Техника - молодёжи 2003-04, страница 16

ливаясь на начальной — кометной стадии развития вещества в протопланетном диске.

За орбитой Нептуна большие планеты не наблюдаются, до открытия пояса за-плутоновых тел она считалась пустой. Но в период планетообразования в диске не могло быть пустых мест. Если вихри-диски возникли в поясах от Солнца до Нептуна, то почему бы им не возникнуть и дальше, где скорости обращения не ниже 1 — 2 км/с⁹ За Нептуном могут находиться еще 4 — 5 газо-жидких планет, их массы должны уменьшаться к периферии системы с 13 до одной земной массы или мень-

Эволюция планетной системы: а) сжатие и уплотнение газопылевого облака; б) сжатие и разогрев Протосолнца, его раскрутка; в) раскрутка протопла-нетного диска, образование и рост протопланетных вихрей; г) рост планет, образование протолунных вихрей-дисков.

Вращение Солнца задало в диске направление обращения поясов и вращения вихрей-дисков вокруг оси Обращаясь по орбите в прямом направлении вихрь-диск по инерции закручивался вокруг оси в ту же сторону. Обратная закрутка могла бы стать либо результатом жестокого сцепления поясов и вихрей-дисков в них, что невозможно, так как эти объекты газообразные, либо вызваться трением внутреннего раскрученного пояса о внешний неподвижный и очень массивный.

Вначале Солнце раскручивало диск, а к концу формирования системы, когда центральный вихрь рассеялся, оно стало тормозящим препятствием в ее центре для внутренних частей диска.

Планетообразование происходит только в плотной газопылевой среде при больших скоростях обращения. Возникшие от гидродинамической неустойчивости вихри, закручивающие вещество поясов в спирали, создав момент вращения, приводят его к начальной стадии формирования планет Затем начинается гравитационное сжатие протопланет уже без вихревого закручивания. По мере раскрутки диска вихри распространяются на все более удаленные пояса.

Плотная газопылевая среда, гравитация, турбулентность и гидродинамические процессы в ней выполняют одновременно и строительную, и цементирующую функции для вещества формирующихся планет

РАСПОЛОЖЕНИЕ И МАССЫ ПЛАНЕТ напрямую зависят от структуры и плотности протопланетного диска. В его наиболее плотной и быстро вращающейся центральной части возникли Солнце Юпитер, Сатурн, а так как скорости и плотность частей системы постепенно убывают к ее краю, то в удаленных поясах за орбитой Сатурна появились лишь планеты не крупнее Урана и Нептуна Аномально малые размеры планет земной группы (Венера, Земля и Марс) объясняются тем, что солнечное излучение испарило газ из внутренней зоны до пояса астероидов

Если диск вращается быстро, планеты

могут образовываться на больших расстояниях от центра, а если медленно — только вблизи звезды. При малой плотности и малых скоростях обращения вместо планет-гигантов образовалось бы множество малых планет типа Меркурия, Цереры или Плутона. А при больших скоростях или большей плотности диска в его внутренней части могли бы образоваться планеты типа Юпитера или даже звезда-спутник — в случае объединения нескольких поясов. Возможно, вначале Венера, Земля и Марс имели небольшие газо-жидкие оболочки, не более девяти земных масс, которые затем были сдуты

СКОРОСТИ ОБРАЩЕНИЯ. Все тела в Солнечной системе имеют свои скорости обращения. Для Венеры это 35 км/с, для Плутона — 4 8 км/с, а для дальних комет -ных поясов — сотни метров в секунду. Выходит, что для образования планет скорости обращения поясов диска должны превышать 1 км/с: при меньших скоростях образование планет или невозможно или затягивается до бесконечности, останав-

ше. Возможно как плавное уменьшение масс планет за Нептуном, так и резкое; при этом за Нептуном вместо больших планет сразу начинается пояс Койпера.

На каких расстояниях могут располагаться гипотетические занептуновые планеты?

Для определения этих расстояний можно удваивать периоды обращения или воспользоваться правилом Тициуса — Бо-дэ. Период Нептуна — 160 лет, удвоив его. мы получим период следующей планеты — 330 лет, затем — 660, 1320, 2640 и 5280 лет. Если известен период обращения расстояния до планеты вычисляются по формуле Кеплера. Но периоды обращения увеличиваются не точно вдвое, а приблизительно. Из-за такого разброса эти значения несколько усреднены, но ясно: за орбитой Нептуна внутри круга радиусом в 500 а.е может располагаться не более пяти планетных орбит.

СЧИТАТЬ ЛИ МЕРКУРИЙ И ПЛУТОН ПЛАНЕТАМИ? Ведь они не укладываются в схему планетных расстояний.

Т Е X НИКА-МОЛОДЕЖИ 4 ' 2 0 0 3

14