Внешняя область Солнечной системы

Внешняя область Солнечной системы является местом нахождения газовых гигантов и их спутников, а также транснептуновых объектов, астероидно-кометно-газовых пояса Койпера, Рассеянного диска и облака Оорта.

Орбиты многих короткопериодических комет, а также астероидов-кентавров, также проходят в этой области. Твёрдые объекты этой области из-за их большего расстояния от Солнца, а значит, гораздо более низкой температуры, содержат льды воды, аммиака и метана.

Есть гипотезы о существовании во внешней области планеты Тюхе и, возможно, каких-либо других «Планет X», а также звезды-спутника Солнца Немезиды.

Планеты-гиганты

Планеты-гиганты. Слева направо: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун (размеры в масштабе, межпланетные расстояния — нет)

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 бо́льшим содержанием льда в их составе. Некоторые астрономы из-за этого классифицируют их в собственной категории — «ледяные гиганты». У всех четырёх планет-гигантов имеются кольца, хотя только кольцевая система Сатурна легко наблюдается с Земли.

Юпитер

Юпитер обладает массой в 318 раз больше земной, и в 2,5 раза массивнее всех остальных планет, вместе взятых. 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 Юпитера имеется 79 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, превосходит по размеру Меркурий.

Сатурн

Сатурн, известный своей обширной системой колец, имеет несколько схожие с Юпитером структуру атмосферы и магнитосферы.

Хотя объём Сатурна составляет 60 % юпитерианского, масса (95 масс Земли) — меньше трети юпитерианской; таким образом, Сатурн — наименее плотная планета Солнечной системы (его средняя плотность меньше плотности воды и даже бензина).

У Сатурна имеется 82 подтверждённых 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

Уран с массой в 14 раз больше, чем у Земли, является самой лёгкой из планет-гигантов. Уникальным среди других планет его делает то, что он вращается «лёжа на боку»: плоскость экватора Урана наклонена к плоскости его орбиты примерно на 98°.

Если другие планеты можно сравнить с вращающимися волчками, то Уран больше похож на катящийся шар. Он имеет намного более холодное ядро, чем другие газовые гиганты, и излучает в космос очень мало тепла.

У Урана открыты 27 спутников; крупнейшие — Титания, Оберон, Умбриэль, Ариэль и Миранда.

Нептун

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 14 известных спутников. Крупнейший — Тритон, является геологически активным, 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.

Девятая планета

20 января 2016 года астрономы из Калифорнийского технологического института Майкл Браун и Константин Батыгин объявили о возможной девятой планете на окраине Солнечной системы, за пределами орбиты Плутона.

Планета примерно в десять раз массивнее, чем Земля, удалена от Солнца примерно в 20 раз дальше, чем Нептун (90 миллиардов километров), и делает оборот вокруг Солнца за 10 000—20 000 лет.

По мнению Майкла Брауна, вероятность того, что эта планета реально существует, «возможно, 90 %». Пока учёные называют эту гипотетическую планету просто «Девятая планета» (Planet Nine).

Кометы

Кометы — малые тела Солнечной системы, обычно размером всего в несколько километров, состоящие 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, её ледяная поверхность начинает испаряться и ионизироваться, создавая кому — длинное облако из газа и пыли, часто видимое с Земли невооружённым 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, таких как комета Хейла — Боппа, считается облако Оорта.

Многие семейства комет, такие как Околосолнечные кометы Крейца, 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 уже испарилась, часто классифицируют как астероиды.

Кентавры

Кентавры — ледяные кометоподобные объекты с большой полуосью орбиты, 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 (95P), из-за того что по мере приближения к Солнцу у него возникает кома, как и у комет.

Транснептуновые объекты

Пространство за Нептуном, или «регион транснептуновых объектов», всё ещё в значительной степени не исследовано.

Предположительно, оно содержит только малые тела, состоящие главным образом из камней и льда. Этот регион иногда также включают во «внешнюю Солнечную систему», хотя чаще этот термин используют, чтобы обозначать пространство за поясом астероидов и до орбиты Нептуна.

Пояс Койпера

Пояс Койпера — область реликтов времён образования Солнечной системы, является большим поясом осколков, подобным поясу астероидов, но состоит в основном изо льда.

Простирается между 30 и 55 а.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 больше 50 км, но полная масса пояса равна только одной десятой или даже одной сотой массы Земли.

Многие объекты пояса обладают множественными спутниками, и у большинства объектов орбиты располагаются вне плоскости эклиптики.

Пояс Койпера может быть примерно разделён на «классические» и резонансные объекты (главным образом плутино).

Резонансные объекты находятся в орбитальном резонансе с Нептуном (например, совершая два оборота на каждые три оборота Нептуна, или один на каждые два).

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 — (15760) 1992 QB1 («QB1» произносится как «кью-би-ван»); и имеют близкие к круговым орбиты с малым углом наклона к эклиптике.

Плутон

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 градусов 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, Кербер и Стикс — обращаются вокруг Плутона и Харона.

Плутон находится с Нептуном в орбитальном резонансе 3:2 — на каждые три оборота Нептуна вокруг Солнца приходится два оборота Плутона, весь цикл занимает 500 лет. Объекты пояса Койпера, чьи орбиты обладают таким же резонансом, называют плутино.

Farout (Далёкий)

Farout (Далёкий) — транснептуновый объект, расположенный на расстоянии 120 а.е. от Солнца.

Открыт в ноябре 2018 года американскими астрономами под руководством доктора Скотта Шеппарда из Научного института Карнеги.

Является самым дальним объектом солнечной системы: это уже не пояс Койпера, а так называемая область рассеянного диска. Farout намного меньше Плутона: его диаметр — около 500 км.

Обладает достаточной массой, чтобы сила гравитации придала объекту сферическую форму. Все это позволяет претендовать Далёкому на звание карликовой планеты.

Хаумеа

Хаумеа — карликовая планета. Имеет сильно вытянутую форму и период вращения вокруг своей оси около 4 часов.

Два спутника и ещё по крайней мере восемь транснептуновых объектов являются частью семейства Хаумеа, которое сформировалась миллиарды лет назад из ледяных осколков, после того как большое столкновение разрушило ледяную мантию Хаумеа. Орбита карликовой планеты обладает большим наклонением — 28°.

Макемаке

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. Крупнейший из известных классических объектов пояса Койпера (не находящихся в подтверждённом резонансе с Нептуном).

Имеет диаметр от 50 до 75 % диаметра Плутона, орбита наклонена на 29°, эксцентриситет около 0,16. У Макемаке открыт один спутник: S/2015 (136472).

Рассеянный диск

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 (SDO) имеют перигелий в пределах пояса Койпера, но их афелий может простираться до 150 а.е. от Солнца. Орбиты объектов также весьма наклонены к плоскости эклиптики и часто почти перпендикулярны ей.

Некоторые астрономы полагают, 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

Эрида (68 а.е. в среднем) — крупнейший известный объект рассеянного диска.

Так как её диаметр первоначально был оценён в 2400 км, то есть по крайней мере на 5 % больше, чем у Плутона, то её открытие породило споры о том, что именно следует называть планетой. Она является одной из крупнейших известных карликовых планет.

У Эриды имеется один спутник — Дисномия. Как и у Плутона, её орбита является чрезвычайно вытянутой, с перигелием 38,2 а.е. (примерное расстояние Плутона от Солнца) и афелием 97,6 а.е.; и орбита сильно (44,177°) наклонена к плоскости эклиптики.