Под планетами обычно понимаются темные стационарные тела достаточно малой массы (менее 0,01 М?, М? – масса Солнца), при которой в недрах тела из-за низкой температуры не могут зажечься термоядерные источники энергии. Интервал масс от 0,01 до 0,08 М? соответствует так называемым коричневым карликам – объектам, у которых температура недр недостаточна для зажигания термоядерных реакций, но которые светятся за счет выделения энергии при гравитационном сжатии.
Рассмотрим свойства планет Солнечной системы. Она содержит девять планет, основные характеристики которых приведены в табл. 1.| Планеты | Большая полуось орбиты, а. е. |
Орбитальный период, годы |
Эксцентриситет е |
Радиус экваториальный, в радиусах Земли |
Масса, М Земли |
Средняя плотность, г/см3 |
Количество спутников |
Меркурий |
0,387 |
0,241 |
0,206 |
0,380 |
0,055 |
5,4 |
0 |
Венера |
0,723 |
0,615 |
0,007 |
0,950 |
0,815 |
5,2 |
0 |
Земля |
1,000 |
1,000 |
0,016 |
1,000 |
1,000 |
5,5 |
1 |
Марс |
1,523 |
1,881 |
0,093 |
0,532 |
0,108 |
3,95 |
2 |
Юпитер |
5,202 |
11,862 |
0,048 |
11,18 |
318 |
1,34 |
16 |
Сатурн |
9,539 |
29,458 |
0,056 |
9,42 |
95,1 |
0,70 |
17 |
Уран |
19,182 |
84,014 |
0,047 |
3,84 |
14,5 |
1,58 |
15 |
Нептун |
30,058 |
164,793 |
0,009 |
3,93 |
17,2 |
2,30 |
8 |
Плутон |
39,44 |
247,7 |
0,250 |
0,50 |
0,0017 |
0,7(?) |
1 |
Примечание. 1 астрономическая единица (а. е.) – среднее расстояние от Земли до Солнца, равна ? 150 млн. км, или 1,5 • 1013см; радиус Земли 6370 км, масса Земли равна 6 • 1027 г = 3 • 10?6 М?.
Из таблицы видно, что планеты так называемой земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс), ближайшие к Солнцу, отличаются сравнительно малой массой и высокой средней плотностью ~ 4–5 г/см3. За исключением Меркурия, планеты земной группы имеют атмосферы, состоящие из углекислого газа, азота, кислорода и других сравнительно тяжелых газов. В отличие от планет земной группы планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун), наиболее удаленные от Солнца, имеют большую массу (в десятки и сотни раз превышающую массу Земли), сравнительно низкую плотность (1–2 г/см3) и обладают мощными атмосферами, состоящими преимущественно из водорода (90%), гелия (10%) и других газов. Особняком стоит планета Плутон, которая, являясь самой удаленной от Солнца планетой, имеет сравнительно малую массу и большой эксцентриситет орбиты.
Эксцентриситеты орбит большинства планет Солнечной системы близки к нулю, е < 0,1, и лишь у орбит Меркурия и Плутона эксцентриситеты значительны: е ≃ 0,21–0,25.
Рассмотрим теперь, как будет выглядеть Солнечная система, если ее наблюдать с ближайших звезд. В сфере радиусом 5 парсек (16,3 светового года) находятся 53 звезды, из которых 40 – красные карлики низкой светимости. Если мы отнесем Солнечную систему на расстояние 5 парсек, тогда Солнце (карлик спектрального класса G2) будет выглядеть как звезда 4-й звездной величины, легко видимая невооруженным глазом, а наиболее крупная планета Юпитер будет расположена на расстоянии 1? от Солнца и будет в миллиард раз (то есть на 23 звездные величины) слабее Солнца, так как она светит лишь отраженным солнечным светом. Остальные планеты будут еще слабее. Разрешающая способность современных крупных наземных телескопов, в которых применяются адаптивные системы, компенсирующие атмосферные искажения, достигает 0,1. Разрешающая способность Космического телескопа им. Э. Хаббла с зеркалом диаметром 2,4 м лучше 0,1.
Поэтому принципиальных ограничений для прямого наблюдения наиболее крупных и удаленных от центральной звезды планет не существует. Нужно только сильно (в миллион раз) уменьшить рассеянный свет, порождаемый светом яркой центральной звезды в телескопе. Это очень трудная задача, поэтому для прямого наблюдения планет вокруг звезд должны применяться особые методы, включая космические эксперименты. Об этих методах мы расскажем в конце статьи. Ввиду исключительно большой трудности прямых наблюдений планет вокруг звезд астрономы до последнего времени использовали косвенные методы.
Первый метод обнаружения планет астрометрический. Планета и звезда обращаются вокруг общего центра масс. При массе планеты порядка массы Юпитера и орбитальном периоде около 12 лет амплитуда периодических отклонений близкой звезды от прямолинейной траектории, обусловленной собственным движением звезды в Галактике, должна составлять порядка (0,5–1) ? 10?3 секунды дуги. Эта величина слишком мала для того, чтобы быть уверенно зарегистрированной с поверхности Земли. Второй способ затменный. Ослабление света звезды при прохождении крупной планеты по ее диску может достигать около 1% (0,01 звездной величины). В случае затмения Солнца Юпитером продолжительность затмения составит около 27 часов, а период следования затмений – порядка 12 лет, при глубине затмений 0,01 звездной величины. Недавно таким затменным методом уже открыта планета около звезды HD209458.
Третий способ состоит в наблюдении эффектов гравитационного микролинзирования звезд темными телами гало Галактики (см. в этой связи статью А.М. Черепащука [5]).
Четвертый способ, который в последние годы уже привел к успеху , спектральный или, точнее говоря, доплеровский. Он основан на точном измерении доплеровских смещений линий в спектре обычной звезды или измерении времени прихода импульсов радиоизлучения у пульсара – нейтронной звезды. Точность обычных измерений лучевых скоростей звезд составляет порядка 1 км/с. Скорость орбитального движения Солнца вокруг общего с планетами центра масс составляет 13 м/с. В эту величину 12,5 м/с вносят гравитационные возмущения от Юпитера (период p = 12 лет) и 2,7 м/с – от Сатурна (p ? 29,5 лет). Вклад остальных планет меньше 1 м/с. Поэтому для поиска планет вокруг звезд доплеровским методом требуется увеличение точности измерений лучевых скоростей звезд до нескольких метров в секунду . В последние годы удалось довести точность измерения лучевых скоростей звезд спектральных классов G–K до 5 м/с. Точность определения доплеровских сдвигов импульсов радиоизлучения пульсаров достигает сантиметра в секунду . Все это позволило обнаружить присутствие темных спутников – планет около нейтронных и обычных звезд.
Источник: http://universe-news.ru
| Назад | Вверх |