Терминология. Иногда Солнечную систему разделяют на регионы

Иногда Солнечную систему разделяют на регионы. Внутренняя часть Солнечной системы включает четыре планеты земной группы и пояс астероидов. Внешняя часть начинается за пределами пояса астероидов и включает четыре газовых гиганта. После открытия пояса Койпера наиболее удалённой частью Солнечной системы считают регион, состоящий из объектов, расположенных дальше Нептуна.

Все объекты Солнечной системы, не считая собственно Солнца, официально делят на три категории: планеты, карликовые планеты и малые тела Солнечной системы. Планета — любое тело на орбите вокруг Солнца, оказавшееся достаточно массивным, чтобы приобрести сферическую форму, но недостаточно массивным для начала термоядерного синтеза, и сумевшее очистить окрестности своей орбиты от планетезималей (Планетезималь (от англ. planet — планета и англ. infinitesimal — бесконечно малая) — небесное тело на орбите вокруг протозвезды, образующееся в результате постепенного приращения более мелких тел, состоящих из частиц пыли протопланетного диска. Непрерывно притягивая к себе новый материал и накапливая массу, планетезимали формируют более крупное тело, пока под действием силы тяжести отдельные слагающие его фрагменты начинают уплотняться. Примером планетезимали является астероид Лютеция, у которого под толстым километровым слоем пыли находится плотное ядро). Согласно этому определению в Солнечной системе имеется восемь известных планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Плутон не соответствует этому определению, поскольку не очистил свою орбиту от окружающих объектов пояса Койпера. Карликовая планета — небесное тело, обращающееся по орбите вокруг Солнца; которое достаточно массивно, чтобы под действием собственных сил гравитации поддерживать близкую к округлой форму; но которое не очистило пространство своей орбиты от планетезималей и не является спутником планеты. По этому определению у Солнечной системы имеется пять признанных карликовых планет: Церера, Плутон, Хаумеа, Макемаке и Эрида. В будущем другие объекты могут быть классифицированы как карликовые планеты, например, Седна, Орк и Квавар. Карликовые планеты, чьи орбиты находятся в регионе транснептуновых объектов (Транснептуновый объект (ТНО) — небесное тело Солнечной системы, которое обращается по орбите вокруг Солнца, и у которого среднее расстояние до Солнца больше, чем у Нептуна (30 а.е.)), называют плутоидами. Оставшиеся объекты, обращающиеся вокруг Солнца, — малые тела Солнечной системы.

Термины газ, лёд и камень используют, чтобы описать различные классы веществ, встречающихся повсюду в Солнечной системе. Камень используется, чтобы описать соединения с высокими температурами конденсации или плавления, которые оставались в протопланетной туманности в твёрдом состоянии при почти всех условиях. Каменные соединения обычно включают силикаты и металлы, такие как железо и никель. Они преобладают во внутренней части Солнечной системы, формируя большинство планет земной группы и астероидов. Газы — вещества с чрезвычайно низкими температурами плавления и высоким давлением насыщенного пара, такие как молекулярный водород, гелий и неон, которые в туманности всегда были в газообразном состоянии. Они доминируют в средней части Солнечной системы, составляя большую часть Юпитера и Сатурна. Льды таких веществ, как вода, метан, аммиак, сероводород и углекислый газ имеют температуры плавления до нескольких сотен кельвинов, в то время как их термодинамическая фаза зависит от окружающего давления и температуры. Они могут встречаться как льды, жидкости или газы в различных регионах Солнечной системы, в туманности же они были в твёрдой или газовой фазе. Большинство спутников планет-гигантов содержат ледяные субстанции, также они составляют большую часть Урана и Нептуна (так называемых «ледяных гигантов») и многочисленных малых объектов, расположенных за орбитой Нептуна. Газы и льды вместе классифицируют как летучие вещества.

Состав

Планеты Солнечной системы

• Солнце
• Межпланетная среда
• Внутренняя область Солнечной системы
• Планеты земной группы
• 1. Меркурий
• 2. Венера
• 3. Земля
• Луна
• 4. Марс
• спутники Марса
• Пояс астероидов
• Церера
• Внешняя область Солнечной системы
• Планеты-гиганты
• 5. Юпитер
• спутники Юпитера
• кольца Юпитера
• 6. Сатурн
• спутники Сатурна
• кольца Сатурна
• 7. Уран
• спутники Урана
• кольца Урана
• 8. Нептун
• спутники Нептуна
• кольца Нептуна
• Кометы
• Кентавры
• Транснептуновые объекты
• Пояс Койпера
• Плутон
• спутники Плутона
• Хаумеа
• спутники Хаумеа
• Макемаке
• Рассеянный диск
• Эрида
• Дисномия
• Отдалённые области
• Гелиосфера
• Облако Оорта
• Седна

Отправная точка всех рассуждений о пути формирования планет — газопылевой (протопланетный) диск вокруг формирующейся звезды. Сценариев, как из него получились планеты, существует два типа:

1. Доминирующий на данный момент — аккреционный. Предполагает формирования из первоначальных планетозималей.

2. Второй полагает, что планеты сформировались из первоначальных «сгущений», впоследствии сколлапсировавших.

Формирование планет нашей Солнечной системы происходило из протопланетного диска, который существовал вокруг нашего «протосолнца». Принято считать, что в начале формирования, около Солнца, существовало порядком от 50 до 100 протопланет, размерами, сравнимыми с лунными.

Вообще-то существуют две гипотезы формирования планет. Самая популярная из них гласит, что планеты образовались за счёт аккреции из первоначальных планетозималей. Но здесь же, возникают и трудности.

В первую очередь это сам механизм формирования планетозималей. Существует понятие «метрового барьера» - в любом формирующемся теле, из газопылевого диска, постепенно будет сокращаться радиус орбиты из-за его же роста. Это, впоследствии, приведёт к большому приближению тела к своей звезде, и оно просто сгорит. Причём чем меньше размер тела, тем скорость этого дрейфа будет больше.

Вторая проблема – это турбулентность. Сама планетозималь, при образовании, будет неустойчива, так как и её орбита. Но в последних работах, над этой гипотезой, было доказано, что эти две проблемы, как бы компенсируют друг друга и взаиморешают. Дело в том, что из-за турбулентности будут группироваться плотные твёрдые частицы, и возникнет так называемый гравитационно-связанной кластер. Причём время возникновения кластера будет меньше, чем время дрейфа планетозимали к звезде.

Следующая проблема, это рост массы планетозимали. Она гласит, что из-за небольших размеров первоначальных твёрдых тел (от 10 до 100 км.) не будет успевать формироваться их ядро. Для планет земной группы это не является проблемой, так как их конечные размеры не велики. А вот для планет гигантов – это проблема. На данный момент произвести необходимые расчеты невозможно. Одно из решений этой проблемы гласит, что одна планета по массе схожая с земной, должна содержать около 1 млрд. планетозималей. А для планет гигантов ещё больше.

Второй сценарий гласит, что формирование планет произошло за счёт гравитационного коллапса первоначальных «сгустков» вещества из газопылевого облака. Согласно этой гипотезе в газопылевом облаке могли развиться некие нестабильности, и оно распадётся на отдельные кольца. Для такого сценария, названного неустойчивостью Тумре, должен существовать так называемый параметр Тумре, который при расчётах должен быть меньше единицы. Если это неравенство не соблюдается, то формирование планет невозможно. А разрушение протопланетного диска будёт происходить из-за его охлаждения. Помимо проблемы «метрового барьера», это предположение обусловливает существование сверхмассивного протопланетного диска вокруг молодой звезды.

Рассмотрим подробнее аккреционный сценарий.

Сначала из материала газопылевого облака формируются планетозимали. По одной из версии это происходит за счёт столкновения очень маленьких тел. Вторая говорит, что планетозимали образуются в средней части протопланетного диска, из-за действия гравитационного коллапса.

По мере их роста, будут возникать доминирующие планетозимали, которые потом станут протопланетами. Базой, для расчёта темпов роста протопланеты, служит уравнение Сафронова. Согласно ему такие тела не могут расти до бесконечности, а только до той поры, когда вокруг формирующейся планеты будут существовать планетозимали. Пограничная масса в росте протопланеты будет варьироваться от 0,01 до 0,1 массы Земли.

Дальнейшее формирование планет может пойти двумя путями. Согласно одному будут образовываться планеты земного типа. По второму пути пойдут планеты гиганты.

В первом случае, тела с пограничной массой будут увеличивать эксцентриситет (сжатость) своих орбит. В дальнейшем это приведёт к тому, что их орбиты пересекутся. Более большие протопланеты начнут притягивать меньшие и, за счёт сталкивания, будут образовываться планеты земного типа (с твёрдой поверхностью).

Планеты гиганты смогут сформироваться, если вокруг протопланеты остаётся много газа из материала протопланетного диска. За счёт аккреции (процесс, характеризующий падение вещества на космическое тело из окружающего его пространства) происходит приращение массы протопланеты. Причём, условия образования должны быть очень строгими. В первую очередь протопланета должна быть однородная по структуре и сферически симметричная. Во вторую очередь она должна быть уравновешена, т.е. гидростатически «спокойна». Нагрев её будет происходить за счёт столкновения с планетозималями, а охлаждение – за счёт излучения. Ядро, будущей планеты гиганта, будет расти примерно до 10 масс Земли. Тогда гидростатическое равновесие нарушится и весь аккрецирующий газ пойдёт на формирование атмосферы.

Окончательное формирование планет прекращается, когда в молодой звезде запускается термоядерная реакция. Тогда она просто рассеет протопланетный диск.