Как астрономы вычисляют размер Солнечной системы

Размер Солнечной системы определяется объемом пространства, в котором влияние Солнца превышает влияние других звезд Млечного Пути. Это влияние обусловлено двумя фундаментальными силами природы: гравитацией и магнетизмом.

Во-первых, давайте посмотрим на гравитацию. Каждый объект в Солнечной системе испытывает гравитацию Солнца; чем дальше оно от Солнца, тем слабее это притяжение. Однако если предположить, что гравитация Солнца в вашем положении в космосе все еще сильнее, чем гравитация других звезд, тогда ваше движение в пространстве подвержено ускорению, которое притягивает вас к Солнцу.

На этом этапе имеет смысл ввести более практичную единицу измерения расстояний: астрономическую единицу (АЕ). Расстояние в 1 а.е. — это расстояние между Солнцем и Землей, которое составляет примерно 150 миллионов км. Все известные планеты, астероиды и почти все известные кометы гравитационно связаны с Солнцем и вращаются вокруг него. Более удаленным объектам, испытывающим более слабое гравитационное притяжение, требуется больше времени, чтобы совершить полный оборот по орбите.

Конечно, Земле, находящейся на расстоянии 1 а.е., для этого нужен год. Юпитеру, который вращается вокруг Солнца на расстоянии 5 а.е., требуется для этого почти 12 лет. Далекому Плутону (около 40 а.е.) для этого требуется 248 лет — настолько долго, что он не совершил ни одного оборота вокруг Солнца с момента своего открытия в 1930 году. Однако Плутон находится далеко от края Солнечной системы; есть миры гораздо дальше.

Наиболее удаленными от Солнца гравитационно связанными объектами являются апериодические кометы. Апериодическим или долгопериодическим кометам может потребоваться много тысяч лет, чтобы завершить одну солнечную орбиту. За всю историю человечества все они совершили не более одного прохода через внутреннюю часть Солнечной системы.

Эти кометы, вероятно, происходят из Облака Оорта, облака примерно сферической формы, состоящего из миллиардов маленьких ледяных миров. Они дрейфуют через ледяные самые отдаленные регионы Солнечной системы на расстоянии до 200 000 а.е. (около 3 световых лет).

Объекту из Облака Оорта могут потребоваться миллионы лет, чтобы совершить оборот вокруг Солнца на таком большом расстоянии. Объекты, находящиеся дальше от Солнца, скорее всего, испытают более сильное гравитационное притяжение со стороны других звезд и вместо этого начнут двигаться к ним.

Объекты в Облаке Оорта настолько далеки, что даже наши самые мощные телескопы не смогли наблюдать ни один из них на месте. Мы сможем увидеть их только в том случае, если один из них упадет во внутреннюю часть Солнечной системы, например, в виде кометы.

Мы слышали о гравитации, но как насчет другой силы: магнетизма? В дополнение к сильному гравитационному полю, Солнце имеет очень сильное магнитное поле, которое опустошает область космоса, называемую гелиосферой, которая содержит все планеты и обширную атмосферу Солнца, называемую солнечным ветром. Солнечный ветер — это непрерывный сверхзвуковой выброс плазмы от Солнца в межпланетное пространство.

Солнечный ветер

Солнечный ветер очень динамичен и при взаимодействии с атмосферой такой планеты, как Земля, может создавать красочные полярные сияния, подобные тем, которые мы видели недавно. Солнечный ветер течет от Солнца, минуя все известные планеты, прежде чем в конечном итоге замедлиться и достичь дозвуковых скоростей (более медленных, чем скорость звука), когда достигнет гелиопаузы.

Расстояние до гелиопаузы значительно меньше, чем у облака Оорта. Тем не менее, оно огромно. Космический корабль НАСА «Вояджер-1», запущенный в 1977 году, пересек гелиопаузу на расстоянии 121 а.е. в 2012 году, став первым построенным человеком объектом, достигшим межзвездного пространства.

Однако если бы «Вояджер-1» был запущен нашими эволюционными предками несколько миллионов лет назад, путешествие к гелиопаузе могло бы занять не так много времени. Пространство между звездами не пусто, а заполнено тонкими облаками газа и пыли, так называемая межзвездная среда. Иногда орбита звезды вокруг центра Млечного Пути может проходить через необычайно плотные области материи.

В недавнем исследовании ученые показали, что весьма вероятно, что около 2-3 миллионов лет назад Солнечная система прошла через относительно плотное облако холодного межзвездного газа, которое сжало гелиосферу до размеров всего 0,2 а.е. на орбите Меркурия — планеты, ближайшей к Солнцу и, вероятно, к Земле. Это подвергло бы все планеты прямому воздействию среды межзвездного пространства.

Возможные последствия для Земли включали значительное увеличение количества космических лучей, достигающих нашей планеты, отсутствие полярных сияний (поскольку солнечный ветер не мог достичь Земли) и более изменчивый климат, который, возможно, даже повлиял на эволюцию нашего вида.

Информация от: Разговором