В последнее десятилетие наши понятия о устойчивости, динамической
эволюции и строении Солнечной системы принципиально изменились.
Общепринятым стало открытие новых объектов, выявление новых динамических
конструкций, проявление свойств хаотического поведения или неустойчивости
движения у тех или других групп объектов. Это вызвано несколькими
причинами: возникновение новых инструментов и изменение в соответствии
с современными требованиями старых, использование высокочувствительных
ПЗС–матриц и новых способов математической обработки итогов
наблюдений. Все это позволяет видеть новые объекты, обладающие
очень малой яркостью и существенное собственное движение.
Современные численные и исследовательские методы небесной
механики в сумме с современными вычислительными системами
позволяют моделировать движение тел в Солнечной системе на промежутках
времени многократно превышающих ее возраст.
Возникла необходимость составить ответы на вопросы на экзамен ? Сделайте это на сайте Work5.
.
На наших глазах происходит перемена представлений о динамике
Солнечной системы: от устойчивой и регулярной к неустойчивой и
хаотической. Все это напоминает картину в физике начала XX столетия,
когда совершался переход к релятивистской картине Мира.
Современные представления о строении Солнечной системы
Объекты Солнечной системы делятся на четыре группы: малые тела,
спутники планет, большие планеты и Солнце. Пока мало говорится о спутниках
малых тел, потому что в настоящее время таких объектов известно всего 2 и
наблюдательной информации о них недостаточно для детального исследования их
динамики.
Солнце является динамическим центром системы. Его гравитационное
влияние доминирует во всей Солнечной системе за исключением малых областей,
которые находятся в окрестности других объектов.
Визитной карточкой Солнечной системы являются ее большие планеты. Пять
больших планет - Марс, Меркурий, Венера, Юпитер и Сатурн - ближайших к
Земле известны людям с ранней истории. История открытия других трех больших
планет отображает изменение отношения астрономов к вопросу о населении и
размерах Солнечной системы.
Открытие Урана было сюрпризом. В 1781 г. Вильям Гершель при помощи
своего 7-футовом ( длина 2.1 м) телескопа проводил наблюдения по программе
«Определение параллаксов звезд». В марте 1781 г. им была сделана запись об
обнаружении кометы или туманной звезды. Спор о том чем является открытый
объект продолжался до 1787 г. Затем Гершель открыл два спутника Урана:
Титанию и Оберон.
Триумфом теории тяготения Ньютона стало открытие Нептуна. Анализ
неравенства движения Урана, позволил Бесселю в Кенигсберге в 1840 г.,
Адамсу в Кембридже в 1841 г. и Леверье во Франции в 1845 г. независимо друг
от друга рассчитать орбиту планеты, которая ответственна за эти возмущения.
23 сентября 1846 г. д’Аррест и Галле из Берлинской обсерватории по
эфемеридам Леверье открыли Нептун.
Запрограммированным можно назвать открытие Плутона . Персиваль Ловелл
в 1896 г. обнаружил остаточные невязки в движении Урана после учета всех
возмущений от Нептуна и высказал гипотезу, о том что эти возмущения
производит неизвестная занептунная планета. В середине 90-х годов XIX
столетия в Аризоне Ловеллом построилась обсерватория, которая была центром
по поиску новой планеты. На протяжении почти 30 лет проводились компании
по поиску планеты Плутон. Но они не приносили результатов. Ловелл умер в
1916 г. А Клод Томбо в 1929 г. на 13-дюймовом рефракторе продолжил поиск
Плутона. Открытие произошло 18 февраля 1930 г., когда сравнивали
фотопластинки, которые получил Томбо 23 и 29 января 1930 г. Об открытии
сообщил директор Ловелловской обсерватории 13 марта 1930 г. в 75-ю
годовщину со дня рождения Персиваля Ловелла и 149-ю годовщину открытия
Урана Гершелем. Во время поиска Плутона было сравнено в течение 7000 часов
на блинк-компараторе около 90 млн. изображений звезд.
По анализу траекторий движения космических
аппаратов Пионер–11,Пионер–10 и Воджер–2, Вояджер–1 и тел Солнечной
системы можно утверждать, что объектов, которые можно сравнить с Плутоном,
или более крупных не существует во внешней области Солнечной системы.
Необходимо отметить, что спутниковые системы планет-гигантов зачастую
превосходят Солнечную систему сложностью своего устройства. Происхождение
двойных планет Плутон–Харон и Земля–Луна еще не изучено до конца.
Малые тела Солнечной системы являются золотой жилой и пробным камнем
небесной механики, кладезю новых открытий. Кометы – это самые известные
малые тела. В летописях и легендах практически всех народов Земли можно
найти упоминания о кометах. Кометы делятся на долгопериодические и
короткопериодические по динамическим признакам.
Долгопериодическими кометами называют те, у которых периоды обращения
равняются десяткам миллионов лет и движутся по орбитам, большие полуоси
которых достигают десятков тысяч астрономических единиц. Их орбиты сильно
вытянуты. Наклоны и ориентация их орбит к плоскости эклиптики
распределяются случайным образом. В настоящее время известно более 700
таких комет.
Короткопериодическими кометами называют те, у которых умеренные
эксцентриситеты и имеют период менее 200 лет, для большей части их наклон
орбит к плоскости эклиптики не превышает 35°. Семейства
короткопериодических комет делятся по признаку планеты-гиганта, которая
определяет динамику кометы. К настоящему времени обнаружено около 180
короткопериодических комет. Большее количество их принадлежит к семейству
Юпитера.
Астероиды является самой многочисленной популяцией малых тел Солнечной
системы. Церера, первый астероид , был открыт сицилийским астрономом
Пиацци в первый день XIX века. Хотя открытие стало случайным, оно послужило
толчком к разработке метода наименьших квадратов и классического метода
определения орбит по трем наблюдениям Гауссом, благодаря которым вычислили
орбиту и переоткрыли Цереру после первых наблюдений спустя почти год. К
настоящее время открыли несколько десятков тысяч астероидов и их
количество стремительно растет.
Популяция астероидов имеет неоднородную структуру. Наибольшее число
астероидов движется по круговым орбитам в поясе астероидов между орбитами
Юпитера и Марса. Кирквуд в 1866 г. исследовал зависимость между числом
астероидов и большими полуосями их орбит, он обнаружил, что в
полученном распределении имеется несколько глубоких минимумов. Позднее
обнаружилось, что эти минимумы соответствуют соизмеримости астероида и
средних движений Юпитера. Это получило название люков Кирквуда.
Две группы астероидов расположены в окрестности треугольных точек
либрации системы астероид – Юпитер – Солнце — это троянцы и греки. Они
движутся в окрестности орбиты Юпитера: троянцы отстают примерно на 60°, а
греки опережают Юпитер настолько же. Несмотря на то, что астероиды движутся
по эллиптическим орбитам, треугольник астероид – Юпитер – Солнце всегда
близок к равностороннему. Иногда обе группы астероидов называются
троянцами. По данным на 1 апреля 1999 г. известно 476 астероидов-троянцев
(2 у Марса и 474 у Юпитера).
Астероиды, сближающиеся с Землей выделяют в еще одну группу
астероидов . В настоящее время известно несколько тысяч астероидов
перигелийные расстояния которых меньше 1.33 а.е. Около 100 из них могут
представлять реальную угрозу для Земли, т.к. они имеют размер более 1 км и
пересекают ее орбиту. Если земля столкнется с подобным астероидом, это
может вызвать глобальную катастрофу, похожую на ту, что привела к вымиранию
динозавров. Так же имеется еще около тысячи астероидов размером 30 - 50 м,
которые пересекают земную орбиту. Столкновение Земли с таким астероидом
приведет к локальной катастрофе типа тунгусской. Однако, столкновение ни с
одним из известных астероидов не привидится в ближайшем будущем, в течение
33 лет 21 века.
Попытки поиска десятой большой планеты Солнечной системы неоднократно
предпринимались после открытия Плутона. Коваль 18 октября 1977 г. открыл
малую планету 2060 Хирон во время одного из таких обзоров, она движется
между орбитами Урана и Юпитера, пересекает орбиту Сатурна. У этого
“астероида” вблизи перигелия проявляются признаки комы и газоизвержения.
Этот объект оставался единственной малой планетой, которую наблюдали
глубоко внутри области движения планет-гигантов, больше 14 лет. На
автоматическом телескопе Космический дозор (Аризона, США) 9 января 1992
открыл 5145 Фолус — еще один астероид этой группы. В настоящее время
известно 7 астероидов принадлежащих группе Кентавра, которые движутся среди
планет-гигантов между орбитами Нептуна и Юпитера. В названии группы
отражается факт того, что объекты одновременно имеют признаки и комет и
астероидов.
К.Эджеворт в 1949 г. предположил существование неизрасходованного,
остаточного материала при формировании Солнечной системы за орбитой
Нептуна. Однако, эта работа до последнего времени была малоизвестна. Койпер
в 1951 г. предположил, что за орбитой Плутона существует пояс комет и, что
астероиды и кометы формируются в различных областях Солнечной системы. Лю и
Джевитт ( из Гавайского университета США) 30 августа 1992 г. открыли первый
объект, который принадлежит поясу Койпера. Его обозначили 1992 QB1. В
настоящее время известно 53 объекта, которые движутся за орбитой Нептуна.
Предположительно пояс Койпера является внутренней областью
сферического образования радиус которого от тысяч до сотен тысяч
астрономических единиц - облака Оорта , которое является резервуаром для
долгопериодических комет.
Бинарная структура Солнечной системы
В 1973 г. была опубликована работа «Свойства симметрии Солнечной
системы», где описали ряд обнаруженных свойств симметрии Солнечной системы,
в том числе и «свойство дублетности». Это свойство заключается в том, что
почти все тела Солнечной системы продублированы, т.е. им соответствуют
другие тела, близкие по диаметру и массе, причём тела, которые входят в
дубль, обычно, находятся на соседних орбитах. Например, Сатурн - Юпитер ,
Уран - Нептун , Венера - Земля , Меркурий - Марс. Это правило действует
также и на спутники планет.
Однако, при всёй похожести тел, которые входят в дубль, между ними
существуют и принципиальные отличия, с учётом которых членов дублей можно
объединить в два ряда тел: «ряд Сатурна» и «ряд Юпитера».
Исходя из расчетов ученых мы можем считать, что ряд Сатурна
заканчивается Солнцем, которое является наиболее массивным телом ряда.
Появляется вопрос, заканчивается ли ряд Юпитера самим Юпитером или этот ряд
содержит ещё более массивные тела? Итак, мы имеем два семейства планет:
Марс, Венера, Уран, Сатурн – семейство Солнца и Меркурий, Земля, Нептун,
Юпитер – семейство какой-то другой Звезды.
По традиции принято считать Солнце одиночной звездой. Однако известно,
что большинство звёзд входит в кратные системы, поэтому вероятность того,
что Солнце является исключением, довольно мала. Раньше ученые предполагали,
что вторая звезда нашей Солнечной системы - это Юпитер, но это
предположение не имеет оснований, так как масса Юпитера много меньше массы
Солнца (??0,1% массы Солнца), и в нём не могут пойти специфические ядерные
процессы. Из теории, очевидно, что нижний предел для массы звезды - 1/20
массы Солнца. Тела меньшей массы не будут самосветящимися, т.е. будут иметь
свойства планет. Если предположению, что ряд Юпитера заканчивается более
массивным телом, чем Юпитер, то кандидатом на эту роль будет тело,
следующее в ряду за Юпитером с массой в 18 раз больше. А это тело уже можно
считать звездой, т.к. оно имеет массу порядка 2% массы Солнца.
Учитывая, что Сатурн и Солнце входят в одно семейство тел, ученые
попробовали сравнить их системы спутников между собой. Исходя из «веерной
диаграммы», построенной ученными, которая представляет собой две
параллельные прямые, на которых нанесены радиусы орбит в логарифмическом
масштабе, так что на верхней прямой дана система Солнца, а на нижней –
система Сатурна. Каждому телу из системы Солнца сопоставлено тело из
системы Сатурна: Юпитер – Мимасу, Сатурн– Энцеладу, Уран –Тефии, Нептун
–Дионе. Подобные тела связаны прямыми, которые исходят из общего центра.
Таким образом, массивные тела Солнечной системы соотносятся с крупными
телами системы Сатурна, но в последней имеется спутник Титан, масса
которого в 20 раз превосходит суммарную массу всех остальных спутников. В
Солнечной системе у него должен быть двойник такое же массивное тело,
которое значительно превосходит по массе суммарную массу всех планет с
периодом обращения около 36000 лет и находящееся на расстоянии порядка 1100
а.е.
Анализируя возмущения в движении долгопериодических комет,
американские ученые пришли к выводу о наличии на большом расстоянии от
Солнца массивного тела – «коричневого карлика», названного ими Люцифером.
Так же эта гипотетическая вторая звезда Солнечной системы называется именем
«Раджа-Солнце» в соответствии с тибетскими легендами, которые называют это
тело металлической планетой и подчёркивают тем самым её ничтожные размеры и
огромную массу.
Если считать эту гипотезу верной, то можно объяснить целый ряд
непонятных фактов. Известно, что звёзды в двойных системах эволюционируют с
разной скоростью. Более массивная звезда, обычно, имеет большую скорость
эволюции и опережает свою спутницу на 150 - 250 млн лет. Она проходит фазу
красного гиганта и взрывается, сбросывает оболочку и превращается сначала в
белого карлика, а потом в коричневого. Предполагают, что «Раджа-Солнце»
(т.е. Царь-Солнце) когда-то было основной звездой Солнечной системы (что
соответствует названию), оно опережало в процессе развития современное
Солнце –вторую звезду. Тогда её планетная система включала в себя также
Меркурий Землю Нептун и Юпитер, на каких-то из этих планет появилась
разумная жизнь, которая опередила современную на 150 - 250 млн лет. Ученые
полагают, что в дальнейшем развитии «Раджа-Солнце», потеряло большую часть
своей массы и передало своих спутников современному Солнцу, (семейство
которого были Марс, Венера, Уран и Сатурн). Возможно, рядом с «Раджи-
Солнца» сохранились еще какие-то планеты, с высокоразвитой цивилизацией,
которая, если учитывать гигантский срок своего существования, для нас
должна представлять божественную цивилизацию, которая контролирует всю
Солнечную систему.
Подтверждает наличие этого тела ещё факт, того что все планеты,
которые расположены между Сатурном и Солнцем (кроме Цереры и Юпитера),
имеют резонанс с Сатурном, а все планеты от Плутона до Цереры (кроме
Сатурна) – имеют резонанс Юпитером, т.е. существуют две резонансные
области: одна ориентирована на «Раджу-Солнце», а другая на Солнце.
Продолжая рассмотрение сходства между системами Сатурна и Солнца,
можно заметить ещё одну любопытную особенность. Эпиметий и Янус - два
спутника в системе Сатурна, которые передвигаются по очень близким орбитам
- расстояние между ними меньше суммы радиусов этих тел. Значит, эти тела
должны были бы соударяться при встрече. Но, ничего подобного не происходит,
а при сближении происходит обмен орбитами между собой (!) и они снова до
следующей встречи расходятся. Этот «контрданс» имеет период длительностью
четыре года, а сам период обращения спутников всего около17 часов.
Интересно отметить, что место в системе Сатурн, на котором находятся
эти спутники проецируется в Солнечной системе на то место, на котором
находится наша Земля! Земля, как оказалась, занимает особое место в
Солнечной системе.
Исходя из расчетов проведенных учеными, на орбите Земли должна где-то
находиться ещё дополнительная значительная «скрытая масса»! Единственное
место, где она могла бы «прятаться» – это коллинеарная либрационная точка
Земли, которая расположена за Солнцем около земной орбиты. Имеет
предположение, что в этом месте расположена ещё одна планета, которую
назвали «Глория», по массе близкая к Земной. Она почти всегда остаётся
невидимой, так как период обращения этой планеты равен земному.
Однако возмущения, которые идут со стороны других планет могут
вызывать её покачивание около либрационной точки, так что иногда её
становится видно. Подобная ситуация, очевидно, случилась, когда Д. Кассини
в 1666 г., наблюдал около Венеры (разумеется, в проекции) какое то
серповидное тело и предположил, что это её спутник, оценил его диаметр в
1/4 диаметра Венеры. В 1672 г это тело он вновь наблюдал. Впоследствии
многие астрономы видели это тело: Шорт видел в1740, Майер заметил в 1759,
Монтень видел в 1761, Роткиер видел в 1764. Размеры тела, по разным
оценкам, составляют от четверти до трети размеров Венеры. Потом объект
пропал, куда-то ушёл.
Солнце закрывает от нас большую область на нашей орбите. Если
учитывать Солнечную корону, то она равна ~10 диаметрам орбиты Луны. Поэтому
астронавты не могут увидеть Глорию. Ведь для этого надо отдалиться от Земли
по орбите на расстояние более 4 млн км, т.е. на расстояние более 10
диаметров орбиты Луны.
14 страниц
100% уникальность
2012 год
87 просмотров
