A naprendszer, ahogy egy művész látja. A Naptól mért távolságok skáláit nem tartják tiszteletben | ||
Általános tulajdonságok | ||
---|---|---|
Kor | 4,5682±0,0006 Ga [ 1] [2] | |
Elhelyezkedés | Helyi csillagközi felhő , Helyi buborék , Orion kar , Tejút , Helyi galaxiscsoport | |
Súly | 1,0014 M☉ _ _ | |
legközelebbi csillag | Proxima Centauri (4,21-4,24 fényév ) [3] Alpha Centauri rendszer ( 4,37 fényév) [4] | |
Harmadik menekülési sebesség (a Föld felszíne közelében ) | 16,65 km/s | |
bolygórendszer | ||
A Naptól legtávolabbi bolygó | Neptunusz ( 4,503 milliárd km , 30,1 AU ) [5] | |
Távolság a Kuiper-övtől | ~30-50 a.u. [6] | |
Csillagok száma | 1 ( V ) | |
Ismert bolygók száma | nyolc | |
A törpebolygók száma | 5 [7] | |
Műholdak száma | 639 (204 a bolygókra és 435 a naprendszer kis testeire ) [8] [9] | |
Kis testek száma | több mint 1 000 000 (2020 novemberétől) [8] | |
Üstökösök száma | 3690 (2020 novemberi állapot szerint) [8] | |
A galaktikus központ körül kering | ||
Hajlás a Tejút síkjához | 60,19° | |
Távolság a galaktikus központtól | 27 170±1140 St. év (8330±350 db ) [10] | |
Keringési időszak | 225–250 millió [ 11] | |
Keringési sebesség | 220–240 km/s [12] | |
A csillaghoz kapcsolódó tulajdonságok | ||
Spektrális osztály | G2 V [13] [14] | |
hóhatár | ~5 a.u. [15] [16] | |
helioszféra határa | ~113-120 a.u. [17] | |
Dombgömb sugara | ~ 1-2 St. évek |
A Naprendszer egy bolygórendszer, amely magában foglalja a központi csillagot, a Napot és az összes természetes űrobjektumot heliocentrikus pályán . Körülbelül 4,57 milliárd évvel ezelőtt egy gáz- és porfelhő gravitációs összenyomásával jött létre [2] .
A Naprendszer teljes tömege körülbelül 1,0014 M☉ . A legtöbb a Napra esik; a többit szinte teljesen nyolc egymástól távoli bolygó foglalja el , amelyek pályája közel van a köralakúhoz , és szinte ugyanabban a síkban fekszik – az ekliptika síkjában . Emiatt ellentmondásos a szögimpulzus eloszlása a Nap és a bolygók között (ún. pillanatprobléma): a rendszer összimpulzusának mindössze 2%-a esik a Nap tömegére. ~740-szer nagyobb, mint a bolygók össztömege, a fennmaradó 98%-a pedig ~0,001-szerese a Naprendszer össztömegének [18] .
A Naphoz legközelebbi négy bolygó, úgynevezett földi bolygó – a Merkúr , a Vénusz , a Föld [19] és a Mars – főként szilikátokból és fémekből áll . A Naptól távolabbi négy bolygó - a Jupiter , a Szaturnusz , az Uránusz és a Neptunusz (más néven gázóriások ) - sokkal nagyobb tömegű, mint a földi bolygók .
A Naprendszert alkotó legnagyobb bolygók, a Jupiter és a Szaturnusz elsősorban hidrogénből és héliumból állnak ; a kisebb gázóriások, az Uránusz és a Neptunusz a hidrogénen és a héliumon kívül főleg vizet , metánt és ammóniát tartalmaznak, ezek a bolygók a „ jégóriások ” külön osztályában tűnnek ki [20] . Nyolcból hat bolygónak és négy törpebolygónak van természetes műholdja . A Jupitert, a Szaturnuszt, az Uránuszt és a Neptunuszt por- és egyéb részecskék
gyűrűi veszik körül.
A Naprendszerben két kis testekkel teli régió található . A Mars és a Jupiter között elhelyezkedő aszteroidaöv összetételében hasonló a földi bolygókéhoz, mivel szilikátokból és fémekből áll. Az aszteroidaöv legnagyobb objektumai a Ceres törpebolygó , valamint a Pallas , Vesta és Hygiea aszteroidák . A Neptunusz pályáján túl vannak fagyott vízből , ammóniából és metánból álló transz-neptunikus objektumok , amelyek közül a legnagyobbak a Plútó , Szedna , Haumea , Makemake , Quaoar , Orcus és Eris . Kis testek más populációi is léteznek a Naprendszerben, például bolygók kvázi műholdak és trójaiak , földközeli aszteroidák , kentaurok , damokloidok , valamint rendszerben utazó üstökösök , meteoroidok és kozmikus por .
A napszél ( a Napból érkező plazmaáram ) buborékot hoz létre a csillagközi közegben , az úgynevezett helioszférában , amely a szétszórt korong széléig terjed . A hipotetikus Oort-felhő , amely hosszú periódusú üstökösök forrásaként szolgál, körülbelül ezerszeresére terjedhet túl a helioszférán.
A Naprendszer a Tejút -galaxis szerkezetének része .
A Naprendszer központi objektuma a Nap - a G2V spektrális osztály fő sorozatának csillaga , egy sárga törpe . A rendszer teljes tömegének túlnyomó többsége (kb. 99,866%) a Napban összpontosul, gravitációjával megtartja a bolygókat és a Naprendszerhez tartozó egyéb testeket [21] . A négy legnagyobb objektum - a gázóriások - a fennmaradó tömeg 99%-át teszik ki (a Jupiter és a Szaturnusz alkotja a többséget - körülbelül 90%).
A Nap körül keringő nagyméretű objektumok gyakorlatilag ugyanabban a síkban mozognak, amelyet az ekliptika síkjának neveznek . Ugyanakkor az üstökösök és a Kuiper- öv objektumai gyakran nagy dőlésszöggel rendelkeznek ehhez a síkhoz képest [22] [23] .
Minden bolygó és a legtöbb egyéb objektum a Nap körül kering a Nap forgásával megegyező irányban (az óramutató járásával ellentétes irányba, a Nap északi pólusáról nézve). Vannak kivételek, mint például a Halley-üstökös . A Merkúr a legnagyobb szögsebességgel – mindössze 88 földi nap alatt képes egy teljes körforgást végrehajtani a Nap körül. A legtávolabbi bolygó - a Neptunusz - esetében pedig a forradalom időszaka 165 földi év.
A legtöbb bolygó ugyanabban az irányban kering a tengelye körül, mint a Nap körül. Kivételt képez a Vénusz és az Uránusz , és az Uránusz szinte "oldalt fekve" forog (a tengely dőlésszöge körülbelül 90°). A forgás vizuális bemutatásához speciális eszközt használnak - tellúrt .
A Naprendszer számos modellje feltételesen rendszeres időközönként mutatja meg a bolygók keringését, de a valóságban néhány kivételtől eltekintve minél távolabb van a bolygó vagy öv a Naptól, annál nagyobb a távolság a pályája és az előző pályája között. tárgy. Például a Vénusz körülbelül 0,33 AU. távolabb van a Naptól, mint a Merkúr, míg a Szaturnusz 4,3 AU-nál van. a Jupiteren túl, a Neptunusz pedig 10,5 AU-nál. túl az Uránuszon. Voltak kísérletek a pályatávolságok közötti összefüggések levezetésére (például a Titius-Bode szabály ) [24] , de egyik elmélet sem vált általánosan elfogadottá.
Az objektumok Nap körüli keringését Kepler törvényei írják le . Ezek szerint minden objektum egy ellipszis mentén kering, amelynek egyik fókuszában a Nap áll. A Naphoz közelebb eső (kisebb fél-nagy tengellyel rendelkező) objektumok forgási szögsebessége nagyobb, így a forgási periódus ( év ) rövidebb. Elliptikus pályán egy objektum távolsága a Naptól az év során változik. Egy objektum pályájának a Naphoz legközelebb eső pontját perihéliumnak , a legtávolabbi pontját pedig aphelionnak nevezzük . Minden tárgy a perihéliumán mozog a leggyorsabban, az aphelionnál a leglassabban. A bolygópályák közel állnak a köralakú pályához, de sok üstökös, aszteroida és Kuiper-öv objektum erősen elliptikus pályával rendelkezik.
A Naprendszer legtöbb bolygója saját alárendelt rendszerrel rendelkezik. Sokakat holdak vesznek körül , néhány hold nagyobb, mint a Merkúr. A legtöbb nagy hold szinkronban forog, egyik oldala folyamatosan a bolygó felé néz. A négy legnagyobb bolygónak – a gázóriásoknak – is vannak gyűrűi , apró részecskékből álló vékony sávok, amelyek nagyon közeli pályán keringenek szinte egyhangúan.
Néha a Naprendszert régiókra osztják. A Naprendszer belső része négy földi bolygót és egy aszteroidaövet foglal magában. A külső rész az aszteroidaövön kívül kezdődik, és négy gázóriást foglal magában [25] . Az aszteroida régión belüli bolygókat néha belsőnek , az övön kívül pedig külsőnek nevezik [26] . Néha azonban ezeket a kifejezéseket az alsó (a Föld pályáján belüli) és a felső (a Föld pályáján kívüli) bolygókra használják [27] . A Kuiper-öv felfedezése után a Naprendszer legtávolabbi részének a Neptunusznál távolabb elhelyezkedő objektumokból álló régiót tekintik [28] .
A Naprendszerben a Nap körül keringő összes objektumot hivatalosan három kategóriába sorolják: bolygók , törpebolygók és a Naprendszer kis testei . Bolygónak nevezzük a Nap körül keringő bármely testet, amely elég nagy ahhoz, hogy gömb alakúvá váljon , de nem elég nagy tömegű a termonukleáris fúzió elindításához, és sikerült megtisztítania pályája környékét a planetezimáloktól . E meghatározás szerint nyolc bolygó ismert a Naprendszerben: Merkúr, Vénusz, Föld, Mars, Jupiter, Szaturnusz, Uránusz és Neptunusz. A Plútó (2006-ig bolygónak tekintették) nem felel meg ennek a definíciónak, mert nem tisztította meg pályáját a Kuiper-öv körüli objektumoktól [29] . Törpebolygó - a Nap körül keringő égitest ; amely elég masszív ahhoz, hogy saját gravitációs erői hatására közel lekerekített alakot tartson fenn; de amely nem tisztította meg a teret a pályájáról a planetezimáloktól , és nem a bolygó műholdja [29] . E meghatározás szerint a Naprendszernek öt felismert törpebolygója van: Ceres , Pluto , Haumea , Makemake és Eris [30] . A jövőben más objektumok is besorolhatók a törpebolygók közé, mint például a Sedna , az Ork és a Quaoar [31] . Azokat a törpebolygókat, amelyek pályája a transz-neptuniai objektumok tartományában van, plutoidoknak nevezzük [32] . A fennmaradó, a Nap körül keringő objektumok a Naprendszer kis testei [29] .
A gáz , jég és kőzet kifejezéseket a Naprendszerben található anyagok különböző osztályainak leírására használják. A követ olyan magas kondenzációs vagy olvadáspontú vegyületek leírására használják, amelyek szinte minden körülmény között szilárd állapotban maradtak protoplanetáris ködben [33] . A kővegyületek jellemzően szilikátok és fémek, például vas és nikkel [34] . Ők uralják a belső Naprendszert, és alkotják a legtöbb földi bolygót és aszteroidát . A gázok rendkívül alacsony olvadáspontú és nagy telített gőznyomású anyagok , mint például a molekuláris hidrogén , a hélium és a neon , amelyek mindig is gáz halmazállapotúak voltak egy ködben [33] . A középső naprendszert uralják, a Jupiter és a Szaturnusz nagy részét alkotják. Az olyan anyagok jegeinek , mint a víz , metán , ammónia , hidrogén-szulfid és szén-dioxid [34] olvadáspontja akár több száz kelvin is lehet, termodinamikai fázisuk pedig a környezeti nyomástól és hőmérséklettől függ [33] . Előfordulhatnak jégként, folyadékként vagy gázként a Naprendszer különböző területein, míg a ködben szilárd vagy gázfázisban voltak [33] . Az óriásbolygók legtöbb műholdja jeges anyagokat tartalmaz, ezek alkotják az Uránusz és a Neptunusz nagy részét (az úgynevezett "jégóriások"), valamint számos, a Neptunusz pályáján túl található kis objektumot [34] [35] . A gázokat és a jeget együttesen illékony anyagok közé sorolják [36] .
A Nap a Naprendszer csillaga és fő alkotóeleme. Tömege (332 900 Földtömeg) [39] elég nagy ahhoz, hogy a mélyében termonukleáris reakciót tudjon megvalósítani [40] , amely nagy mennyiségű energiát bocsát ki az űrbe főleg elektromágneses sugárzás formájában , amelynek maximuma a 400–700 nm hullámhossz-tartomány, amely a látható fénynek felel meg [41] .
A csillagok besorolása szerint a Nap egy tipikus G2 osztályú sárga törpe . Ez az elnevezés félrevezető lehet, mivel a Nap a galaxisunk legtöbb csillagához képest meglehetősen nagy és fényes csillag [42] . A csillagok osztályát a Hertzsprung-Russell diagramon elfoglalt helyzete határozza meg , amely a csillagok fényessége és felszíni hőmérsékletük közötti összefüggést mutatja. Általában a forróbb csillagok fényesebbek. A legtöbb csillag ennek a diagramnak az úgynevezett fősorozatán található , a Nap körülbelül ennek a sorozatnak a közepén található. A Napnál fényesebb és melegebb csillagok viszonylag ritkák, míg a halványabb és hidegebb csillagok ( vörös törpék ) gyakoriak, a Galaxis csillagainak 85%-át teszik ki [42] [43] .
A Nap helyzete a fő szekvencián azt mutatja, hogy még nem merítette ki a magfúzióhoz szükséges hidrogénkészletét, és körülbelül fejlődésének közepén jár. Most a Nap fokozatosan fényesebbé válik, fejlődésének korábbi szakaszaiban fényessége a mainak csak 70%-a volt [44] .
A Nap az I. típusú csillagpopulációhoz tartozó csillag, az Univerzum fejlődésének viszonylag késői szakaszában keletkezett, ezért a hidrogénnél és a héliumnál nehezebb elemek magasabb tartalma jellemzi (a csillagászatban az ilyen elemeket általában " fémek ”), mint a régebbi II-es típusú csillagok [45] . Az első csillagok magjában hidrogénnél és héliumnál nehezebb elemek képződnek, így mielőtt az Univerzum ezekkel az elemekkel gazdagodott volna, a csillagok első generációjának el kellett haladnia. A legidősebb csillagok kevés fémet tartalmaznak, míg a fiatalabb csillagok többet. Feltételezik, hogy a magas fémesség rendkívül fontos volt a Nap közelében lévő bolygórendszer kialakulásához , mivel a bolygók "fémek" akkréciójával jönnek létre [46] .
Bolygóközi környezetA fénnyel együtt a Nap töltött részecskék (plazma) folyamatos áramlását bocsátja ki, amelyet napszélnek neveznek . Ez a részecskeáram körülbelül 1,5 millió km /óra sebességgel terjed [47] , kitöltve a napközeli régiót, és létrehozva a bolygó légkörének (hélioszféra) analógját a Nap közelében, amely legalább 100 AU távolságban létezik. . a Napból [48] . Bolygóközi közegként ismert . A Nap felszínén jelentkező aktivitási megnyilvánulások , mint például a napkitörések és a koronális tömeg kilökődése , megzavarják a helioszférát, és az űridőjárást okozzák [49] . A helioszférán belül a legnagyobb szerkezet a helioszférikus áramlap ; spirális felület, amelyet a Nap forgó mágneses mezejének a bolygóközi közegre gyakorolt hatása [50] [51] hoz létre .
A Föld mágneses tere megakadályozza, hogy a napszél leszakítsa a Föld légkörét . A Vénusznak és a Marsnak nincs mágneses tere, ennek következtében a napszél fokozatosan kifújja légkörüket az űrbe [52] . A koronális tömeg kilökődése és hasonló jelenségek megváltoztatják a mágneses teret, és hatalmas mennyiségű anyagot szállítanak a Nap felszínéről - körülbelül 10 9 -10 10 tonnát óránként [53] . A Föld mágneses mezőjével kölcsönhatásba lépve ez az anyag főként a Föld légkörének felső szubpoláris rétegeibe esik, ahol az ilyen kölcsönhatásból aurorák keletkeznek , leggyakrabban a mágneses pólusok közelében .
A kozmikus sugarak a Naprendszeren kívülről származnak. A helioszféra és kisebb mértékben a bolygómágneses mezők részben védik a Naprendszert a külső hatásoktól. Mind a csillagközi közegben lévő kozmikus sugarak sűrűsége, mind a Nap mágneses terének erőssége idővel változik, így a Naprendszerben a kozmikus sugárzás szintje nem állandó, bár az eltérések nagysága nem ismert biztosan [ 54] .
A bolygóközi közeg a kozmikus por legalább két korongszerű régiójának kialakulásának helye . Az első, az állatövi porfelhő a belső Naprendszerben található, és ez az oka annak, hogy az állatövi fény keletkezik . Valószínűleg az aszteroidaövön belüli ütközésekből keletkezett, amelyeket a bolygókkal való kölcsönhatások okoztak [55] . A második régió körülbelül 10 -től 40 AU -ig terjed . és valószínűleg a Kuiper-övön belüli objektumok közötti hasonló ütközések után keletkezett [56] [57] .
A belső rész a földi bolygókat és aszteroidákat tartalmazza. A főként szilikátokból és fémekből álló belső régió objektumai viszonylag közel vannak a Naphoz, ez a rendszer legkisebb része - sugara kisebb, mint a Jupiter és a Szaturnusz pályája közötti távolság.
Földi bolygókA Naphoz legközelebb eső négy bolygó, az úgynevezett földi bolygók főleg nehéz elemekből állnak, kevés (0-2) műholdat tartalmaznak , gyűrűk hiányoznak . Nagyrészt tűzálló ásványokból állnak, mint például a szilikátok, amelyek a köpenyüket és a kéregüket alkotják , és fémekből, mint például a vas és a nikkel , amelyek a magjukat alkotják . E bolygók közül háromnak – a Vénusznak, a Földnek és a Marsnak – van légköre ; mindegyik rendelkezik becsapódási kráterekkel és tektonikus jellemzőkkel, például hasadékvályúkkal és vulkánokkal [58] [59] [60] [61] [62] [63] .
MercuryA Merkúr ( 0,4 AU távolságra a Naptól) a Naphoz legközelebbi bolygó és a rendszer legkisebb bolygója (0,055 Földtömeg). A bolygón nincsenek műholdak. Felszíni topográfiájának jellegzetes részlete a becsapódási krátereken kívül számos, több száz kilométeren át húzódó karéjos párkány. Úgy gondolják, hogy az árapály-deformációk következtében keletkeztek a bolygó történetének korai szakaszában, akkor, amikor a Merkúr tengely körüli és a Nap körüli forgási periódusai nem léptek rezonanciába [64] . A higanynak rendkívül ritka atmoszférája van, a napszél által a bolygó felszínéről "kiütött" atomokból áll [65] . A Merkúr viszonylag nagy vasmagját és vékony kérgét még nem sikerült kielégítően megmagyarázni. Van egy hipotézis, amely szerint a bolygó fényelemekből álló külső rétegei egy óriási ütközés következtében leszakadtak, aminek következtében a bolygó mérete csökkent [66] . Alternatív megoldásként a fiatal Nap sugárzása megzavarhatja az anyag teljes felhalmozódását [67] .
VénuszA Vénusz méretében közel van a Földhöz (0,815 Földtömeg), és a Földhöz hasonlóan vastag szilikát héja van a vasmag és a légkör körül (e miatt a Vénuszt gyakran a Föld "testvérének" nevezik). Belső geológiai tevékenységére is van bizonyíték. A Vénuszon azonban jóval kevesebb a víz, mint a Földön, légköre pedig 90-szer sűrűbb. A Vénusznak nincs műholdja. Rendszerünk legforróbb bolygója, felszíni hőmérséklete meghaladja a 400 °C-ot. Az ilyen magas hőmérséklet legvalószínűbb oka az üvegházhatás , amely a sűrű, szén-dioxidban gazdag légkör miatt lép fel [68] . A Vénuszon nincs egyértelmű jele a modern geológiai tevékenységnek, de mivel nem rendelkezik olyan mágneses mezővel, amely megakadályozná sűrű légkörének kimerülését, ez lehetővé teszi azt a feltételezést, hogy légköre rendszeresen feltöltődik vulkánkitörésekkel [69] .
FöldA Föld a legnagyobb és legsűrűbb földi bolygó. A Földnek lemeztektonikája van . Az élet jelenléte a Földön kívül nyitva marad [70] . A földi csoport bolygói közül a Föld egyedülálló (elsősorban a hidroszféra miatt ). A Föld légköre gyökeresen különbözik más bolygók légkörétől – szabad oxigént tartalmaz [71] . A Földnek egyetlen természetes műholdja van - a Hold , az egyetlen nagy műhold a Naprendszer földi csoportjába tartozó bolygók közül.
MarsA Mars kisebb, mint a Föld és a Vénusz (0,107 Földtömeg). Légköre főleg szén-dioxidból áll, felszíni nyomása 6,1 mbar (a földi nyomás 0,6%-a) [72] . Felszínén vulkánok találhatók, amelyek közül a legnagyobb, az Olympus meghaladja bármely földi vulkán méretét, magassága eléri a 21,2 km-t [73] . A hasadék mélyedések ( Mariner valleys ) a vulkánokkal együtt egykori geológiai tevékenységről tanúskodnak, amely egyes források szerint még az elmúlt 2 millió évben is folytatódott [74] . A Mars felszínének vörös színét a talajában található nagy mennyiségű vas-oxid okozza [75] . A bolygónak két műholdja van - a Phobos és a Deimos . Feltételezik, hogy befogott aszteroidák [76] . A mai napig (a Föld után) a Mars a Naprendszer legalaposabb tanulmányozott bolygója.
KisbolygóövAz aszteroidák a Naprendszer leggyakoribb kis testei .
Az aszteroidaöv a Mars és a Jupiter közötti pályát foglalja el, 2,3 és 3,3 AU között. a naptól. Hipotéziseket állítottak fel, de végül nem erősítették meg a hipotéziseket a Mars és a Jupiter közötti bolygó létezéséről (például a hipotetikus Phaeton bolygóról ), amely a Naprendszer kialakulásának korai szakaszában úgy összeomlott, hogy töredékei aszteroidákká váltak, amelyek az aszteroidaövet alkották. A modern nézetek szerint az aszteroidák a Naprendszer kialakulásának maradványai ( planetosimálok ), amelyek a Jupiter gravitációs perturbációi miatt nem tudtak nagy testté egyesülni [77] .
Az aszteroidák mérete néhány métertől több száz kilométerig terjed. Minden aszteroidát a naprendszer kisebb testei közé sorolnak , de néhány jelenleg kisbolygónak minősített test, mint például a Vesta és a Hygiea , átsorolható törpebolygókká, ha kimutatható, hogy fenntartják a hidrosztatikus egyensúlyt [78] .
Az öv több tízezer, esetleg milliónyi, egy kilométernél nagyobb átmérőjű tárgyat tartalmaz [79] . Ennek ellenére az öv aszteroidáinak össztömege alig haladja meg a Föld tömegének ezrelékét [80] . A 100 mikron és 10 m közötti átmérőjű égitesteket meteoroidoknak nevezzük [81] . A részecskéket még kevésbé tekintik kozmikus pornak .
KisbolygócsoportokAz aszteroidákat pályájuk jellemzői alapján csoportokba és családokba vonják össze. Az aszteroida műholdak olyan aszteroidák, amelyek más aszteroidák körül keringenek. Nem határozhatók meg olyan egyértelműen, mint a bolygók műholdjai, néha közel akkorák, mint a kísérőjük. Az aszteroidaöv tartalmazza a fő aszteroidaöv üstököseit is, amelyek a Föld vízforrása lehetett [82] .
A trójai aszteroidák a Jupiter L 4 és L 5 Lagrange pontjain találhatók (a bolygó befolyásának gravitációsan stabil tartományai, amelyek vele együtt mozognak a pályáján); a "trójaiak" kifejezést más bolygók vagy műholdak Lagrange-pontjain található aszteroidákra is használják (a Jupiter trójaiak mellett a Föld , a Mars , az Uránusz és a Neptunusz trójaiak is ismertek ). A Hilda családhoz tartozó aszteroidák rezonanciában vannak a Jupiter 2:3 -mal , vagyis a Jupiter két teljes körforgása alatt háromszor fordulnak meg a Nap körül [83] .
A belső Naprendszerben is vannak aszteroidák csoportjai, amelyek pályája a Merkúrtól a Marsig terjed. Sokuk pályája metszi a belső bolygók pályáját [84] .
CeresA Ceres (2,77 AU) egy törpebolygó és az aszteroidaöv legnagyobb teste. A Ceres átmérője valamivel kevesebb, mint 1000 km, és elegendő tömegű ahhoz, hogy saját gravitációja hatására gömb alakú maradjon. A felfedezés után a Cerest a bolygók közé sorolták, de mivel a további megfigyelések számos kisbolygó felfedezéséhez vezettek a Ceres közelében, az 1850-es években aszteroidák közé sorolták [85] . 2006-ban törpebolygóvá minősítették át.
A Naprendszer külső régiója a gázóriások és műholdaik, valamint a transz-neptunuszbeli objektumok, az aszteroida-üstökös-gáz Kuiper-öv, a szórt korong és az Oort-felhő elhelyezkedése. Számos rövid periódusú üstökös, valamint kentaur aszteroida is kering ezen a területen. Ennek a vidéknek a szilárd tárgyai a Naptól való nagyobb távolságuk és ezért sokkal alacsonyabb hőmérsékletük miatt víz- , ammónia- és metánjeget tartalmaznak . Vannak hipotézisek a Tyche bolygó külső régiójában, és esetleg bármely más " X bolygó ", valamint a Nap Nemezis műholdcsillagának létezéséről .
ÓriásbolygókA négy óriásbolygó, más néven gázóriás , együtt tartalmazza a Nap körüli pályákon keringő anyag tömegének 99%-át. A Jupiter és a Szaturnusz túlnyomórészt hidrogénből és héliumból áll; Az Uránusz és a Neptunusz összetételében több jég található. Emiatt egyes csillagászok a saját kategóriájukba sorolják őket - "jégóriások" [86] . Mind a négy óriásbolygónak van gyűrűje , bár csak a Szaturnusz gyűrűrendszere látható könnyen a Földről.
JupiterA Jupiter tömege 318-szor akkora, mint a Földé, és 2,5-szer nagyobb, mint az összes többi bolygóé együttvéve. Főleg hidrogénből és héliumból áll . A Jupiter magas belső hőmérséklete sok félig állandó örvényszerkezetet okoz a légkörében, például felhősávokat és a Nagy Vörös Foltot .
A Jupiternek 80 holdja van . A négy legnagyobb – Ganymedes , Callisto , Io és Europa – olyan jelenségekben hasonlít a földi bolygókhoz, mint a vulkáni tevékenység és a belső felmelegedés [87] . A Ganümédész, a Naprendszer legnagyobb holdja nagyobb, mint a Merkúr.
SzaturnuszA kiterjedt gyűrűrendszeréről ismert Szaturnusz szerkezete némileg hasonló a Jupiter légköréhez és magnetoszférájához. Bár a Szaturnusz térfogata a Jupiter térfogatának 60%-a, tömege (95 Földtömeg) kevesebb, mint a Jupiter térfogatának egyharmada; így a Szaturnusz a legkisebb sűrűségű bolygó a Naprendszerben (átlagos sűrűsége kisebb, mint a víz, sőt a benzin sűrűsége ).
A Szaturnusznak 83 megerősített holdja van [88] ; közülük kettő – a Titán és az Enceladus – geológiai tevékenység jeleit mutatja. Ez a tevékenység azonban nem hasonlít a földihez, mivel nagyrészt a jég aktivitásának köszönhető [89] . A Merkúrnál nagyobb Titán az egyetlen hold a Naprendszerben, amelynek sűrű légköre van.
UranusAz Uránusz tömege 14-szerese a Földének, és az óriásbolygók közül a legkönnyebb. Különlegessége a többi bolygó között az, hogy "oldalára fektetve" forog: az Uránusz egyenlítőjének síkja körülbelül 98°-kal hajlik a keringési síkjához [90] . Ha más bolygók a forgó csúcsokhoz hasonlíthatók, akkor az Uránusz inkább egy guruló golyóhoz hasonlít. Sokkal hidegebb magja van, mint más gázóriásoknak, és nagyon kevés hőt sugároz az űrbe [91] .
Az Uránusznak 27 felfedezett holdja van ; a legnagyobbak a Titania , Oberon , Umbriel , Ariel és Miranda .
NeptunA Neptunusz , bár valamivel kisebb, mint az Uránusz, nagyobb tömegű (17 Földtömeg), ezért sűrűbb. Több belső hőt sugároz, de nem annyira, mint a Jupiter vagy a Szaturnusz [5] .
A Neptunusznak 14 ismert holdja van . A legnagyobb, a Triton geológiailag aktív, folyékony nitrogén gejzírekkel [92] . A Triton az egyetlen nagyobb retrográd hold . A Neptunust a Neptunusz trójai nevű aszteroidák is kísérik , amelyek 1:1 rezonanciában vannak vele.
Kilences bolygó2016. január 20-án a Caltech csillagászai, Michael Brown és Konstantin Batygin bejelentették egy lehetséges kilencedik bolygót a Naprendszer peremén, a Plútó pályáján kívül. A bolygó körülbelül tízszer nagyobb tömegű, mint a Föld, körülbelül 20-szor távolabb van a Naptól, mint a Neptunusz (90 milliárd kilométer), és 10 000-20 000 év alatt kering a Nap körül [ 93 ] . Michael Brown szerint annak a valószínűsége, hogy ez a bolygó valóban létezik, "talán 90%" [94] . Eddig a tudósok ezt a hipotetikus bolygót egyszerűen Kilencedik bolygónak nevezték [ 95 ] .
ÜstökösökAz üstökösök a Naprendszer kis, általában csak néhány kilométeres testei, amelyek főleg illékony anyagokból (jégekből) állnak. Pályáik erősen excentrikusak , jellemzően a belső bolygók pályáján belüli perihéliummal, a Plútón messze túli apheliummal. Ahogy az üstökös belép a belső Naprendszerbe, és megközelíti a Napot, jeges felszíne párologni és ionizálódni kezd , ami kómát , hosszú gáz- és porfelhőt hoz létre, amely gyakran szabad szemmel is látható a Földről .
A rövid periódusú üstökösök periódusa kevesebb, mint 200 év. A hosszú periódusú üstökösök periódusa több ezer év is lehet. Úgy gondolják, hogy a Kuiper-öv a rövid periódusú üstökösök forrása, míg az Oort-felhő a hosszú periódusú üstökösök forrása, mint például a Hale-Bopp üstökös . Számos üstököscsalád, mint például a Kreutz Circumsoláris üstökösök , egyetlen test felbomlásából jött létre [96] . Egyes hiperbolikus pályával rendelkező üstökösök a Naprendszeren kívülről származhatnak, de pontos pályájuk meghatározása nehéz [97] . A régi üstökösöket, amelyek illóanyaguk nagy részét már elpárologtatták, gyakran aszteroidák közé sorolják [98] .
KentaurokA kentaurok jeges üstökösszerű objektumok, amelyek keringési fél-nagy tengelye nagyobb, mint a Jupiter (5,5 AU) és kisebb, mint a Neptunuszé (30 AU) . A legnagyobb ismert kentaur, Chariklo , körülbelül 250 km átmérőjű [99] . Az elsőként felfedezett kentaurt, Chiront is üstökösnek (95P) sorolják, mivel a Naphoz közeledve az üstökösökhöz hasonlóan kómába kerül [100] .
Transzneptuniai objektumokA Neptunuszon túli tér, vagy a „transz-neptunusz-objektum régió” még mindig nagyrészt feltáratlan. Feltehetően csak apró testeket tartalmaz, amelyek főleg sziklákból és jégből állnak. Ezt a régiót néha a "külső naprendszer" is magában foglalja, bár ezt a kifejezést gyakrabban használják az aszteroidaövön túli és a Neptunusz pályájáig terjedő térre.
A Kuiper-övA Kuiper-öv, a Naprendszer keletkezéséből származó emlékek régiója, az aszteroidaövhöz hasonló, de többnyire jégből álló nagy törmeléköv [101] . 30 és 55 AU közé nyúlik. a naptól. Elsősorban kis Naprendszeri testekből állnak, de a Kuiper-öv legnagyobb objektumai közül sok, mint például a Quaoar , a Varuna és az Orcus , átsorolható törpebolygókká, ha paramétereiket finomítják. Becslések szerint több mint 100 000 Kuiper-öv objektum átmérője nagyobb, mint 50 km, de az öv össztömege csak egytizede vagy akár százada a Föld tömegének [102] . Sok övobjektumnak több műholdja is van [103] , és a legtöbb objektum az ekliptikai síkon kívül kering [104] .
A Kuiper-öv nagyjából „ klasszikus ” és rezonáns objektumokra (főleg plutinókra ) osztható [101] . A rezonáns objektumok keringési rezonanciában vannak a Neptunusszal (például a Neptunusz minden három fordulatára kétszer, vagy minden kettőre egyet). A Naphoz legközelebb eső rezonáns objektumok átléphetik a Neptunusz pályáját. A Kuiper-öv klasszikus objektumai nincsenek keringési rezonanciában a Neptunusszal, és körülbelül 39,4-47,7 AU távolságra helyezkednek el. a Napból [105] . A klasszikus Kuiper-öv elemei kubivanoként vannak besorolva, az első felfedezett objektum indexéből - (15760) 1992 QB 1 (a " QB 1 " kiejtése "kew-bee-wan"); és körpályához közeli pályájuk van, és az ekliptikához képest kis dőlésszögű [106] .
PlútóA Plútó egy törpebolygó és a Kuiper-öv legnagyobb ismert objektuma. 1930-as felfedezése után a kilencedik bolygónak számított; a helyzet 2006-ban megváltozott, amikor elfogadták a bolygó formális meghatározását. A Plútó mérsékelt keringési excentricitással rendelkezik, 17 fokos dőléssel az ekliptika síkjához képest, majd 29,6 AU távolságra közelíti meg a Napot. , közelebb lévén hozzá, mint a Neptunusz, akkor 49,3 a.u.
A Plútó legnagyobb műholdjával, a Charonnal kapcsolatos helyzet nem tisztázott : továbbra is a Plútó műholdja közé sorolják, vagy átsorolják a törpebolygók közé. Mivel a Plútó-Charon rendszer tömegközéppontja a felszínükön kívül van, bináris bolygórendszernek tekinthetők. Négy kisebb hold – Nikta , Hydra , Kerberos és Styx – kering a Plútó és a Charon körül.
A Plútó 3:2-es keringési rezonanciában van a Neptunusszal – a Neptunusznak minden három Nap körüli fordulatára a Plútó kétszer fordul, a teljes ciklus 500 évig tart. Azokat a Kuiper-öv objektumokat, amelyek pályáinak rezonanciája azonos, plutinóknak nevezzük [107] .
FaroutA Farout (Far) egy transz-neptuniai objektum , amely 120 AU távolságra található. a naptól . 2018 novemberében fedezték fel amerikai csillagászok Dr. Scott Sheppard , a Carnegie Tudományos Intézet munkatársa által. Ez az egyik legtávolabbi ismert objektum a Naprendszerben: ez már nem a Kuiper-öv , hanem az úgynevezett szórt korong-régió . A Farout jóval kisebb, mint a Plútó: átmérője körülbelül 500 km. Elég tömege van ahhoz, hogy a gravitációs erő gömb alakú legyen a tárgynak. Mindez lehetővé teszi a Távoli számára, hogy igényt tartson a törpebolygó címre [108] .
HaumeaA Haumea egy törpebolygó . Erősen megnyúlt alakja van, a tengelye körüli forgási periódusa körülbelül 4 óra. Két hold és legalább nyolc másik transz-neptunusi objektum a Haumea család része, amely évmilliárdokkal ezelőtt alakult ki jeges törmelékből, miután egy nagy ütközés szétzúzta Haumea jeges köpenyét. A törpebolygó pályája nagy - 28 ° -kal rendelkezik.
MakemakeMakemake – eredetileg 2005 FY 9 -nek nevezték, 2008-ban nevezték el és nyilvánították törpebolygónak [30] . Jelenleg a második legfényesebb a Kuiper-övben a Plútó után. A legnagyobb ismert klasszikus Kuiper-öv objektum (nincs megerősített rezonanciában a Neptunusszal). Átmérője a Plútó átmérőjének 50-75%-a, a pálya 29°-kal ferde [109] , excentricitása körülbelül 0,16. A Makemake egy műholdat fedezett fel: S/2015 (136472) 1 [110] .
A szétszórt korong részben átfedi a Kuiper-övet, de sokkal messzebbre nyúlik túl rajta, és rövid periódusú üstökösök forrásának tartják. Úgy gondolják, hogy a szétszórt korongobjektumokat a Neptunusz gravitációs hatása sodorta szabálytalan pályára a Naprendszer korai kialakulása során történt vándorlása során: az egyik elmélet azon a feltételezésen alapul, hogy a Neptunusz és az Uránusz közelebb jött létre a Naphoz, mint jelenleg. , majd modern pályájukra költöztek [111] [112] [113] . Sok szórt lemezobjektum (SDO) rendelkezik perihéliummal a Kuiper-övön belül, de az afelionjuk elérheti a 150 AU-t is. a naptól. A tárgyak pályája is meglehetősen ferde az ekliptika síkjához, és gyakran majdnem merőleges rá. Egyes csillagászok úgy vélik, hogy a szórt korong a Kuiper-öv egy régiója, és a szórt korongobjektumokat "szórt Kuiper-öv objektumként" írják le [114] . Egyes csillagászok a kentaurokat is befelé szétszórt Kuiper-öv objektumok közé sorolják, a kifelé szétszórt korongobjektumok mellé [115] .
ErisAz Eris ( átlagosan 68 AU ) a legnagyobb ismert szétszórt lemezobjektum. Mivel átmérőjét eredetileg 2400 km-re becsülték, azaz legalább 5%-kal nagyobbra, mint a Plútóé, felfedezése vitákra adott okot arról, hogy pontosan mit is nevezzünk bolygónak. Ez az egyik legnagyobb ismert törpebolygó [116] . Erisnek egy műholdja van - a Dysnomia . A Plútóhoz hasonlóan pályája is rendkívül megnyúlt, perihélium 38,2 AU. (a Plútó hozzávetőleges távolsága a Naptól) és az aphelion 97,6 AU. ; és a pálya erősen (44,177°) hajlik az ekliptika síkjához.
Az a kérdés, hogy pontosan hol végződik a Naprendszer és hol kezdődik a csillagközi tér, kétértelmű. Meghatározásukban két tényező kulcsfontosságú: a napszél és a napgravitáció . A napszél külső határa a heliopauza, amelyen túl a napszél és a csillagközi anyag keveredik, kölcsönösen feloldódnak. A heliopauza körülbelül négyszer távolabb található, mint a Plútó, és a csillagközi közeg kezdetének tekinthető [48] . Feltételezik azonban, hogy az a tartomány, amelyben a Nap gravitációja érvényesül a galaktikusnál, a Hill gömbnél , ezerszer tovább terjed [117] .
HeliosphereA csillagközi közeg a Naprendszer környezetében nem egyenletes. A megfigyelések azt mutatják, hogy a Nap körülbelül 25 km/s sebességgel halad át a Helyi Csillagközi Felhőn , és a következő 10 000 éven belül elhagyhatja azt. A napszél fontos szerepet játszik a Naprendszer és a csillagközi anyag kölcsönhatásában .
Bolygórendszerünk a napszél rendkívül ritka "atmoszférájában" létezik - egy töltött részecskék (főleg hidrogén és héliumplazma ) áramában , amely nagy sebességgel áramlik ki a napkoronából . A Földön megfigyelt napszél átlagos sebessége 450 km/s . Ez a sebesség meghaladja a magnetohidrodinamikus hullámok terjedési sebességét , ezért az akadályokkal való kölcsönhatás során a napszél plazmája a szuperszonikus gázáramláshoz hasonlóan viselkedik. Ahogy távolodik a Naptól, a napszél sűrűsége gyengül, és eljön az a pont, amikor már nem képes visszatartani a csillagközi anyag nyomását. Az ütközés során több átmeneti régió alakul ki.
Először is, a napszél lelassul, sűrűbbé, melegebbé és viharossá válik [118] . Ennek az átmenetnek a pillanatát lökéshullámhatárnak ( angolul termination shock ) nevezik, és körülbelül 85-95 AU távolságra található . a Naptól [118] (a Voyager 1 [119] és a Voyager 2 [120] űrállomásról kapott adatok szerint , amelyek 2004 decemberében és 2007 augusztusában lépték át ezt a határt).
Körülbelül 40 a.u. a napszél a csillagközi anyaggal ütközik és végül megáll. Ezt a határvonalat, amely elválasztja a csillagközi közeget a Naprendszer anyagától, heliopauzának nevezzük [48] . Alakja úgy néz ki, mint egy buborék, amely a Nap mozgásával ellentétes irányban megnyúlik. A heliopauzával határolt térrégiót helioszférának nevezzük .
A Voyager adatai szerint a lökéshullám a déli oldalról közelebbinek bizonyult, mint északról (73, illetve 85 csillagászati egység). Ennek pontos okai máig ismeretlenek; Az első feltételezések szerint a heliopauza aszimmetriáját a Galaxis csillagközi terében lévő szupergyenge mágneses mezők hatása okozhatja [120] .
A heliopauza másik oldalán, körülbelül 230 AU távolságra. a Napból, az orr-sokk (íjsokk) mentén a lassulás a csillagközi anyag kozmikus sebességei miatt következik be a Naprendszerre [121] .
A heliopauzából még nem emelkedett ki űrszonda, így nem lehet biztosan tudni a lokális csillagközi felhő körülményeit . A Voyagerek körülbelül 2014 és 2027 között várhatóan túljutnak a heliopauzon, és értékes adatokat fognak szolgáltatni a sugárzási szintről és a napszélről [122] . Nem elég világos, hogy a helioszféra mennyire védi meg a Naprendszert a kozmikus sugaraktól. A NASA által finanszírozott csapat kidolgozta a Vision Mission koncepcióját, amely egy szondát küld a helioszféra peremére [123] [124] .
2011 júniusában bejelentették, hogy a Voyager kutatása feltárta, hogy a Naprendszer peremén lévő mágneses tér habszerű szerkezetű. Ennek oka az a tény, hogy a mágnesezett anyag és a kis térbeli objektumok lokális mágneses teret képeznek, amely a buborékokhoz hasonlítható [125] .
Oort felhőA hipotetikus Oort-felhő jeges objektumok gömbfelhője (akár egy billióig), amely hosszú távú üstökösök forrásaként szolgál . Az Oort-felhő külső határainak becsült távolsága a Naptól 50 000 AU. (körülbelül 0,75 fényév ) 100 000 AU-ig (1,5 fényév). A felhőt alkotó objektumok a feltételezések szerint a Nap közelében keletkeztek, és a Naprendszer fejlődésének korai szakaszában az óriásbolygók gravitációs hatásai miatt messzire szórták őket az űrbe. Az Oort-felhő objektumok nagyon lassan mozognak, és olyan kölcsönhatásokat tapasztalhatnak, amelyek nem jellemzőek a rendszer belső objektumaira: ritka ütközések egymással, egy elhaladó csillag gravitációs hatása, galaktikus árapály-erők hatása [126] [127] . Vannak még meg nem erősített hipotézisek a Tyche gázóriásbolygó Oort-felhőjének (30 ezer AU) belső határán, és valószínűleg a felhőben található bármely más " X bolygó " létezéséről, beleértve a kilökött ötödik hipotézisét is. gázóriás .
SednaA Sedna ( átlagosan 525,86 AU ) egy nagy, vöröses, Plútószerű objektum gigantikus, rendkívül megnyúlt elliptikus pályával, körülbelül 76 AU-ból. perihéliumban 1000 AU -ig az aphelionban és körülbelül 11 500 éves periódusban. Michael Brown , aki 2003 -ban fedezte fel a Sednát , azzal érvel, hogy nem lehet része egy szétszórt korongnak vagy Kuiper-övnek, mert a perihélium túl távoli ahhoz, hogy a Neptunusz vándorlásának hatására magyarázható legyen. Ő és más csillagászok úgy vélik, hogy ez az objektum az első, amelyet egy teljesen új populációban fedeztek fel, amely magában foglalhatja a 2000 CR 105 objektumot is, 45 AU perihéliummal . , aphelion 415 a.u. keringési ideje pedig 3420 év [128] . Brown ezt a populációt "belső Oort-felhőnek" nevezi, mert valószínűleg az Oort-felhőhöz hasonló folyamat során keletkezett, bár sokkal közelebb van a Naphoz [129] . A Szednát nagy valószínűséggel törpebolygóként lehetne felismerni, ha megbízhatóan meghatároznák az alakját.
Naprendszerünk nagy része még mindig ismeretlen. Becslések szerint a Nap gravitációs tere uralja a környező csillagok gravitációs erőit körülbelül két fényév (125 000 AU) távolságban . Összehasonlításképpen, az Oort-felhő sugarára vonatkozó alacsonyabb becslések nem teszik 50 000 AU-nál távolabbra. [130] Az olyan objektumok felfedezése ellenére, mint a Sedna, a Kuiper-öv és az Oort-felhő közötti, több tízezer AU sugarú terület még mindig nagyrészt feltáratlan, még kevésbé maga az Oort-felhő, vagy mi lehet azon túl. Van egy meg nem erősített hipotézis arról, hogy a határterületen (az Oort-felhő külső határain túl) létezik a Nap Nemezis műholdcsillaga .
Folytatódik a Merkúr és a Nap közötti terület tanulmányozása is, feltételezhetően lehetséges vulkanoid aszteroidák észlelésével számolva, bár a Vulkán nagy bolygó ottani létezésére vonatkozó hipotézist megcáfolták [131] .
Az összes alábbi paraméter, kivéve a sűrűséget, a Naptól és a műholdaktól való távolságot, a hasonló földi adatokhoz viszonyítva van feltüntetve.
Bolygó ( törpe bolygó ) | Átmérő, relatív |
Súly, relatív |
Pályasugár , a.u. | Keringési periódus , Földi évek | Nap , viszonylag |
Sűrűség, kg/m³ | műholdak |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Higany | 0,382 | 0,055 | 0,38 | 0,241 | 58.6 | 5427 | 0 |
Vénusz | 0,949 | 0,815 | 0,72 | 0,615 | 243 [132] | 5243 | 0 |
Föld [133] | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 5515 | egy |
Mars | 0,53 | 0,107 | 1.52 | 1.88 | 1.03 | 3933 | 2 |
Ceres | 0,074 | 0,00015 | 2.76 | 4.6 | 0,378 | 2161 | 0 |
Jupiter | 11.2 | 318 | 5.20 | 11.86 | 0,414 | 1326 | 80 |
Szaturnusz | 9.41 | 95 | 9.54 | 29.46 | 0,426 | 687 | 83 |
Uránusz | 3.98 | 14.6 | 19.22 | 84.01 | 0,718 [132] | 1270 | 27 |
Neptun | 3.81 | 17.2 | 30.06 | 164,79 | 0,671 | 1638 | tizennégy |
Plútó | 0,186 | 0,0022 | 39,2 [134] | 248.09 | 6,387 [132] | 1860 | 5 |
Haumea | ~0,11 [135] | 0,00066 | 43 [134] | 281.1 | 0,163 | ~2600 | 2 |
Makemake | 0,116 | ~0,0005 [136] | 45,4 [134] | 306.28 | 0,324 | ~1700 [137] | egy |
Eris | 0,182 | 0,0028 | 67,8 [134] | 558.04 | 1.1 | 2520 | egy |
A jelenleg elfogadott hipotézis szerint a Naprendszer kialakulása körülbelül 4,6 milliárd évvel ezelőtt kezdődött egy óriási csillagközi gáz- és porfelhő egy kis részének gravitációs összenyomásával . Ez a kezdeti felhő valószínűleg több fényév átmérőjű volt, és több csillag őse volt [138] .
A tömörítés során a gáz- és porfelhő mérete csökkent, és a szögimpulzus megmaradásának törvénye miatt a felhő forgási sebessége nőtt. A központ, ahol a tömeg nagy része összegyűlt, egyre forróbb lett, mint a környező korong [138] . A forgás következtében a felhők összenyomódási sebessége a forgástengelyre párhuzamosan és merőlegesen eltért, ami a felhő ellaposodásához és egy mintegy 200 AU átmérőjű jellegzetes protoplanetáris korong kialakulásához vezetett. [138] és egy forró, sűrű protocsillag a központban [139] . Úgy gondolják, hogy a Nap egy T-tauri csillag volt fejlődésének ebben a szakaszában . A T Tauri csillagokkal kapcsolatos tanulmányok azt mutatják, hogy gyakran 0,001-0,1 naptömegű protoplanetáris korongok veszik körül őket , és a köd tömegének túlnyomó többsége közvetlenül a csillagban összpontosul [140] . Az ebből a korongból való akkréció révén létrejött bolygók [141] .
50 millió éven belül a hidrogén nyomása és sűrűsége a protocsillag közepén elég magasra nőtt ahhoz, hogy termonukleáris reakciót indítson el [142] . A hőmérséklet, a reakciósebesség, a nyomás és a sűrűség addig nőtt, amíg a gravitációs összehúzódás erejének ellenálló hőenergiával a hidrosztatikai egyensúly létrejött. Ebben a szakaszban a Nap teljes értékű fősorozatcsillaggá vált [143] .
A Naprendszer a mai ismereteink szerint addig fog tartani, amíg a Nap a Hertzsprung-Russell diagram fő sorozatán kívül el nem kezd fejlődni . Ahogy a Nap elégeti hidrogén-üzemanyag-készletét, a mag fenntartásához felszabaduló energia hajlamos kimerülni, ami a Nap zsugorodását okozza. Ez növeli a nyomást a belekben, és felmelegíti a magot, ezáltal felgyorsítja az üzemanyag elégetését. Ennek eredményeként a Nap 1,1 milliárd évenként körülbelül tíz százalékkal világosabbá válik [144] , és a következő 3,5 milliárd évben további 40%-kal lesz fényesebb [145] .
Körülbelül 7 [146] Ga múlva a napmagban lévő hidrogén teljesen héliummá alakul , befejezve a főszekvencia fázist ; A Nap alóriássá válik [146] . További 600 millió év múlva a Nap külső rétegei a jelenlegi méretekhez képest körülbelül 260-szorosára tágulnak majd – a Nap egy vörös óriás stádiumába kerül [147] . A rendkívül megnövekedett felület miatt sokkal hűvösebb lesz, mint a fősorozaton (2600 K) [147] . Drámai tágulásával a Nap várhatóan elnyeli a közeli Merkúr és Vénusz bolygókat [148] . A Föld elkerülheti a külső naphéjak általi elnyelést [145] , de teljesen élettelenné válik, ahogy a lakható zóna a Naprendszer külső szélei felé tolódik el [149] .
Végső soron a termikus instabilitások [147] [149] kialakulása következtében a Nap külső rétegei a környező térbe lökődnek ki, és egy planetáris ködöt alkotnak , melynek közepén csak egy kis csillagmag marad. fehér törpe , szokatlanul sűrű objektum, amely a Nap kezdeti tömegének fele, de csak akkora, mint a Föld [ 146] . Ez a köd visszaadja a Napot alkotó anyag egy részét a csillagközi közegbe.
Egyelőre nem világos , hogy a Naprendszer stabil -e. Kimutatható, hogy ha instabil, akkor a rendszer karakterisztikus bomlási ideje nagyon hosszú [150] .
Az a tény, hogy az ember kénytelen volt megfigyelni a Föld felszínéről a tengelye körül forgó és pályán mozgó égitestek mozgását, sok évszázadon át akadályozta a Naprendszer szerkezetének megértését. A Nap és a bolygók látható mozgását valódi mozgásukként fogták fel a mozdulatlan Föld körül.
A Naprendszer alábbi objektumai szabad szemmel figyelhetők meg a Földről:
Szabad szemmel meteorokat is megfigyelhetünk , amelyek nem annyira a Naprendszer testei, mint inkább a meteoroidok okozta optikai légköri jelenségek .
Távcsővel vagy kis optikai teleszkóppal a következőket láthatja:
Az optikai teleszkóp megfelelő nagyításával a következők figyelhetők meg:
Ezenkívül egy optikai teleszkópban alkalmanként megfigyelhető a rövid távú holdi jelenségek , valamint a Merkúr és a Vénusz áthaladása a napkorongon.
A H α szűrővel ellátott optikai teleszkóp képes megfigyelni a napkromoszférát .
Sokáig a geocentrikus modell volt a domináns, amely szerint a mozdulatlan Föld az univerzum közepén nyugszik, és körülötte minden égitest meglehetősen bonyolult törvények szerint mozog. Ezt a rendszert a legteljesebben az ókori matematikus és csillagász, Claudius Ptolemaiosz fejlesztette ki, és lehetővé tette a csillagok megfigyelt mozgásának nagyon nagy pontosságú leírását.
A Naprendszer valódi szerkezetének megértésében a legfontosabb áttörés a 16. században következett be, amikor a nagy lengyel csillagász, Nicolaus Kopernikusz kidolgozta a világ heliocentrikus rendszerét [152] . A következő állításokon alapult:
A heliocentrikus rendszerben a Napot már nem bolygónak tekintik, mint a Holdat , amely a Föld műholdja . Hamarosan 4 Jupiter műholdat fedeztek fel , amelyek miatt megszűnt a Föld kizárólagos helyzete a Naprendszerben. A bolygók mozgásának elméleti leírása a 17. század eleji Kepler-törvények felfedezése, valamint a gravitációs törvények megfogalmazásával a bolygók, műholdaik és kistesteik mozgásának kvantitatív leírása után vált lehetővé. megbízható alapokra helyezték.
1672- ben Giovanni Cassini és Jean Richet meghatározták a parallaxist és a Mars távolságát , ami lehetővé tette a csillagászati egység meglehetősen pontos értékének kiszámítását földi távolságegységekben .
A Naprendszer összetételének szakmai tanulmányozásának története 1610-ben kezdődött, amikor Galileo Galilei távcsövében a Jupiter 4 legnagyobb műholdját fedezte fel [153] . Ez a felfedezés volt az egyik bizonyítéka a heliocentrikus rendszer helyességének. 1655-ben Christian Huygens felfedezte a Titánt, a Szaturnusz legnagyobb holdját [154] . A 17. század végéig Cassini a Szaturnusz további 4 holdját fedezte fel [155] [156] .
A XVIII. századot a csillagászatban egy fontos esemény jellemezte – távcső segítségével először fedezték fel a korábban ismeretlen Uránusz bolygót [157] . Hamarosan J. Herschel, az új bolygó felfedezője felfedezte az Uránusz 2 és a Szaturnusz 2 műholdját [158] [159] .
A 19. század egy új csillagászati felfedezéssel kezdődött - az első bolygószerű objektumot fedezték fel - a Ceres aszteroidával , amelyet 2006-ban törpebolygó rangra emeltek. 1846-ban pedig felfedezték a nyolcadik bolygót, a Neptunuszt. A Neptunust "toll hegyén" fedezték fel, vagyis először elméletileg jósolták meg, majd távcső segítségével fedezték fel, egymástól függetlenül Angliában és Franciaországban [160] [161] [162] .
1930-ban Clyde Tombaugh (USA) fedezte fel a Plútót, amelyet a Naprendszer kilencedik bolygójának neveztek el. 2006-ban azonban a Plútó elvesztette bolygóállását, és törpebolygóvá "vált" [163] .
A 20. század második felében számos nagy és nagyon kicsi Jupiter, Szaturnusz, Uránusz, Neptunusz, Plútó műholdat fedeztek fel [164] [165] [166] [167] . Ebben a tudományos felfedezéssorozatban a legjelentősebb szerepet a Voyagers küldetései - az amerikai AMS - játszották .
A XX-XXI. század fordulóján a Naprendszer számos kis testét fedezték fel, köztük törpebolygókat, plutinókat, valamint ezek egy részének műholdait és óriásbolygók műholdait.
Folytatódik a műszeres és számítástechnikai kutatás a transz-neptunusz bolygók után, beleértve a hipotetikusakat is.
2013 és 2019 között a tudósok nagy mennyiségű adatot elemeztek az infravörös sugárzás forrásairól, és 316 kisebb bolygót találtak, amelyek közül 139 új [168] .
A gyarmatosítás gyakorlati jelentőségét az emberiség normális létének és fejlődésének biztosításának szükségessége adja. Idővel a Föld népességének növekedése, a környezeti és éghajlati változások olyan helyzetet teremthetnek, hogy a lakható terület hiánya veszélyezteti a földi civilizáció további létét és fejlődését. Emellett az emberi tevékenység a Naprendszer más objektumainak benépesítésének szükségességéhez vezethet: a bolygó gazdasági vagy geopolitikai helyzetéhez; a tömegpusztító fegyverek használata által okozott globális katasztrófa; a bolygó természeti erőforrásainak kimerülése stb.
A Naprendszer gyarmatosítási elképzelésének részeként figyelembe kell venni az ún. Terraformálás ( lat. terra - föld és forma - nézet) - egy bolygó, műhold vagy más kozmikus test éghajlati viszonyainak átalakítása a légkör, a hőmérséklet és a környezeti feltételek megteremtése vagy megváltoztatása olyan állapotba, amely alkalmas szárazföldi állatok és növények tartózkodására. . Ma ez a probléma elsősorban elméleti érdeklődésre tart számot, de a jövőben a gyakorlatban is továbbfejleszthető.
A földi telepesek elsősorban a Marsot és a Holdat tekintik letelepedésre legalkalmasabb objektumnak [169] . A fennmaradó objektumok is átalakíthatók emberi lakhatásra, de ez sokkal nehezebb lesz mind az ezeken a bolygókon uralkodó körülmények, mind számos egyéb tényező miatt (például mágneses tér hiánya, túlzott távolság vagy közelség a Nap a Merkúr esetében). A bolygók kolonizálása és terraformálása során figyelembe kell venni a következőket: a szabadesés gyorsulásának nagysága [170] , a kapott napenergia mennyisége [171] , a víz jelenléte [170] , sugárzás (sugárzási háttér) [172] , a felszín jellege, a bolygó aszteroidával és a Naprendszer más kis testeivel való ütközésének veszélyének mértéke.
A Naprendszer a Tejútrendszer része - egy körülbelül 30 ezer parszek (vagy 100 ezer fényév ) átmérőjű spirálgalaxis, amely körülbelül 200 milliárd csillagból áll [173] . A Naprendszer a galaktikus korong szimmetriasíkjának közelében helyezkedik el (20-25 parszek magasabban, azaz attól északra), mintegy 8 ezer parszek (27 ezer fényév) [174] távolságra a galaktikus központtól (gyakorlatilag egyenlő távolságra a Galaxis középpontjától és szélétől), az Orion kar peremén [175] - az egyik Lokális galaktikus kar , amely a Tejútrendszer Nyilas és Perszeusz karjai között helyezkedik el.
A Nap mintegy 254 km/s sebességgel kering a galaktikus középpontja körül [176] [177] (frissítve 2009-ben), és körülbelül 230 millió év alatt hajt végre egy teljes forradalmat [11] . Ezt az időszakot galaktikus évnek nevezik [11] . A pálya mentén végzett körkörös mozgás mellett a Naprendszer a galaktikus síkhoz képest függőleges oszcillációkat hajt végre, 30-35 millió évente keresztezi azt, és az északi vagy déli galaktikus féltekén találja magát [178] [179] [180] . A napcsúcs (a Nap sebességvektorának iránya a csillagközi térhez viszonyítva) a Herkules csillagképben található a fényes Vega csillagtól délnyugatra [181] .
A Naprendszer felgyorsulása a távoli extragalaktikus források szisztematikus megfelelő mozgásához vezet (a Naprendszer sebességének változásával aberrációjuk változása miatt); A megfelelő mozgás a gyorsulási vektor mentén irányul, és az erre a vektorra merőleges síkban megfigyelt források esetén maximális. A megfelelő mozgások eloszlását az égbolton évente 5,05 (35) ívmikroszekundumnak megfelelő amplitúdóval 2020-ban mérte a Gaia együttműködés . A megfelelő gyorsulási vektor abszolút értékben 2,32(16)⋅10 −10 m/s² (vagy 7,33(51) km/s millió évenként); egy α = (269,1 ± 5,4)° , δ = (−31,6 ± 4,1)° egyenlítői koordinátájú pontra irányul, amely a Nyilas csillagképben található. A gyorsulás fő része a Galaxis középpontjának sugár mentén történő centripetális gyorsulás ( w R = −6,98(12) km/s per millió év); a galaktikus síkra irányított gyorsulási komponens w z = −0,15(3) km/s millió évenként. A gyorsulásvektor harmadik összetevője, amely a galaktikus egyenlítőnek a Galaxis középpontjára merőleges síkjába irányul, közel van a megfigyelési hibához ( w φ = +0,06(5) km/s per millió év) [ 182] .
A Naprendszer galaxisbeli elhelyezkedése valószínűleg befolyásolja a földi élet evolúcióját . A Naprendszer pályája szinte kör alakú, sebessége pedig megközelítőleg megegyezik a spirálkarok sebességével, ami azt jelenti, hogy rendkívül ritkán halad át rajtuk. Ez hosszú távú csillagközi stabilitást biztosít a Földnek az élet kialakulásához, mivel a spirálkarok jelentős koncentrációban tartalmazzák a potenciálisan veszélyes szupernóvákat [183] . A Naprendszer is jelentős távolságra van a galaktikus központ csillagokkal teli környékeitől. A központ közelében a szomszédos csillagok gravitációs hatásai megzavarhatják az Oort felhőobjektumokat, és sok üstököst küldhetnek a belső Naprendszerbe, ami katasztrofális következményekkel járó ütközéseket okozhat a Földön. A galaktikus központból érkező intenzív sugárzás a jól szervezett élet kialakulását is befolyásolhatja [183] . Egyes tudósok azt feltételezik, hogy a Naprendszer kedvező elhelyezkedése ellenére a földi életet még az elmúlt 35 000 évben is befolyásolták szupernóvák, amelyek radioaktív porrészecskéket és nagy üstökösszerű objektumokat lövellhetnek ki [184] .
A Durham Egyetem Számítógépes Kozmológiai Intézetének tudósai számításai szerint 2 milliárd év múlva a Nagy Magellán-felhő ütközik a Tejútrendszerrel, aminek következtében a Naprendszer kiszorulhat galaxisunkból az intergalaktikus térbe [ 185] [186] [187] .
A Naprendszer közvetlen galaktikus szomszédságát Helyi Csillagközi Felhőnek nevezik . Ez a ritkított gázok régiójának egy sűrűbb szakasza, a lokális buborék egy körülbelül 300 sv hosszúságú üreg a csillagközi közegben . év, homokóra alakú. A buborék tele van magas hőmérsékletű plazmával; ez okot ad arra, hogy a buborék több közelmúltbeli szupernóva robbanása eredményeként keletkezett [188] .
Tízen belül St. évre (95 billió km-re) a Naptól viszonylag kevés csillag van .
A Naphoz legközelebb az Alpha Centauri hármas csillagrendszer található, körülbelül 4,3 sv távolságra. az év ... ja. Az Alpha Centauri A és B egy szoros bináris rendszer, amelynek összetevői a Naphoz hasonló jellemzőkkel rendelkeznek. A kis vörös törpe Alpha Centauri C (más néven Proxima Centauri ) 0,2 ly távolságra kering körülöttük. évben, és jelenleg valamivel közelebb van hozzánk, mint az A és B pár. A Proximának van egy exobolygója: Proxima Centauri b .
A következő csillagok a vörös törpék : Barnard's Star (5,9 ly), Wolf 359 (7,8 ly) és Lalande 21185 (8,3 ly). A legnagyobb csillag tíz fényéven belül a Szíriusz (8,6 fényév), egy fényes fősorozatú csillag, amelynek tömege körülbelül két naptömeg, és egy fehér törpe kísérője , a Sirius B. A tíz fényéven belül fennmaradó rendszerek a kettős vörös törpék, Leuthen 726-8 (8,7 fényév) és egyetlen vörös törpe Ross 154 (9,7 fényév) [189] . A legközelebbi barna törperendszer , a Luhmann 16 6,59 fényévre van tőle. A legközelebbi egyetlen Napszerű csillag a Tau Ceti , 11,9 ly távolságra. az év ... ja. Tömege megközelítőleg a Nap tömegének 80%-a, fényessége pedig csak a Nap tömegének 60%-a [190] .
Szótárak és enciklopédiák |
| |||
---|---|---|---|---|
|
Naprendszer | |
---|---|
Központi csillag és bolygók | |
törpebolygók | Ceres Plútó Haumea Makemake Eris Jelöltek Sedna Orc Quaoar Gun-gun 2002 MS 4 |
Nagy műholdak | |
Műholdak / gyűrűk | Föld / ∅ Mars Jupiter / ∅ Szaturnusz / ∅ Uránusz / ∅ Neptunusz / ∅ Plútó / ∅ Haumea Makemake Eris Jelöltek kardszárnyú delfin quawara |
Elsőként felfedezett aszteroidák | |
Kis testek | |
mesterséges tárgyak | |
Hipotetikus tárgyak |
|
világűrben | A Föld elhelyezkedése a|
---|---|
Föld → Naprendszer → Helyi csillagközi felhő → Helyi buborék → Gould-öv → Orion Arm → Tejút → Tejút alcsoport → Helyi csoport → Helyi levél → Galaxisok helyi szuperhalmaza → Laniakea → Halak-Cetus szuperhalmaz komplex → Hubble-térfogat → Metagalaxis → Univerzum → ? multiverzum | |
A " → " jel azt jelenti, hogy "benne van" vagy "része" |
atmoszférák | |
---|---|
A csillagok atmoszférája | Nap |
bolygó légkörei | |
A műholdak atmoszférája | |
törpebolygók | |
exobolygók | |
Lásd még |
napelemes rendszer modellek | |
---|---|
Modellek |
|
Eszközök | |
Összefüggő |
|