Чем отличаются планеты от карликовых планет

Как были открыты карликовые планеты - Чем планеты отличаются от карликовых планет - Сколько карликовых планет в Солнечной системе - Космические тела напоминающие карликовые планеты

В 1801 году астроном Джузеппе Пиацци открыл Цереру – самый большой объект пояса астероидов Солнечной системы. А в 1930 году Клайд Томбо открыл Плутон – планету, находящуюся так далеко от Солнца, что свет нашей звезды летит туда 5,5 часов. Между этими двумя открытиями, на первый взгляд не было ничего общего, но это только на первый взгляд.

Церера долгое время числилась астероидом – пускай очень крупным (диаметр 962 км по экватору), круглым по форме и состоящем в большей части из льда и камня. Плутон же числился планетой – пускай и очень маленькой (диаметр 2376,6 км) и также состоящей преимущественно из льда и камня. Получалась своеобразная “странная парочка” Солнечной системы: “условный” астероид и “условная” планета.

Церера и Плутон – первые открытые планеты Солнечной системы

Но в конце 20-го века последовала череда открытий: за орбитой Нептуна, ещё дальше Плутона была найдены другие крупные объекты: Эрида, Макемаке, Хаумеа, Седна… Все они имели размер примерно укладывающийся в “вилку” между размерами Плутона и Цереры (т.е. слишком велики для астероидов, но недостаточно велики для планет), имели схожий состав и вообще, слишком много общего между собой.

У астрономов был выбор:

• либо серьезно расширить “население” Солнечной системы и считать вновь открытые тела планетами (тогда к планетам стоило бы отнести и Цереру, для справедливости).
• либо ввести более строгое определение понятию “планета” и отнести Плутон, Цереру и прочие схожие с ними небесные тела к новому классу небесных тел, занимающего промежуточное положение между астероидами и планетами: карликовым планетам.

В итоге, в августе 2006 г. XXVI Генеральная ассамблея Международного астрономического союза (MAC) приняла две резолюции, вводящие уточненное понятие того, что стоит считать планетой.

Согласно введенному определению, планета Солнечной системы — это небесное тело, которое:

1. Обращается вокруг Солнца.
2. Имеет сферическую или близкую к сферической форму.
3. Сумело очистило окрестности своей орбиты от космического мусора.

Небесные тела схожие с планетами, но не отвечающие одному из указанных требований, могли считаться не более, чем карликовыми планетами. При этом, стоит обратить внимание на одну деталь: определение принятое МАС касается лишь объектов Солнечной системы и  не касается планет и других небесных тел, обращающихся вокруг других звезд, то есть экзопланет.

Первоначально в определении МАС был и 4-ый пункт: небесное тело не должно быть звездой или быть настолько большим, что в нем могут вспыхнуть термоядерные реакции. Понятное дело, что при соблюдении этого условия планеты имели бы верхний предел массы: при слишком большой массе плотность и температура вещества в ядре небесного тела могут оказаться столь высокими, что начнется реакция термоядерного синтеза и мы получим уже не планету, а самую настоящую звезду.

Однако 4-ое требование посчитали избыточным – речь ведь шла исключительно о планетах Солнечной системы, а в ней как известно, существует единственная звезда — Солнце.

Итак, рассмотрим подробнее чем же планеты отличаются от карликовых планет?

Чем планеты отличаются от карликовых планет

Требование 1: Планета обращается вокруг Солнца

Очевидное, казалось бы требование, введено для того, чтобы отличить планету от спутника планеты. В Солнечной системе есть спутники планет, которые по своим физическим характеристикам близки к планетам земной группы: обладают сходными размерами, массами и судя по всему сходным внутренним строением, а, например, спутник Сатурна Титан не только не уступает размером “классической” планете Меркурий, но в отличие от него, даже обладает плотной атмосферой.

Тем не менее эти объекты не могут считаться планетами, поскольку сами движутся вокруг планет, а не вокруг Солнца.

Сравнение спутников – Титана и Ганимеда с Меркурием

Требование 2: Планета имеет сферическую или близкую к сферической форму

Далеко не каждое небесное тело может принять форму близкую к сферической – для этого оно должно обладать весьма солидной массой, необходимой для того, чтобы преодолеть предел пластичности горных пород. Подобно тому, как сила поверхностного натяжения превращает каплю воды в невесомости в сферу, гравитация массивного небесного тела должна превысить твердотельные силы, в результате тело должно принять гидростатически равновесную форму. Как и в примере с каплей воды, эта форма будет близкой к сферической.

Таким образом, второе требование МАС устанавливает нижний предел массы для планет – ведь для выполнения описанного выше условия, масса небесного тела должна составлять не менее 5 х 10²⁰ кг, что дает примерный минимальный диаметр этого тела, равный примерно 800 км.

Это требование отделяет планеты от астероидов, чьи массы недостаточны, чтобы гравитация придала им сферическую форму. Известны астероиды самых разнообразных неправильных форм.

Требование 3: Планета должна суметь очистить свою орбиту

В зарубежной литературе есть специальный термин с весьма говорящим названием: орбитальное доминирование. Применимо к нашим правилам, планетой может быть только такое небесное тело, что представляет собой доминирующую массу на своей орбите и в её окрестностях.

Все достаточно крупные или сравнимые по массе с этой планетой небесные тела на близких орбитах, должны либо упасть под действием гравитации на планету, увеличив ее размеры, либо оказаться выброшенными из этой области пространства за счет гравитационных возмущений.  Другими словами, планета должна обладать минимальной достаточной массой, чтобы очистить окрестности своей орбиты от сходных по массе объектов.

Вокруг “настоящей” планеты, таким образом, неминуемо будет сформирована достаточно широкая зона полностью свободная от более-менее самостоятельных, двигающихся по независимой орбите объектов. Разница в массе между самыми маленькими планетами Солнечной системы и самыми крупными карликовыми планетами составляет примерно 5 порядков, примерно также отличается их зона орбитального доминирования.

***

В результате, в соответствии с определением в Солнечной системе имеются 8 “настоящих” планет: это планеты земной группы — Меркурий, Венера, Земля и Марс, а также планеты-гиганты — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

Сколько карликовых планет в Солнечной системе?

К сожалению, сейчас точное количество карликовых планет в Солнечной системе неизвестно. Даже более того – хотя список наиболее массивных карликовых планет включает уже десяток наименований, мы до сих пор не можем сказать что-то определенное про большинство из них.

Более-менее точно можно что-то утверждать только относительно “старых”карликовых планет – Цереры и Плутона, для которых подтверждена, в том числе и их форма близкая к сферической. О той же Эриде, которая, к слову – массивнее, чем Плутон, мы не можем сказать вообще, практически ничего. Что говорить об карликовых планетах уступающих в размерах Эриде, Церере и Плутону. Далее, в порядке обнаружения, я перечислю основные известные на данный момент карликовые планеты.

Сравнение размеров крупнейших карликовых планет (Плутон, Эрида, Церера, Макемаке, Хаумеа) с Землей

Церера – открыта 1 января 1801 года, о чем официально заявлено 24 января 1801 года. В течение полувека с момента открытия считалась полноценной планетой, хотя и мелковатой размером. Затем была переквалифицировали в астероид. Ну да, хотя и очень крупный. Переквалифицирована в карликовую планету 24 августа 2006 года. Диаметр: 962 км.

Плутон  – открыт 18 февраля 1930 года, заявлено об открытии 13 марта 1930 г. На протяжении 76 лет считался полноценной планетой, но 24 августа 2006 г. “понижен” в ранге до карликовой планеты. Имеет пять известных лун. Диаметр: 2374 км.

Эрида (2003 UB313) – обнаружена 5 января 2005 года, заявлено об открытии 29 июля 2005 г. В течение года в СМИ не раз называлась “десятой планетой”. Считается карликовой планетой с 24 августа 2006 года, имя “Эрида” присвоено 13 сентября того же года. Имеет один спутник. Диаметр: ~2300 км.

Также 2 небесных тела относительно крупного размера также причислены к карликовым планетам, хотя на счет их строения есть вопросы и поныне:

Хаумеа  (2003 EL61) – обнаружен 28 декабря 2004 года, заявлено об открытии 27 июля 2005 года. Назван карликовой планетой 17 сентября 2008 года. Имеет два спутника. Диаметр: ~1720 км.

Макемаке (2005 FY9) – обнаружен 31 марта 2005 года, заявлено об открытии 29 июля 2005 года.Назван карликовой планетой 11 июля 2008 года. Известно об одном спутнике. Диаметр: ~1400 км.

Ещё 4 небесных тела подходят под критерии карликовых планет, хотя доля здравого сомнения все равно остается:

Квавар (2002 LM60) – обнаружен 5 июня 2002 года, заявлено об открытии 7 октября того же года. Известно об одном спутнике. Диаметр: 1110 км.

Седна (2003 VB12) – обнаружена 14 ноября 2003 года, заявлено об открытии 15 марта 2004 года. Диаметр: ~1050 км.

Орк (2004 DW) – обнаружен 17 февраля 2004 года, заявлено об открытии  19 февраля. Известно об одном спутнике. Диаметр: ~950 км.

Гун-гун (2007) – обнаружен 17 июля 2007 года, заявлено об открытии в январе 2009 года. Признан карликовой планетой в мае 2016 года. Известно об одном спутнике. Диаметр: ~1500 км.

Сложности с определением количества карликовых планет, в основном возникают от того, что мы не можем подробно исследовать наиболее далекие из них. Исследователи полагают, что в поясе Койпера тел сравнимых по размером с Макемаке может оказаться около 200.

Сейчас ученые при определении статуса карликовых планет могут ориентироваться в основном только на размер небесного тела, однако даже тела одного размера могут оказаться совершенно разными по внутреннему строению. Представьте 3 тела диаметром 1000 км, пускай одно из них будет похоже на Плутон и состоит из камня и льда, второе имеет ледяное ядро и пористую как губка структуру, а третье имеет твердое каменное (или металлическое) ядро.

Разница в массе у них будет колоссальной – “твердый” планетоид даже с относительно небольшим размером сможет в какой-то степени очистить свою орбиту как планета, в то время как “рыхлый” будет просто беспорядочной массой льда, который даже к карликовым планетам отнести сложно.

По этой причине количество небесных тел со статусом “потенциальный кандидат” значительно больше, чем тех, которым статус карликовой планеты присвоен официально и даже в их случае статус этот нуждается в дополнительной проверке и может быть пересмотрен со временем.

Орбита карликовой планеты Эрида – далеко, куда дальше Плутона. А прочие «карлики» ведь ещё дальше!

Космические тела напоминающие карликовые планеты

В правиле с карликовыми планетами есть ряд исключений, включающих космические объекты физически напоминающих карликовые планеты.

Бывшие карликовые планеты

Веста – второй по массе астероид в поясе астероидов, когда-то явно имел сферическую форму и мог претендовать на статус карликовой планеты. К сожалению, в результате столкновений с другими космическими телами (вот что значит не быть хозяином на свое орбите!), Веста утратила часть массы и первоначальную форму. Спутник Тритон больше Плутона или Эриды, и судя по всему раньше обращался вокруг Солнца по собственной орбите, пока не был захвачен силой притяжения Нептуна. Наконец, загадочная Тея, с которой столкнулась прото-Земля на заре своего существования – скорее всего была карликовой планетой “прикатившейся” из пояса Койпера.

Спутники планетарной массы

19 лун в Солнечной системе имеют сферическую форму, а 7 из них более массивны, чем Эрида или Плутон. Эти спутники фактически не отличаются от карликовых планет, но не подходят под определение МАС, потому что не вращаются вокруг Солнца. Для них даже изредка применяется особый термин: “планеты-спутники“, отдельно выделяющий их, наряду с классическими планетами и карликовыми планетами.

Плутон и Харон иногда рассматривают как двойную планету

Харон

Спутник Плутона – Харон, возможно не совсем правильно считать только спутником. Хотя сам он не считается карликовой планетой, т.к. не вращается вокруг Солнца, все же пара Плутон-Харон может рассматриваться как своеобразная двойная карликовая планета.

Александр Фролов, для сайта starcatalog.ru, компиляция на основе российских и зарубежных источников сети интернет, находящихся в открытом доступе