предположения, что он может быть не один во внешней Солнечной системе.
Лишь в 1992 году было обнаружено существование других объектов в этом регионе. Эти объекты были ничем иным, как большим полем обломков на краю Солнечной системы. Вместе они составляют Пояс Койпера.
Кроме того, многие астрономы теоретизировали о существовании пояса Койпера за десятилетия до его открытия. Это огромное и таинственное место, которое мы только начали исследовать. Давайте копнем глубже и выясним, что же такое пояс Койпера, где он расположен, и как он был создан?
Определение пояса Койпера
Эти ледяные объекты также называют транс-нептунскими объектами (ТНО) или объектами пояса Койпера.
Не путайте пояс Койпера с Облаком Оорта, которое представляет собой более отдаленную область кометоподобных тел, которая окружает пояс Койпера и Солнечную систему.
Расположение и состав
Пояс Койпера простирается от орбиты Нептуна (около 30 астрономических единиц [АЕ]; 4,5 млрд. км) до приблизительно 50 АЕ (7,5 млрд. км) от Солнца.
Он в 20 раз шире и в 20-200 раз массивнее пояса астероидов, который расположен между орбитами Марса и Юпитера.
Несмотря на то, что он содержит сотни тысяч лун, некоторые исследования предполагают, что в регионе могли возникнуть такие крупные спутники, как Феба Сатурна и Тритон Нептуна.
Как он был создан?
Хотя происхождение Пояса Койпера и его сложная структура не вполне понятны, ученые полагают, что он содержит остатки, оставшиеся от начала Солнечной системы.
Если бы Нептуна там не было, ледяные объекты в этом регионе могли бы собраться вместе и сформировать планету. Однако гравитационное притяжение Нептуна настолько взбудоражило эту область космоса, что эти ледяные объекты не смогли бы слиться в одну планету.
Согласно модели Ниццы, которая представляет сценарий динамического развития Солнечной системы, пояс Койпера мог сформироваться ближе к нашему Солнцу, чем его нынешнее местоположение. Уран и Нептун участвовали в сложном танце, меняя позиции и перемещаясь наружу в Солнечной системе.
Поскольку обе планеты отошли от Солнца, их гравитационное притяжение могло унести с собой большинство ледяных объектов (в поясе Койпера). Таким образом, многие из этих маленьких ледяных объектов были перенесены из своих первоначальных мест в более холодную область Солнечной системы.
Кто открыл пояс Койпера?
Он назван в честь голландского астронома Джерарда Койпера, хотя он и не предполагал его существования. Однако его исследования были хорошо известны среди исследователей, так что общая идея пояса Койпера стала приписываться ему.
В 1943 году независимый астроном-теоретик Кеннет Эджворт опубликовал статью, в которой высказал гипотезу, что материалы за пределами орбиты Нептуна слишком широко рассеяны, чтобы конденсироваться в планеты.
Вместо этого эти материалы конденсируются в несколько меньших тел во внешней области Солнечной системы. Время от времени некоторые из этих тел уходят из своего региона и появляются как случайные посетители внутренней Солнечной системы, которую мы называем кометами.
Благодаря невероятной работе Эджворта, ученые иногда используют альтернативное название «Пояс Эджворта-Койпера», чтобы приписать ему заслуги.
В 1992 году астроном Дэвид Джевитт и его ученица Джейн Луу обнаружили кандидата в КВО 1992 года QB1. Это была первый объект в поясе Койпера, обнаруженная после Плутона и Харона. Почти полгода спустя, они обнаружили второй объект (181708) 1993 FW.
К настоящему времени астрономами открыто более 2000 объектов в поясе Койпера, и считается, что в регионе существует более 100 000 крупных объектов на расстоянии более 100 км.
7 интересных фактов о поясе Койпера
1. У многих объектов в поясе Койпера есть спутники
Двойные объекты, с другой стороны, это пары объектов, которые относительно похожи по массе или размеру. Они вращаются вокруг общего центра масс, который лежит между ними
2. Они гораздо менее массивны, чем Земля.
Несмотря на огромную протяженность пояса Койпера, его общая масса составляет менее 2% от массы Земли.
Это противоречит стандартным моделям, которые указывают, что пояс Койпера должен в 30 раз превышать массу Земли. Тайна 99% недостающей массы остается нерешенной.
Однако некоторые исследователи предполагают, что объекты в поясе Койпера из-за большого количества столкновений постепенно разрушают друг друга в пыль. Таким образом, пояс Койпера, вероятно, исчезнет в далеком будущем.
3. Это источник комет
Гравитационное притяжение Юпитера затем загоняет эти кусочки в короткие петли, продолжающиеся два десятилетия или меньше. Эти части известны как кометы семейства Юпитера.
Хотя большинство из них в конечном итоге становятся бездействующими, астрономы обнаружили некоторые околоземные астероиды, которые напоминают сгоревшие кометы. Наблюдения показывают, что эти кометы начались бы в Поясе Койпера или Облаке Оорта.
4. Более 6 десятилетий астрономы не осознавали, что обнаружили пояс Койпера
С открытием второго объекта в поясе Койпера в 1992 году исследователи поняли, что Плутон не одинок: в этом регионе миллионы маленьких ледяных объектов, вращающихся вокруг Солнца.
5. Пять крупнейших объектов в поясе Койпера
Учитывая их радиус, пять самых больших объектов пояса Койпера
6. Первый рукотворный объект, входящий в пояс Койпера.
В 1983 году «Пионер 10» стал первым космическим кораблем, вышедшим в космос за пределы орбиты Нептуна. Поскольку в то время Койперский пояс не был обнаружен, космический зонд не изучал ледяной мир в этом регионе.
Зонд «Новые горизонты» НАСА стал первым межпланетным космическим зондом, который был запущен (в 2006 году) с целью пролета и изучения одного или нескольких объектов в поясе Койпера в последующее десятилетие.
В июле 2015 года космический аппарат пролетел над Плутоном и его лунами, собирая данные об атмосфере, и поверхностях. В 2019 году он совершил ближний полет на объекте под названием 486958 Аррокот в районе Койперского пояса.
7. Гипотетическая планета может объяснить некоторые объекты пояса Койпера
В 2015 году исследователи из Калифорнийского технологического института обнаружили математические доказательства, предполагающие, что «Планета X» может скрываться далеко за Плутоном. Она еще не наблюдалась, но расчеты показывают, что она там есть.
Гравитационное притяжение этой неизведанной планеты могло бы объяснить уникальные орбиты, по крайней мере, пяти небольших ледяных объектов в поясе Койпера. Если бы они были обнаружены, это переосмыслило бы наше понимание эволюции Солнечной системы.