Время от времени на Солнце происходят вспышки — внезапное выделение энергии, накопленной в магнитном поле. При этом происходит выброс частиц высокой энергии в межпланетное пространство и наблюдается мощное излучение в радиодиапазоне. Такие взрывоподобные процессы могут продолжаться всего несколько минут, но за это время выделяется примерно такое же количество тепла, которое приходит от Солнца на всю поверхность нашей планеты за целый год. Потоки жёсткого рентгеновского излучения и солнечных космических лучей, рождающиеся при вспышках, оказывают сильное влияние на физические процессы в верхней атмосфере Земли и околоземном пространстве. Если не принять специальных мер, могут выйти из строя сложные космические приборы и солнечные батареи. Появляется даже серьёзная опасность облучения космонавтов, находящихся на орбите. Поэтому в разных странах проводятся работы по прогнозированию солнечных вспышек на основании измерений солнечных магнитных полей.
ГЛАВА II.
СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА
Солнечная система — это система космических небесных тел, связанных друг с другом силами тяготения. В неё входят центральное светило Солнце, в котором заключено около 99,87% всей массы Солнечной системы, обращающиеся вокруг него планеты, карликовые планеты и малые тела, а также все естественные спутники. Новейшие астрономические открытия привели к тому, что последняя классификация тел, входящих в Солнечную систему, была проведена совсем недавно — в 2006 г.
На сегодняшний день к планетам относят восемь крупных небесных тел, которые под действием собственной гравитации приняли форму шара: Меркурий, Венеру, Землю, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Их масса достаточна для поддержания гидростатического равновесия, при котором давление недр уравновешивается силами гравитации, и настолько велика, что в окрестностях орбиты имеется пространство, практически свободное от других тел.
Все планеты расположены почти в одной плоскости и обращаются вокруг Солнца по круговым орбитам в одном направлении.
Карликовые планеты тоже обращаются вокруг Солнца. Они находятся в гидростатическом равновесии и имеют форму шара, однако их масса недостаточна для того, чтобы освободить окрестности орбиты от других тел. Например, отношение массы Плутона, второй по размеру карликовой планеты, к массе других тел в окрестностях его орбиты равно всего лишь 0,07. Ещё для одной карликовой планеты, Цереры, оно составляет 0,33, в то время как для Юпитера это отношение равно 318, а для Земли — 1,7 млн. В настоящее время официально признано пять карликовых планет, хотя предполагается, что их в Солнечной системе может быть гораздо больше: это Церера, Плутон, Хаумеа, Макемаке и Эрида — самая большая из карликовых планет, расположенная в наиболее удалённых областях Солнечной системы. До 2006 г. Плутон считался планетой, но открытие на рубеже XX и XXI вв. объектов, сравнимых по размерам с Плутоном, в частности Эриды, потребовало более чёткой формулировки понятия «планета».
Объекты небольших масс, обращающиеся вокруг Солнца и слишком маленькие для того, чтобы под действием сил собственной гравитации поддерживать сферическую форму, называют малыми телами Солнечной системы. К ним относят большинство астероидов, кометы, кентавры (ледяные кометоподобные объекты, движущиеся между орбитами Юпитера и Нептуна), метеороиды (тела размером от 0,1 мм до 10 м), а также межпланетная пыль, частицы солнечного ветра (потока плазмы от Солнца) и свободные атомы водорода.
Спутниками называют тела, обращающиеся вокруг планеты, карликовой планеты или астероида. Большинство спутников планет обращается вокруг них в ту же сторону, что и планеты вокруг Солнца. У планет на сегодняшний день известно 168 естественных спутников, а у карликовых планет их шесть (три у Плутона, два у Хаумеа и одна у Эриды).
Разновеликие соседи
Солнце — центральный объект Солнечной системы, которую условно делят на две области — внутреннюю и внешнюю. Во внутренней области расположены ближайшие к Солнцу планеты Меркурий, Венера, Земля и Марс, которые называют планетами земной группы. Они обладают высокой плотностью и образованы преимущественно тяжёлыми элементами, такими как кислород, кремний, железо, никель и др. Все планеты земной группы имеют железное ядро, мантию, состоящую из силикатов, и кору, образовавшуюся в результате выплавления из мантии лёгких элементов. У планет земной группы мало спутников (от 0 до 2), нет колец и есть атмосфера — газовая оболочка, которая удерживается гравитацией планеты и вращается вместе с ней как единое целое.
Говоря о Солнечной системе, мы будем использовать понятия астрономической единицы (1 а. е. = 149 597 870,610 км) — среднего расстояния от Земли до Солнца и эклиптики — плоскости, в которой расположена орбита Земли.
Пояс астероидов
Во внутренней области Солнечной системы, между 2,3 и 3,3 а. е. от Солнца, расположен Главный пояс астероидов — большая концентрация астероидов в сравнительно узком пространстве межпланетной среды между орбитами Марса и Юпитера. Скорее всего, пояс астероидов — это несформировавшаяся планета, образованию которой помешало гравитационное влияние Юпитера и (в меньшей степени) других планет-гигантов.
За Главным поясом астероидов начинается внешняя область Солнечной системы. Там царствуют планеты-гиганты Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, на которые приходится 99% всей массы вещества, обращающегося вокруг Солнца. Они заметно отличаются от планет земной группы по составу и физическим условиям. Эти планеты гораздо больше и массивнее, они менее плотные и состоят из лёгких элементов (преимущественно водорода и гелия), имеют мощные атмосферы, множество спутников (от 13 до 63) и системы колец из пыли и льда. Самое крупное из колец у Сатурна — его легко можно увидеть с Земли.
За орбитой Нептуна, на расстоянии порядка 35–50 а. е. от Солнца, расположен пояс Койпера (или Эджворта-Койпера) — большое скопление малых тел. Он превышает пояс астероидов в 20 раз по протяжённости и в 20–200 раз по массе, его объекты движутся приблизительно в плоскости орбит планет. Возможно, это остаток протопланетной туманности, из которой образовалась Солнечная система.
За поясом Койпера, частично перекрываясь с ним, располагается рассеянный диск — удалённый регион Солнечной системы, слабо заселённый малыми телами. Объекты рассеянного диска имеют сильно вытянутые, наклонённые к эклиптике и даже перпендикулярные ей орбиты, которые могут простираться до 150 а. е. от Солнца. Предположительно в рассеянном диске формируются короткопериодические кометы.
Многие косвенные факторы указывают на то, что за рассеянным диском находится сферическая область Солнечной системы, из которой к нам прилетают долгопериодические кометы. Инструментально существование этой области, которую называют облаком Оорта, не подтверждено, поэтому оценки её размеров очень приблизительны: от 2000–5000 а. е. до 50 000 или даже 100 000 а. е. Считается, что облако Оорта является остатком исходного протопланетного диска. На расстоянии около 120 а. е. от Солнца (в четыре раза дальше Плутона) расположена гелиопауза — область, в которой солнечный ветер смешивается с межзвёздным веществом; она считается началом межзвёздной среды. Но гравитационное влияние Солнца простирается гораздо дальше. Оно преобладает над гравитацией соседних звёзд на расстояниях порядка 125 000 а. е.
Большая часть Солнечной системы до сих пор не исследована. Предполагается, что до 2020 г. космические аппараты «Вояджер» пересекут гелиопаузу и мы сможем расширить свои знания о внешних областях Солнечной системы и свои представления о межзвёздной среде.