Солнечная система, ее структурная организация

 
Солнечная система – планетная система, включающая в себя центральную звезду – Солнце – и все естественные космические объекты, обращающиеся вокруг Солнца. 
Большая часть массы объектов, связанных с Солнцем гравитацией, содержится в восьми относительно уединенных планетах, имеющих почти круговые орбиты и располагающихся в пределах почти плоского диска – плоскости эклиптики. Четыре меньшие внутренние планеты:  Меркурий, Венера, Земля и Марс (также называемые планетами земной группы), состоят в основном из силикатов и металлов. Четыре внешние планеты: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, также называемые газовыми гигантами, в значительной степени состоят из водорода и гелия и намного массивнее, чем планеты земной группы. 
Шесть планет из восьми и три карликовые планеты окружены естественными спутниками. Каждая из внешних планет окружена кольцами пыли и других частиц. 
В солнечной системе имеются две области, заполненные малыми телами. Пояс астероидов, находящийся между Марсом и Юпитером, сходен по составу с планетами земной группы, поскольку состоит из силикатов и металлов. Крупнейшими объектами пояса астероидов являются Цецера, Паллада и Веста. За орбитой Нептуна располагаются транснептуновые объекты, состоящие из замерзшей воды, аммиака и метана, крупнейшими из которых являются Плутон, Седна, Хаумеа, Макемаке и Эрида. Дополнительно к тысячам малых тел в этих двух областях другие разнообразные популяции малых тел, таких как астероиды, планетные квазиспутники и троянцы, околоземные астероиды, кентавры, дамоклоиды, а также перемещающиеся по Солнечной системе кометы, метеороиды и космическая пыль. 
Солнечный ветер (поток плазмы от Солнца) создает пузырь в межзвездной среде, называемой гелиосферой, который простирается до края рассеянного диска. Гипотетическое облако Оорта, служащее источником долгопериодических комет, может простираться на расстояние примерно в тысячу раз больше по сравнению с гелиосферой. 
Солнечная система входит в состав галактики Млечный путь. 
 
Центральным объектом Солнечной системы является Солнце – звезда главной последовательности спектрального класса G2V , желтый карлик. В Солнце сосредоточена подавляющая часть всей массы системы (около 99,866%), оно удерживает своим тяготением планеты и прочие тела, принадлежащие к Солнечной системе. Четыре крупнейших объекта – газовые гиганты, составляют 99% оставшейся массы (при том, что большая часть, около 90% приходится на Юпитер и Сатурн). 
Большинство крупных объектов, обращающихся вокруг Солнца, движутся практически в одной плоскости, называемой плоскостью эклиптики. Однако в то же время кометы и объекты пояса Койпера часто обладают большими углами наклона к этой плоскости. 
Все планеты и большинство других объектов обращаются вокруг Солнца в одном направлении с вращением Солнца (против часовой стрелки, если смотреть со стороны северного полюса Солнца). Есть исключения, такие как комета Галлея. Самой большой угловой скоростью обладает Меркурий – он успевает совершить полный оборот вокруг Солнца всего за 88 земных суток. А для самой удаленной планеты – Нептуна – период обращения составляет 165 земных лет. 
Большая часть планет вращается вокруг своей оси в ту же сторону, что и обращается вокруг Солнца. Исключения составляют Венера и Уран, причем Уран вращается практически «лежа на боку» (наклон оси около 90˚). Для наглядной демонстрации вращения используется специальный прибор – теллурий. 
Многие модели Солнечной системы условно показывают орбиты планет через равные промежутки, однако в действительности, за малым исключением, чем дальше планета или пояс от Солнца, тем больше расстояние между ее орбитой и орбитой предыдущего объекта. Например, Венера приблизительно на 0,33 а.е. дальше от Солнца, чем Меркурий, в то время как Сатурн на 4,3 а.е. дальше Юпитера, а Нептун на 10,5 а.е. дальше Урана. Были попытки вывести корреляции между орбитальными расстояниями (например, правило Тициуса – Боде), но не одна из теорий не стала общепринятой. 
Орбиты объектов вокруг Солнца описываются законами Кеплера. Согласно им, каждый объект обращается по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце. У более близких к Солнцу объектов (с меньшей большой полуосью) больше угловая скорость вращения, поэтому короче период обращения (год). На эллиптической орбите расстояние объекта от Солнца изменяется в течение его года. Ближайшая к Солнцу точка орбиты объекта называется перигелий, наиболее удаленная – афелий. Каждый объект движется наиболее быстро в своем перигелии и наиболее медленно в афелии. Орбиты планет близки к кругу, но многие кометы, астероиды и объекты пояса Койпера имеют сильно вытянутые эллиптические орбиты. 
Большинство планет Солнечной системы обладают собственными подчиненными системами. Многие окружены спутниками, некоторые из которых больше Меркурия. Большинство крупных спутников находятся в синхронном вращении, с одной стороной, постоянно обращенной к планете. Четыре крупнейшие планеты – газовые гиганты, также обладают кольцами, тонкими полосами крошечных частиц, обращающимися по очень близким орбитам практически в унисон. 
 
Иногда Солнечную систему разделяют на регионы. Внутренняя часть Солнечной системы включает в себя четыре планеты земной группы и пояс астероидов. Внешняя часть начинается за пределами пояса астероидов и включает четыре газовых гиганта. После открытия пояса Койпера наиболее удаленной частью Солнечной системы считают регион, состоящий из объектов, расположенных дальше Нептуна. 
Все объекты Солнечной системы, не считая 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. 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: Цецера, Плутон, Хаумеа, Макемаке и Эрида. В будущем другие объекты могут быть классифицированы как карликовые планеты, например, Седна, Орк и Квавар. Карликовые планеты, чьи обьекты находятся в регионе транснептуновых объектов, называют плутоидами. Оставшиеся объекты, обращающиеся вокруг Солнца – малые тела Солнечной системы. 
Термины газ, лед и камень используют, чтобы описать различные классы веществ, встречающиеся повсюду в Солнечной системе. Камень используется, чтобы описать соединения с высокими температурами конденсации или плавления, которые оставались в протопланетной туманности в твердом 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 твердой или газовой фазе. Большинсво 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. 
 
Солнце – звезда Солнечной системы и ее главный компонент. Его масса (332 900 масс Земли) достаточно велика для поддержания термоядерной реакции синтеза в его недрах, при которой высвобождается большое количество энергии, излучаемой в пространство в основном в виде электромагнитного излучения, максимум которого приходится на диапазон длин волн 400 - 70– нм, соответствующий видимому свету. 
По звездной классификации  Солнце – типичный желтый карлик класса G2. Это название может ввести в заблуждение, так как по сравнению с большинством звезд в нашей Галактике Солнце – довольно большая и яркая звезда. Класс звезды определяется ее положением на диаграмме Герцшпрунга – Рассела, которая показывает зависимость между яркостью звезд и температурой и поверхности. Обычно более горячие звезды бывают более яркими. Большая часть звезд находится на так называемой главной последовательности этой диаграммы, Солнце расположено примерно в середине этой последовательности. Более яркие и горячие, чем Солнце, звезды сравнительно редки, а более тусклые и холодные звезды (красные карлики) встречаются часто, составляя 85%звезд в Галактике. 
Положение Солнца на главной последовательности показывает, что оно еще не исчерпало свой запас водорода для ядерного синтеза и находится примерно в середине своей эволюции. Сейчас Солнце постепенно становится более ярким, на более ранних стадиях развития его яркость составляла лишь 70%  от сегодняшней. 
Солнце – звезда I типа звездного населения, оно образовалось на сравнительно поздней стадии развития Вселенной и поэтому характеризуется большим содержанием элементов тяжелее водорода и гелия, чем более старые звезды II типа. Элементы более тяжелые, чем водород и гелий формируются в ядрах первых звезд, поэтому прежде чем Вселенная могла быть обогащена этими элементами, должно было пройти первое поколение звезд. Самые старые звезды содержат мало металлов, а более молодые содержат их больше. Предполагается, что высокая металличность была крайне важна для образования у Солнца планетной системы, потому что планеты формируются аккрекцией «металлов». 
 
Наряду со светом, Солнце излучает непрерывный поток заряженных частиц (плазма), известных как солнечный ветер. Этот поток частиц распространяется со скоростью примерно 1,5 млн км в час, наполняя околосолнечную область и создавая у Солнца некий аналог планетарной атмосферы (гелиосферу), которая имеется на расстоянии 100 а.е. от Солнца. Она известна как межпланетная среда. Проявления активности на поверхности Солнца, такие как солнечные вспышки и корональные выбросы массы, возмущают гелиосферу, создавая космическую погоду. Крупнейшая структура в пределах гелиосферы  - гелиосферный токовый слой; спиральная поверхность, созданная воздействием вращающегося магнитного поля Солнца на межпланетную среду.  
Магнитное поле Земли мешает солнечному ветру сорвать атмосферу Земли. Венера и Марс не имеют магнитного поля, и в результате солнечный ветер постепенно сдувает их атмосферу в космос. Корональные выбросы массы и подобные явления изменяют магнитное поле и выносят огромное количество вещества с поверхности Солнца – порядка 10⁹ - 10ⁱ⁰ тонн в час. Взаимодействуя с магнитным полем Земли, это вещество попадает преимущественно в верхние приполярные слои атмосферы Земли, где от такого взаимодействия возникают полярные сияния, наиболее часто наблюдаемые около магнитных полюсов.  
Космические лучи проходят извне Солнечной системы. Гелиосфера и планетарные магнитные поля частично защищают Солнечную систему от внешних воздействий. Как плотность космических лучей в межзвездной среде, так и сила магнитного поля Солнца изменяются с течением времени, таким образом, уровень космического излучения в Солнечной системе непостоянен, хотя величина отклонений достоверно известна. 
Межпланетная среда является местом формирования двух дископодобных областей космической пыли. Первая, зодиакальное пылевое облако, находится во внутренней части Солнечной системы и является причиной, по которой возникает зодиакальный свет. Вероятно, она возникла из-за столкновений в пределах пояса астероидов, вызванных взаимодействиями с планетами. Вторая область простирается приблизительно от 10 до 40 а.е. и, вероятно возникла после столкновений между объектами в пределах пояса Койпера. 
 
Внутренняя часть включает планеты земной группы и астероиды. Состоящие главным образом из силикатов и металлов, объекты внутренней области относительно близки к Солнцу, это самая малая часть системы – ее радиус меньше, чем расстояние между орбитами Юпитера и Сатурна. 
Четыре внутренние планеты состоят преимущественно из тяжелых элементов, имеют малое количество спутников (0 - 2), у них отсутствуют кольца. В значительной степени они состоят из тугоплавких минералов, таких как силикаты, которые формируют мантию и кору; и металлов, таких как железо и никель, которые формируют их ядро. У трех внутренних планет – Венеры, Земли и Марса – имеется атмосфера, имеются ударные кратеры и тектонические черты поверхности, такие как рифовые впадины и вулканы. 
Меркурий (0,4 а.е. от Солнца) является ближайшей планетой к Солнцу и наименьшей планетой системы (0,055 массы Земли). У Меркурия нет спутников, а его единственными известными геологическими особенностями , помимо ударных кратеров, являются многочисленные зубчатые откосы, простирающихся на сотни километров – эскарпы, возникшие, вероятно, во время приливных деформаций на раннем этапе истории планеты во время, когда его периоды обращения вокруг оси и вокруг Солнца не вошли в резонанс. Меркурий имеет крайне разреженную атмосферу, она состоит из атомов, «выбитых» с поверхности планеты солнечным ветром. Относительно большое железное ядро Меркурия и его тонкая кора еще не получили удовлетворительного объяснения. Имеется гипотеза, предполагающая, что внешние слои планеты, состоящие из легких элементов, были сорваны в результате гигантского столкновения, которое уменьшило размеры планеты, а также предотвратило полное поглощение Меркурия молодым Солнцем. 
Венера близка по размеру Земле (0,815 земной массы) и, как Земля, имеет толстую силикатную оболочку вокруг железного ядра и атмосферу. Имеются также свидетельства ее внутренней геологической активности. Однако количество воды на Венере гораздо меньше земного, а ее атмосфера в 90 раз плотнее. У Венеры нет спутников. Это самая горячая планета, температура ее поверхности превышает 400˚С. Наиболее вероятной причиной столь высокой температуры является парниковый эффект, возникающий из-за плотной атмосферы, богатой углекислым газом. Не было обнаружено никаких однозначных свидетельств геологической деятельности на Венере, но, так как у нее нет магнитного поля, которое бы предотвратило истощение ее существенной атмосферы, это позволяет допустить, что ее атмосфера регулярно пополняется вулканическими извержениями. 
Земля является крупнейшей и самой плотной из внутренних планет. У Земли наблюдается тектоника плит. Вопрос о наличии жизни где-либо, кроме Земли, остается открытым. Однако среди планет земной группы Земля является уникальной (прежде всего гидросферой). Атмосфера Земли радикально отличается от атмосфер других планет – она содержит свободный кислород. У Земли есть один естественный спутник – Луна, единственный большой спутник планет земной группы Солнечной системы. 
  Марс меньше Земли и Венеры (0,107 массы Земли). Он обладает атмосферой, состоящей главным образом из углекислого газа, с поверхностным давлением 6,1 мбар (0,6% от земного). На его поверхности есть вулканы, самый большой из которых, Олимп, превышая размерами все земные вулканы, достигая высоты 21,2 км. Рифтовые впадины наряду с вулканами свидетельствуют о прошлой геологической активности, которая, по современным данным, окончилась около 2 млн лет назад. Красный цвет поверхности Марса был вызван большим количеством оксида железа в его грунте. У планеты есть два спутника – Фобос и Деймос. Предполагается, что они являются захваченными астероидами. 
  Астероиды – самые распространенные малые тела Солнечной системы. 
Пояс астероидов занимает орбиту между Марсом и Юпитером, между 2,3 и 3,3 а.е. от Солнца. Предполагают, что это остатки формирования Солнечной системы, которые были не в состоянии объединиться в крупное тело из-за гравитационных возмущений Юпитера. 
  Размеры астероидов варьируются от нескольких метров до сотен километров. Все астероиды классифицированы как малые тела Солнечной системы, но некоторые тела в настоящее время классифицированы как астероиды, например, Веста и Гигея, могут быть переклассифицированы как карликовые планеты, если будет показано, что они поддерживают гидростатическое равновесие.  
  Пояс содержит десятки тысяч, возможно, миллионы объектов больше одного километра в диаметре. Несмотря на это, общая масса астероидов пояса вряд ли больше 0,001 массы Земли. Небесные тела диаметром от 100мкм до 10 м называют метеороидами. 
  Астероиды объединяют в группы и семейства на основе характеристик их орбит. Спутники астероидов – астероиды, обращающиеся по орбите вокруг других астероидов. Они не так ясно определяются как спутники планет, будучи иногда столь же большими, как их компаньон. Пояс астероидов также содержит кометы основного пояса астероидов, которые, возможно, были источником воды на Земле.  
  Троянские астероиды расположены в точках Лагранжа L₄ и L₅  Юпитер. Астероиды семейства Хильды находятся в резонансе с Юпитером 2:3, то есть делают три оборота вокруг Солнца за время двух полных оборотов Юпитера. 
  Также во внутренней Солнечной системе имеются группы астероидов с орбитами, расположенными от Меркурия до Марса. Орбиты многих из них пересекают орбиты внутренних планет. 
  Церера (2,77 а.е.) – крупнейшее тело пояса астероидов, классифицирована как карликовая планета, имеет диаметр немногим менее 1000 км и массу, достаточно большую, чтобы под действием собственной гравитации поддерживать сферическую форму. После открытия Цереру классифицировали как планету, однако поскольку дальнейшие наблюдения привели к обнаружению поблизости Цереры ряда астероидов, в 1850 году ее отнесли к астероидам. Повторно она была классифицирована как карликовая планета в 2006 году. 
 
  Внешняя область Солнечной системы является местом нахождения газовых гигантов и их спутников. Орбиты некоторых короткопериодических комет, включая кентавров, также проходят в этой области. Твердые объекты этой области из-за большого расстояния от Солнца, а значит, гораздо более низкой температуры, содержат льды воды, аммиака и метана. 
  Четыре планеты-гиганта, также называемые газовыми гигантами, все вместе содержат 99% массы вещества, обращающегося на орбитах вокруг Солнца. Юпитер и Сатурн преимущественно состоят из водорода и гелия; Уран и Нептун обладают большим содержанием льда в их составе. Некоторые астрономы классифицируют их в собственной категории – «ледяные гиганты». У всех четырех газовых гигантов имеются кольца, хотя только кольцевая система Сатурна легко наблюдается с Земли. 
  Юпитер обладает массой в 318 раз большей, чем у Земли. Он состоит главным образом из водорода и гелия. Высокая внутренняя температура Юпитера вызывает множество полупостоянных вихревых структур в его атмосфере, таких как полосы облаков и Большое красное пятно. У него имеется 65 спутников. Четыре крупнейших – Ганимед, Каллисто, Ио и Европа – схожи с планетами земной группы такими явлениями, как вулканическая активность и внутренний нагрев. Ганимед, крупнейший спутник в Солнечной системе, больше Меркурия. 
  Сатурн, известный своей обширной системой колец, имеет несколько схожие с Юпитером структуру атмосферы и магнитосферы. Хотя размер Сатурна составляет 65% юпитерианского, масса (95 масс Земли) – меньше трети юпитерианской; таким образом, Сатурн – наименее плотная планета Солнечной системы (его средняя плотность сравнима с плотностью воды). У Сатурна имеется 62 подтвержденных спутника; два из них – Титан и Энцелад – проявляют признаки геологической активности. Активность эта, однако, не схожа с земной, поскольку в значительной степени обусловлена активностью льда. Титан, превосходящий размерами Меркурий, - единственный спутник в Солнечной системе с существенной атмосферой. 
  Уран, с массой в 14 раз больше, чем у Земли, является самой легкой из внешних планет. Уникальным среди других планет его делает то, что он вращается «лежа на боку»; наклон оси его вращения к плоскости эклиптики равен 98˚. Если другие планеты можно сравнить с крутящимися волчками, то Уран больше похож на катящийся шар. Он имеет более холодное ядро, чем другие газовые гиганты, и излучает очень немного тепла в космос. У Урана открыты 27 спутников; крупнейшие – Титания, Оберон, Умбриэль, Ариэль и Миранда. 
  Нептун, хотя и немного меньше Урана, более массивен (17 масс Земли) и поэтому более плотный. Он излучает больше внутреннего тепла, но не так много как Юпитер или Сатурн. У Нептуна имеется 13 известных спутников. Крупнейший – Тритон, является геологически активним, с гейзерами жидкого азота. Тритон – единственный крупный спутник, движущийся в обратном направлении. Также Нептун сопровождается астероидами, называемыми троянцы Нептуна, которые находятся с ним в резонансе 1:1. 
  Кометы – малые тела Солнечной системы, обычно размером всего в несколько километров, состоящих главным образом из летучих веществ (льдов). Их орбиты имеют большой эксцентриситет, как правило, с перигелием в пределах орбит внутренних планет и афелием далеко за Плутоном. Когда комета входит во внутреннюю область Солнечной системы и приближается к Солнцу, ее ледяная поверхность начинает испаряться и ионизироваться, создавая кому: длинное облако из газа и пыли, часто видимое с Земли невооруженным глазом. Короткопериодические кометы имеют период меньше 200 лет. Период же долгопериодических комет может равняться тысячам лет. Полагают, что источником короткопериодических служит пояс Койпера, в то время как источником долгопериодических комет считается облако Оорта. Многие семейства планет образовались в результате распада одного тела. Некоторые кометы с гиперболическими орбитами могут быть из-за пределов Солнечной системы, но определение их точных орбит затруднено. Старые кометы, у которых большая часть их летучих веществ испарилась, классифицируют как астероиды. 
  Кентавры – ледяные кометоподобные объекты с большой полуосью, большей, чем у Юпитера (5,5 а.е.) и меньшей чем у Нептуна (30 а.е.). У крупнейшего из известных кентавров, Харикло, диаметр приблизительно равен 250 км. Первый обнаруженный кентавр, Хирон, также классифицирован как комета, из-за того, что по мере приближения к Солнцу у него возникает кома, как и у комет. 
  Пространство за Нептуном, или регион транснептуновых объектов, все еще в значительной степени не исследовано. Предположительно, оно содержит только малые тела, состоящие главным образом из камней и льда.  
  Пояс Койпера – область реликтов времен образования Солнечной системы, являющейся большим поясом осколков, подобным поясу астероидов, но состоящий в основном из льда. Он простирается между 30 а.е. и 55а.е. от Солнца. Составлен главным образом малыми телами Солнечной системы, но многие из крупнейших объектов пояса Койпера, такие как Квавар, Варуна и Орк, могут быть переклассифицированы в карликовые планеты после уточнения их параметров. По оценкам более 100 000 объектов пояса Койпера имеют диаметр более 50 км, но полная масса пояса равна только 0,1 или даже 0,01 массы Земли. Многие объекты пояса обладают множественными спутниками, и у большинства объектов орбиты располагаются вне плоскости эклиптики. Пояс Койпера может быть примерно разделен на классические и резонансные объекты. Резонансные объекты находятся в орбитальном резонансе с Нептуном. Ближайшие к Солнцу резонансные объекты могут пересекать орбиту Нептуна. Классические объекты пояса Койпера не находятся с Нептуном в орбитальном резонансе и располагаются на расстоянии примерно от 39,4 до 47,7 а.е. от Солнца. Элементы классического пояса Койпера классифицированы как кьюбивано, от индекса первого обнаруженного объекта – 1992 QB₁, и имеют близкие к круговым объекты с малым углом наклона к эклиптике. 
  Плутон – карликовая планета, крупнейший известный объект пояса Койпера. После обнаружения в 1930 году считался девятой планетой; положение изменилось в 2006 году с принятием формального определения планеты. У Плутона умеренный эксцентриситет орбиты с наклонением в 17˚ к плоскости эклиптики, и он то приближается к Солнцу на расстояние 29,6 а.е., оказываясь к нему ближе Нептуна, то удаляется на 49,3 а.е. Неясна ситуация с крупнейшим спутником Плутона – Хароном: продолжит ли он классифицироваться как спутник Плутона или будет переклассифицирован в карликовую планету. Поскольку центр масс системы Плутон – Харон находится вне их поверхностей, они могут рассматриваться в качестве двойной планетной системы. Четыре меньших спутника – Никта, Гидра, S/2011(134340)1 и S/2012(134340)1, обращаются вокруг Плутона и Харона. Плутон находится с Нептуном в орбитальном резонансе 3:2 – весь цикл занимает 500 лет. Объекты пояса Койпера, чьи орбиты обладают таким же резонансом, называют плутино. 
  Хаумеа – карликовая планета, хотя и меньше Плутона, крупнейший из известных классических объектов пояса Койпера. Хаумеа имеет сильно вытянутую форму и период вращения вокруг своей оси около 4 часов. Два спутника и еще по крайней мере восемь транснептуновых объектов являются частью семейства Хаумеа, которое сформировалось миллиарды лет назад из ледяных осколков, после того как большое столкновение разрушило ледяную мантию Хаумеа. Орбита карликовой планеты обладает большим наклонением - 28˚. 
  Макемаке – первоначально обозначался как 2005 FY₉, в 2008 году получил имя и был объявлен карликовой планетой. В настоящее время является вторым по видимой яркости в поясе Койпера после Плутона. У Макемаке пока не обнаружено спутников. Имеет диаметр от 50 до 75% диаметра Плутона, орбита наклонена на 29˚, эксцентриситет около 0,16. 
  Рассеянный диск частично перекрывается с поясом Койпера, но простирается намного далее за его пределы и, как предполагают, является источником короткопериодических комет. Предполагают, что объекты рассеянного диска были выброшены на беспорядочные орбиты гравитационным влиянием Нептуна в период его миграции на ранней стадии формирования Солнечной системы: одна из концепций базируется на предположении о том, что Нептун и Уран сформировались ближе к Солнцу, чем они есть сейчас, а затем переместились на свои современные орбиты. Многие объекты рассеянного диска имеют перигелий в пределах пояса Койпера, но их афелий может простираться до 150 а.е. от Солнца. Орбиты объектов также весьма наклонены к поясу эклиптики и часто почти перпендикулярны ему. Некоторые астрономы предполагают, что рассеянный диск – это область пояса Койпера, и описывают объекты рассеянного диска как «рассеянные объекты пояса Койпера». Некоторые же астрономы также классифицируют кентавры как рассеянные внутрь объекты пояса Койпера, наряду с рассеянными наружу объектами рассеянного диска. 
  Эрида (68 а.е. в среднем) – крупнейший известный объект рассеянного диска. Так как ее диаметр первоначально был оценен в 2400 км, т.е. на 5% больше, чем у Плутона, то ее открытие породило споры о том, что именно стоит называть планетой. Она является одной из крупнейших известных карликовых планет. У Эриды имеется один спутник – Дисномия. Как и у Плутона , ее орбита является чрезвычайно вытянутой с перигелием 38,2 а.е. и афелием 97,6 а.е.; и орбита сильно (44,177˚) наклонена к плоскости эклиптики. 

  Вопрос о том, где  именно заканчивается Солнечная  система и начинается межзвездное  пространство, неоднозначен. Ключевыми в их определении принимают два фактора: солнечный ветер и солнечное тяготение. Внешняя граница солнечного ветра – гелиопауза, за ней солнечный ветер и межзвездное вещество смешиваются, взаимно растворяясь. Гелиопауза находится примерно в 4 раза дальше Плутона и считается началом межзвездной среды. Однако предполагают, что область, в которой гравитация Солнца преобладает над галактической – область Хилла, простирается в тысячу раз дальше.  
  Межзвездная среда в окрестностях Солнечной системы неоднородна. Наблюдения показывают, что Солнце движется со скоростью примерно 25 км/с сквозь Местное межзвездное облако, и может покинуть его в течение следующих 10 000 лет. Большую часть во взаимодействии Солнечной системы с межзвездным веществом играет солнечный ветер. Наша планета существует в крайне разреженной атмосфере солнечного ветра – потока заряженных частиц (в основном водородной и гелиевой плазмы), с огромной скоростью истекающих из солнечной короны. Средняя скорость солнечного ветра, наблюдаемая на Земле, составляет 450 км/с. Эта скорость превышает скорость распространения магнитогидродинамических волн, поэтому при взаимодействии с препятствиями плазма солнечного ветра ведет себя аналогично сверхзвуковому потоку газа. По мере удаления от Солнца, плотность солнечного ветра ослабевает, и наступает момент, когда он оказывается более не в состоянии сдерживать давление межзвездного вещества. В процессе столкновения образуется несколько переходных областей. Сначала солнечный ветер тормозится, становится более плотным, теплым и турбулентным. Момент этого перехода называется границей ударной волны и находится на расстоянии около 85-95 а.е. от Солнца. Еще приблизительно через 40 а.е. солнечный ветер сталкивается с межзвездным веществом и окончательно останавливается. Эта граница, отделяющая межзвездную среду от Солнечной системы, называется гелиопаузой. Она по форме похожа на пузырь, вытянутый в противоположную движению Солнца сторону. Область пространства, ограниченная гелиопаузой, называется гелиосферой. Согласно данным, ударная волна с южной стороны оказалась ближе чем с северной (73 и 85 а.е. соответственно). Точные причины этого пока не известны; согласно первым предположениям, асимметричность гелиопаузы может быть вызвана действием сверхслабых магнитных полей в межзвездном пространстве Галактики. По другую сторону гелиопаузы, на расстоянии 230 а.е. от Солнца, вдоль головной ударной волны происходит торможение с космических скоростей налетающего на Солнечную систему межзвездного вещества. Ни один космический корабль еще не вышел из гелиопаузы, таким образом, невозможно знать наверняка условия в местном межзвездном облаке. Недостаточно ясно, насколько хорошо гелиосфера защищает Солнечную систему от космических лучей. В июне 2011 года стало известно, что магнитное поле на границе Солнечной системы имеет структуру, похожую на пену. Это происходит из-за того, что намагниченные материя и мелкие космические объекты образуют местные магнитные поля, которые можно сравнить с пузырями. 
  Гипотетическое облако Оорта – сферическое облако ледяных объектов (вплоть до триллиона), служащее источником долгопериодических комет. Предполагаемое расстояние до внешних границ облака Оорта от Солнца составляет от 50 000 а.е. до 100 000 а.е. Полагают, что составляющие облако объекты сформировались около Солнца и были рассеяны далеко в космос гравитационными эффектами планет-гигантов на раннем этапе развития Солнечной системы. Объекты облака Оорта перемещаются очень медленно и могут испытывать взаимодействия, нехарактерные для внутренних объектов системы: редкие столкновения друг с другом, гравитационное воздействие проходящей рядом звезды, действие галактических приливных сил.  
  Седна (525,86 а.е. в среднем) – большой, подобный Плутону, красноватый объект с гигантской, чрезвычайно эллиптической орбитой, от 76 а.е. в перигелии до 975 а.е. в афелии и периодом в 12 050 лет. Майкл Браун, который открыл Седну в 2003 году, утверждает, что она не может быть частью рассеянного диска или пояса Койпера, поскольку ее перигелий слишком далек, чтобы объясняться воздействием миграции Нептуна. Он и другие астрономы полагают, что этот объект является первым обнаруженным в полностью новой популяции, которая также может включать объект 2000 CR₁₀₅ с перигелием 45 а.е., афелием 415 а.е. и орбитальным периодом 3420 лет. Браун называет эту популяцию «внутренним облаком Оорта», поскольку она, вероятно, сформировалась посредством процесса, подобно процессу формирования облака Оорта, хотя и намного ближе к Солнцу. Седна, весьма вероятно, могла бы быть признанной карликовой планетой, если бы достоверно была определена ее форма. 
  Большая часть нашей Солнечной системы все еще не известна. По оценкам, гравитационное поле Солнца преобладает над гравитационными силами окружающих звезд на расстоянии приблизительно 2 световых лет (125 000 а.е.). В сравнении, нижние оценки радиуса облака Оорта не размещают его дальше 50 000 а.е. . Несмотря на открытие таких объектов как Седна, область между поясом Койпера и облаком Оорта радиусом в десятки тысяч а.е. и тем более само облако Оорта и то, что может находиться за ним, все еще практически не исследованы. Также продолжается изучение области между Меркурием и Солнцем. 
  Сравнительная таблица основных параметров планет (все параметры ниже, кроме плотности, указаны в отношении к аналогичным данным Земли).

 
  Согласно общепринятой в настоящее время гипотезе, формирование Солнечной системы началось около 4,6 млрд лет назад с гравитационного коллапса небольшой части гигантского межзвездного газопылевого облака. Это начальное облако было, вероятно, размером в несколько световых лет и являлось прародителем для нескольких звезд. В процессе гравитационного сжатия размеры газопылевого облака уменьшились и, в силу закона сохранения углового момента, росла скорость вращения облака. Центр, где собиралась большая часть массы, становился все более и более горячим, чем окружающий диск. Из-за вращения скорости сжатия облака параллельно и перпендикулярно оси вращения различались, что привело к уплощению облака и формированию характерного протопланетного диска диаметром примерно 200 а.е. и горячей, плотной протозвездой в центре. Полагают, что в этой точке эволюции Солнце было звездой типа Т Тельца. Излучения звезд типа Т Тельца показывают, что они часто сопровождаются протопланетными дисками с массами 0,001- 0,1 солнечной массы, с подавляющим процентом массы туманности, сосредоточенным непосредственно в звезде. Планеты сформировались аккрецией из этого диска. В течение 50 млн лет давление и плотность водорода в центре протозвезды  стали достаточно большими для начала термоядерной реакции. Температура, скорость реакции, давление и плотность увеличились, пока не было достигнуто гидростатическое равновесие, с тепловой энергией, противостоящей силе гравитационного сжатия. На этом этапе Солнце стало полноценной звездой главной последовательности. Солнечная система, насколько известно сегодня, просуществует, пока Солнце не начнет развиваться вне главной последовательности диаграммы Герцшпрунга – Рассела. Поскольку Солнце сжигает запасы водородного топлива, выделяющаяся энергия, поддерживающая ядро, имеет тенденцию к исчерпанию, заставляя Солнце сжиматься. Это увеличивает давление в его недрах и нагревает ядро, таким образом ускоряя сжигание топлива. В результате Солнце становиться ярче на примерно 10% каждые 1,1 млрд лет. Через примерно 5,4 млрд лет с настоящего времени, водород в ядре Солнца будет полностью преобразован в гелий, что завершит фазу главной последовательности. В это время внешние слои Солнца расширятся примерно в 260 раз – Солнце станет красным гигантом. Из-за чрезвычайно увеличивающейся площади поверхности, она будет гораздо более прохладной, чем при нахождении на главной последовательности (2600 К). В конечном итоге, в результате развития термических неустойчивостей внешние слои Солнца будут выброшены в окружающее пространство, образовав планетарную туманность, в центре которой останется лишь небольшое звездное ядро – белый карлик, необычно плотный объект в половину первоначальной массы Солнца, но размером только с Землю. Эта туманность возвратит часть материала, который сформировал Солнце, в межзвездную среду. В настоящий момент неясно, устойчива ли Солнечная система. Можно показать, что если она неустойчива, то характерное время распада системы очень велико. 
  То обстоятельство, что наблюдать движения небесных светил человек был вынужден с поверхности вращающейся вокруг своей оси и движущейся по орбите Земли, на протяжении многих столетий препятствовало осознанию структуры Солнечной системы. Видимые движение Солнца и планет воспринимались как истинные движения вокруг неподвижной Земли. Невооруженным глазом можно было наблюдать следующие объекты Солнечной системы: Солнце, Меркурий, Венеру, Юпитер, Марс и Сатурн, а также Луну. В бинокль или небольшой телескоп можно наблюдать четыре крупнейших спутника Юпитера, Уран, Нептун и Титан (самый крупный спутник Сатурна). Невооруженным глазом также можно наблюдать множество комет при их приближении к Солнцу. При сильном увеличении можно увидеть пятна на Солнце, фазы Венеры, кольца Сатурна и щель Кассини между ними.  
  На протяжении долгого времени господствующей была геоцентрическая модель, в соответствии с которой в центре вселенной покоится неподвижная Земля, а вокруг нее по достаточно сложным законам движутся все небесные тела. Наиболее полно эта система была разработана античным математиком и астрономом Клавдием Птолемеем и позволяла с весьма высокой точностью описывать наблюдаемые движения светил. Важнейший прорыв в понимании Солнечной системы произошел в XVI веке, когда великий польский астроном Николай Коперник разработал гелиоцентрическую систему мира. В ее основе лежали следующие утверждения: 1) в центре мира находится Солнце, а не Земля; 2) шарообразная Земля вращается вокруг своей оси, и это вращение объясняет кажущееся суточное движение всех светил; 3) Земля, как и все другие планеты, обращается вокруг Солнца по окружности, и это вращение объясняет видимое движение Солнца среди звезд; 4) все движения представляются в виде комбинации равномерных круговых движений; 5) кажущиеся прямые и попятные движения планет принадлежат не им, но Земле. Солнце в гелиоцентрической системе перестало считаться планетой, как и Луна, являющаяся спутником Земли. Вскоре были открыты 4 спутника Юпитера, благодаря чему исключительное положение Земли в Солнечной системе было упразднено. Теоретическое описание движения планет стало возможным после открытия законов Кеплера в начале XVII века, а с формулировкой законов тяготения количественное описание планет, их спутников и малых тел было поставлено на надежную основу. В 1672 году Джованни Кассини и Жан Рише определили расстояние до Марса, благодаря чему астрономическая единица получила выражение в земных единицах измерения расстояния.  
  История профессионального изучения Солнечной системы началась в 1610 году, когда Галилео Галилей открыл в свой телескоп 4 крупнейших спутника Юпитера. Это открытие явилось одним из доказательств правильности гелиоцентрической системы. В 1655 году Христиан Гюйгенс открыл Титан – крупнейший спутник Сатурна. До конца XVII века Кассини были открыты еще 4 спутника Сатурна. XVIII век ознаменовался важным событием в астрономии – впервые с помощью телескопа была открыта ранее не известная планета Уран.  Вскоре Дж. Гершелем, первооткрывателем новой планеты, были открыты 2 спутника Урана и 2 спутника Сатурна. XIX век начался с нового астрономического открытия – был обнаружен первый звездоподобный объект – астероид Цецера, в 2006 году переведенный в ранг карликовой планеты.  А в 1846 году была открыта восьмая планета – Нептун. Нептун был открыт «на кончике пера», то есть сначала предсказан теоретически, а затем обнаружен в телескоп, причем независимо друг от друга в Англии и во Франции. В 1930 году Клайд Томбо (США) открыл Плутон, названный девятой планетой Солнечной системы. Однако в 2006 году Плутон потерял статус планеты и «стал» карликовой планетой. Во второй половине XX века было открыто множество крупных и совсем мелких спутников Юпитера, Сатурна, Урана, Плутона и Нептуна. Самую значительную роль в этой серии научных открытий сыграли миссии «Вояджеров» - американских АМС. На рубеже XX – XXI веков был открыт ряд малых тел Солнечной системы, в том числе карликовые планеты, плутино, а также спутники некоторых из них и спутники планет-гигантов.  
  Практическое значение колонизации обусловлено необходимостью обеспечить нормальное существование и развитие человечества. С течением времени рост населения Земли, экологические и климатические изменения могут создать ситуацию, когда недостаток пригодной для обитания территории поставит под угрозу дальнейшее существование и развитие земной цивилизации. Такую ситуацию, например, создадут неизбежные изменения размеров и активности Солнца, которые чрезвычайно изменяют условия жизни на Земле. Также к необходимости заселения других объектов Солнечной системы может привести и деятельность человека: экономическая или геополитическая ситуация на планете; глобальная катастрофа, вызванная применением оружия массового поражения; истощение природных ресурсов планеты и др. В рамках идеи колонизации Солнечной системы необходимо рассмотреть т.н. «терраформирование» - преобразование климатических условий планеты, спутника или же иного космического тела для создания или изменения атмосферы, температуры и экологических условий в состояние, пригодное для обитания земных животных и растений. Сегодня эта задача представляет в основном теоретический интерес, но в будущем может получить развитие и на практике. В качестве объектов, наиболее пригодных для заселения их колонистами с Земли, в первую очередь рассматриваются Марс и Луна. Остальные объекты могут быть также преобразованы для проживания на них людей, однако осуществить это будет гораздо труднее ввиду как условий, царящих на этих планетах, так и ряда других факторов (например, отсутствие магнитного поля, чрезмерная удаленность или же приближенность к Солнцу). При колонизации и терраформировании планет необходимо будет учитывать следующее: величина ускорения свободного падения, объем принимаемой солнечной энергии, наличие воды, уровень радиации, характер поверхности, степени угрозы столкновения планеты с астероидом или другими малыми  телами Солнечной системы.  
  Солнечная система является частью Млечного Пути – спиральной галактики, имеющей диаметр около 30 000 парсек (или 100 000 световых лет)  и состоящей приблизительно из 200 млрд звезд. Солнечная система расположена вблизи плоскости симметрии галактического диска (на 20-25 парсек выше, т.е. севернее него), на расстоянии около 8 000 парсек (27 000 световых лет) от галактического центра (практически на равном расстоянии от центра Галактики и ее края), на окраине рукава Ориона – одного из галактических рукавов Млечного Пути. Солнце вращается вокруг галактического центра почти по круговой орбите со скоростью около 254 км/с и совершает полный оборот примерно за 230 млн лет. Этот промежуток времени называется галактическим годом. Солнечный апекс (направление пути Солнца через межзвездное пространство), расположен в созвездии Геркулеса в направлении текущего положения яркой звезды Вега. Помимо кругового движения по орбите, Солнечная система совершает вертикальные колебания относительно галактической плоскости, пересекая ее каждые 30-35 млн лет и оказываясь то в северном, то в южном галактическом полушарии. Местоположение Солнечной системы в галактике, вероятно, является фактором эволюции жизни на Земле. Ее орбита практически круглая; и скорость примерно равна скорости спиральных рукавов, что означает, что она проходит свозь них чрезвычайно редко. Это дает Земле длительные периоды межзвездной стабильности для развития жизни, так как спиральные рукава обладают значительной концентрацией потенциально опасных сверхновых. Солнечная система также находится на значительном расстоянии от переполненных звездами окрестностей галактического центра. Около центра, гравитационные воздействия соседних звезд могли бы возмутить объекты облака Оорта и направить множество комет во внутреннюю Солнечную систему, вызвав столкновения с катастрафическими последствиями для жизни на Земле. Интенсивное излучение галактического центра также могло повлиять на развитие высокоорганизованной жизни. Некоторые ученые выдвигают гипотезу, что возможно даже в текущем положении Солнечной системы, недавные сверхновые неблагоприятно воздействовали на жизнь в прошедшие в 35 000 лет, выбрасывая части звездных ядер к Солнцу в виде частиц радиационной пыли и больших кометоподобных объектов. 
  Непосредственная галактическая окрестность Солнечной системы известна как Местное межзвездное облако. Это более плотный участок области  разреженного газа или Местный пузырь – полости в межзвездной среде протяженностью примерно 300 световых лет, имеющей форму песочных часов. Пузырь заполнен высокотемпературной плазмой; это предполагает, что пузырь образовался в результате взрыва нескольких недавних сверхновых. Относительно немного звезд в пределах 10 световых лет от Солнца. Ближайшей является тройная звездная система Альфа Центавра , на отдалении примерно 4,3 св. лет. Альфа Центавра А и В – тесная двойная система близких по характеристикам Солнцу звезд, в то время как маленький красный карлик Альфа Центавра С (также известный как Проксима Центавра) обращается вокруг этой пары на расстоянии 0,2 св. лет. Следующими ближайшими звездами являются красные карлики звезда Барнарда (5,9 св. лет), Вольф 359 (7,8 св. лет) и Лаланд 21185 (8,3 св. лет). Крупнейшая звезда в пределах 10 св. лет – Сириус, яркая звезда главной последовательности с массой примерно в две массы Солнца и компаньоном, белым карликом под названием Сириус В. Сириус находится на расстоянии 8,6 св. лет. Оставшиеся системы в пределах 10 св. лет – двойная система красных карликов Лейтен 726-8 (8,7 св. лет) и одиночный красный карлик Росс 154 (9,7 св. лет). Ближайшая одиночная сходная Солнцу звезда – Тау Кита, находится на расстоянии 11,9 св. лет. Обладает примерно 80% массы Солнца, но только 60% ее яркости. Ближайшая известная экзопланета находится в наиболее близкой к нам звездной системе Альфа Центавра, находящейся на расстоянии 4,3 св. лет. Единственная подтвержденная планета в системе – Альфа Центавра В b, с массой примерно в 1,1 массы Земли и периодом обращения всего в 3,2 дня.  
 
 
Литература: 
1) Энциклопедия для детей. Том 8. Астрономия – Аванта+, 2004. 
2) Астрономия: Учебник для 11 кл. общеобразоват. учреждений. Е. П. Левитан. 9 изд. М: Просвещение, 2004. 
3)  Я познаю мир. Космос. Гонтарук Т. И. М: АСТ, Хранитель, 2008.  
 
Ссылки: 
1) www.wikipedia.ru 
2) www. kosmonews.ru 
3) www. krugosvet.ru 
4) www.astronet.ru