Карликові планети та малі тіла Сонячної системи
У серпні 2006 р. на Асамблеї Міжнародного астрономічного союзу було прийнято нове визначення планети і вперше введено поняття «карликова планета».
Карликовими планетами вважають об’єкти, що обертаються навколо зорі та мають гідростатично рівноважну форму (кулясту) і не є супутниками планет.
До серпня 2006 р. Плутон, який у 1930 р. відкрив американський астроном Клайд Томбо (1906-1997), вважався дев’ятою планетою Сонячної системи.
Однак за динамічними та фізичними характеристиками він істотно відрізнявся від інших планет. У 1978 р. у Плутона було відкрито супутник — Харон. Його діаметр становить 1205 км, ледве більше за половину діаметра Плутона, а співвідношення мас становить 1 : 8. Деякі астрономи зараховували Харон до супутників, інші — систему Плутон-Харон вважали подвійною планетою.
Стало очевидним, що Плутон — лише один з найбільших відомих на цей час об’єктів поясу Койпера, принаймні один з об’єктів (Ерида) поясу є більшим тілом, ніж Плутон. На малюнку 2.34 показано порівняльні розміри Землі, Місяця та деяких карликових планет.
Пояс Койпера — це дископодібна область крижаних об’єктів за орбітою Нептуна, у мільярдах кілометрів від Сонця. Плутон та Ерида є найвідомішими із цих крижаних світів (там можуть бути ще сотні крижаних карликів). Пояс Койпера і хмара Оорта, що міститься ще далі, є «домом» для тіл, що обертаються навколо Сонця.
Джерард Койпер
Деякі карликові планети в межах поясу Койпера мають тонкі атмосфери, які руйнуються, коли їхні орбіти несуть їх на найдальшу відстань від Сонця. Кілька карликових планет у поясі Койпера мають крихітні супутники. Не існує відомих кілець навколо астероїдів у будь-якій ділянці простору. Пояс Койпера та хмару Оорта названо на честь астрономів:Джерарда Койпера (1905-1973) і Яна Оорта (1900-1992), які передбачили їхнє існування в 1950-х роках.
Планети і карликові планети — це два різних класи об’єктів Сонячної системи. Крім Плутона, карликовими планетами вважають Харон, «колишні» астероїди Цереру, Весту, Палладу, що містяться між орбітами Марса і Юпітера, і об’єкти поясу Койпера — Ериду, Седну та ін., що перебувають ще далі від Сонця, ніж Плутон.
Усі інші об’єкти, крім карликових планет, які обертаються навколо Сонця і не є супутниками, називають малими тілами Сонячної системи. До цього типу належить більшість астероїдів між Марсом і Юпітером, а також транснептунові об’єкти поясу Койпера, комети і всі інші тіла, що обертаються навколо Сонця.
Астероїд (мала планета) — мале тіло Сонячної системи, що має неправильну форму і перебуває на геліоцентричній орбіті.
До початку XX ст. було виявлено близько 500 астероїдів, діаметри яких становлять десятки кілометрів. У наш час в базі даних Центру малих планет налічується близько 100 млн об’єктів. У понад 600 тис. визначено орбіти, і їм надано сталий номер. Близько 18 тис. з них мають офіційно затверджені назви. Дослідники припускають, що в головному поясі астероїдів має бути від 1,1 до 1,9 млн об’єктів, що мають розмір понад 1 км у діаметрі.
Астероїди вважають залишками протопланетного диска, що утворився після формування Сонячної системи. Сумарна маса оцінюється лише як 0,1 маси Землі. Нові астероїди відкривають щороку. Значна частина (98 %) астероїдів рухається в площинах, близьких до екліптики, по орбітах з малим ексцентриситетом, розташовуючись між орбітами Марса і Юпітера на відстані 2,24,5 а. о. від Сонця. Навколо Сонця астероїди рухаються в той самий бік, що й планети. Область простору між орбітами Марса і Юпітера, де перебуває більшість астероїдів, називають головним поясом астероїдів (мал. 2.35).
Нині у Сонячній системі на відстані, що не перевищує 100 а. о., перебуває близько 1 млн малих тіл розмірами до 1 км. Орбіти астероїдів збільшують свій ексцентриситет до 0,8 через гравітаційні сили з боку планет-гігантів. Через це деякі астероїди проникають усередину орбіт Марса, Землі і навіть Меркурія. Такі небесні тіла можуть зіштовхуватися із Землею не рідше ніж раз на 20 млн років. Існує не менше ніж 200 тис. астероїдів діаметром від 100 м, орбіти яких можуть перетинати орбіту Землі. Імовірність зіткнення з таким тілом — приблизно 1 раз на 5 тис. років, при цьому на Землі утвориться кратер діаметром близько 1 км.
Найвідоміші астероїди: Паллада, Юнона, Веста, Ерос, Амур, Гідальго, Ікар.
Уцілілий від повного руйнування залишок метеоритного тіла падає на поверхню Землі. Це і є метеорит. Метеорити є уламками небесних тіл Сонячної системи. Метеоритне тіло, що має величезну початкову масу десятки й сотні тисяч тонн, проходить усю товщу атмосфери, зберігаючи космічну швидкість — кілька кілометрів за секунду. У результаті удару відбувається вибух, і утворюється метеоритний кратер. Він може мати розміри від кількох метрів до 100 км. Найвідоміший Арізонський кратер діаметром 1200 м, глибиною 180 м і висотою вала близько 50 м (мал. 2.37). Можливо, він з’явився 30 тис. років тому. Сьогодні виявлено понад 180 астроблем — зоряних ран (як їх образно називають учені), які знаходяться на всіх земних континентах. На території України, поблизу Вінниці, є зоряна рана, яка має назву Іллінецька астроблема. Після падіння метеорита, що сталося кілька мільйонів років тому, утворився гігантський кратер діаметром 5 км.
За всю історію людства спостерігалося близько 3500 комет. Зареєстровано в каталогах близько 1000 таких малих тіл Сонячної системи й визначено елементи їхніх орбіт. Майже всі комети рухаються по витягнутих орбітах з ексцентриситетом, близьким до одиниці. Комети поділяються на короткоперіодичні (з періодом обертання менше ніж 200 років) і довгоперіодичні. Першу періодичну комету виявив англійський астроном Едмунд Галлей (1656-1742).
Він обчислив орбіти 24 яскравих комет. Аналізуючи свій кометний каталог, Галлей помітив подібність елементів орбіт комет 1531, 1607 й 1682 років і припустив, що це послідовне повернення тієї самої комети, що рухається по сильно витягнутій еліптичній орбіті з періодом майже 76 років. Відповідно до пророкування Галлея її виявили в 1758 р. За цією кометою закріпилася назва комета Галлея (мал. 2.40). Вона рухається по орбіті з більшою піввіссю a = 17,94 а. о. у напрямку, протилежному до руху Землі. У будові комети виділяють такі елементи (мал. 2.39): ядро, кома, голова і хвіст.
Ядро комети — це невелике тверде крижане тіло, що включає тугоплавкі частинки та органічні сполуки. До 80 % ядра комети складається з водяного льоду, а також із замерзлого вуглекислого газу, чадного газу, метану, аміаку та вкраплених у лід металевих частинок. Є в кометних льодах і більш складні речовини, аж до амінокислот. За результатами досліджень, виконаних космічними апаратами, наприклад, ядро комети Галлея є монолітним тілом неправильної форми розмірами 16 х 8 км, масою 3 · 1014 кг і малою густиною близько 600 кг/м3.
При наближенні до Сонця (на відстані кількох а. о.) у комети утворюється голова. Вона виникає в результаті нагрівання ядра, випаровування і виділення з його поверхні газів і пилу. Видимі діаметри голів комет з наближенням до Сонця сягають розмірів 104-106 км. Під дією тиску сонячного випромінювання на гази, що оточують голову комети, утворюється хвіст. Хвости яскравих комет тягнуться на сотні мільйонів кілометрів. Наприклад, хвіст комети Хякутаке (комета С/1996 В2 (Hyakutake) — довгоперіодична комета, яку відкрив у 1996 р. японський астроном-аматор Юдзі Хякутаке) тягнеться приблизно на 300 млн км. Густина частинок у хвостах комет дуже мала, її можна порівняти з міжпланетним середовищем.