Подвійні планети. Подвійна планета

Наука

Минулого тижня надійшли повідомлення про те, що "непланета" Плутон пригріла біля себе ще один супутник. Новий об'єкт, що знаходиться на орбіті Плутона, був помічений за допомогою космічного телескопа Хаббл, і до чотирьох раніше відомих супутників додали ще один. Але чи справді до чотирьох?

Тепер виникли нові гіпотези. Наприклад, що насправді Плутон до цього мав не 4 супутники, а 3, які були виявлені тим же телескопом Хаббл за останні 7 років. Однак четвертий об'єкт, який отримав назву Харон, який був виявлений у 1978 році і який вважався супутником Плутона, сьогодні викликає сумніви. Цей об'єкт може бути сам собою планетою.

Маса Харона складає 12 відсотків маси Плутона. Це може здатися небагато, але, наприклад, маса Місяця становить лише 1 відсоток маси Землі. Інші супутники Плутона дуже малі порівняно з самим Плутоном.

Через таке ставлення мас Плутон і Харон як би вальсують навколо загальної центральної маси. Те саме відбувається і з Землею і Місяцем, проте центр тяжкості в даному випадку знаходиться всередині радіусу Землі. Якби сторонній спостерігач подивився на Місяць і Землю з боку, він, можливо, також припустив, що ці об'єкти схожі на подвійну планету.

Інші супутники Плутона, крім Харона, обертаються не зовсім на орбіті Плутона, а йдуть Кеплерівським орбітам, тобто обертаються навколо центру тяжіння, розташованого між Плутоном і Хароном. Плутон і Харон роблять повний оберт навколо один одного за 6,3 днів.

Таке явище спостерігається у системах подвійних зірок. У нашій галактиці приблизно половина зірок насправді є подвійними системами.Вважається, що вони утворилися завдяки фрагментації туманності, що розсіюється, частинки якої стали згущуватися, утворивши такі тіла, як зірки.

З 1993 року задокументовано десятки подвійних астероїдів. Вони могли сформуватися під час поділу тіл на фрагменти або в результаті зіткнень між різними космічними тілами. Чому ж неможливе існування подвійних планет? Популярна теорія свідчить, що Харон та інші супутники Плутона сформувалися через зіткнення його з іншою крижаною карликовою планетою.

Згідно з схожою теорією, сформувався супутник нашої планети – Місяць – приблизно 4,4 мільярда років тому, хоча нещодавно ця теорія була поставлена ​​під сумнів. Можливо, десь існують і інші подвійні планети, проте поки що жодна подібна система не була помічена.Ці системи можуть перебувати за межами уламкових поясів, таких як пояс астероїдів та пояс Койпера, де власне і був виявлений Плутон.

Тим не менш, астрономи не втрачають надії, що подвійні планети можуть існувати і що вони можуть жити. Взаємодія між такими світами могла б бути дуже цікавою. Про ймовірність того, що Плутон і Харон можуть бути подвійною системою планет, писали ще в 2006 році, проте цю гіпотезу якось зам'яли. До речі, голлівудські сценаристи вже взяли таку можливість на озброєння, у вересні виходить новий фантастичний фільм "Паралельні світи", що оповідає про події, що відбуваються на двох планетах, що притягнулися близько один до одного.

Повернемося до пари Земля-Луна і проілюструємо деякі їх взаємодії нижченаведеним малюнком. Для наочності всі масштаби на ньому порушені, а відстані, сили, швидкості, деталі і процеси, що розглядаються, багаторазово гіпертрофовані. Однак якісна сторона явищ, суть справи від цього не страждає.

Гіпотетичний спостерігач знаходиться на великій висоті, приблизно над північним полюсом Землі (блакитна куля зліва). Крапка О1 - це центр Землі, і проекція полюса (точніше, обох полюсів) на площину креслення. Жовта куля праворуч - Місяць.

*Примітка(Для любителів точності). Через нахил земної осі, спостерігачеві краще перебувати не над самим полюсом, а в будь-якій віддаленій точці перпендикуляра, встановленого з центру Землі по відношенню до площини орбіти Місяця (яка сама трохи, приблизно на 5 градусів, не збігається з площиною земної орбіти - екліптикою ). А ще точніше проведеного через точку ОЦМ (див. нижче), а не через сам центр Землі. Однак, жодне з цих трьох уточнень нічого не змінюєу аналізованому механізмі приловів (а лише ускладнює розуміння питання). Він ніяк не залежить від місцезнаходження (або самої наявності) спостерігача.

Обидва ці космічні тіла спільнообертаються (з періодичністю близько 29 днів) навколо їхнього загального центру мас ОЦМ, а він сам рухається т.зв. "орбіті Землі" навколо Сонця. (Через великий її радіус умовно показана відрізком прямої). Обертання і самої Землі навколо ОЦМ з місячним (майже місячним) циклом помічати якось не прийнято. Щоправда, до проблеми припливів це майже не стосується. (Але важлива справедливість).

Під впливом сили тяжіння Місяця земна куля (і розплавлені надра, і земна кора з океанами, і атмосфера) перетворюється на еліпсоїд, витягнутий у напрямку Місяця (позначений червоним кольором, ліворуч). Найближча до місяця точка земної поверхні 1 переміщається в позицію 2.

Зазначимо, що ця витягнутість у середньому становить менше одного метра. Велика різниця рівня води при морських припливах і відливах (у деяких місцях планети - понад 10 метрів) пояснюється значними океанськими масами води, зібраними з відстаней у тисячі кілометрів на відносно невеликі по площах мілководдям.

Праве (за кресленням) підвищення рівня Землі (т. 2) викликано безпосередньо силою тяжіння Місяця. Протилежне, ліве піднесення викликане, можливо, специфікою сил поверхневого натягу кулястого розплаву планети, який діє бокова сила. (Твердої впевненості у правильності такого пояснення автор не має). У разі товстого шару кори (або ядра, що повністю охололо) картина була б аналогічною вже за рахунок сил пружності твердих порід планети.

Інші інтерпретатори пояснюють ліве піднесення різницею сил тяжіння у різних місцях деформованої земної кулі. У напрямку, перпендикулярному лінії Земля-Місяць, у зоні відливу, діаметр Землі менший (через незмінність загального обсягу планети), отже, там сила тяжіння найбільша. А оскільки в середньому по Землі вона незмінна, значить, ліворуч – дещо менша. Саме тому там і утворюється ліве піднесення (Можливо, правильне саме це пояснення).

Так чи інакше, в реальному житті припливи і відливи на Землі чергуються через кожні 6 годин, так що картина еліпсоїда, витягнутого в обидва боки, не підлягає жодному сумніву.

Через порівняно швидке обертання Землі навколо своєї осі (лінійна швидкість руху поверхні поблизу екватора дорівнює приблизно 460 м/с), що накопичується в точці 2 вершина приливного піднесення (не важливо, води або суші!) постійно виноситься з цією швидкістю на схід, в точку 3. У точці 2 поверхня знову трохи піднімається силою тяжіння Місяця, але й ця піднесеність знову виноситься в точку 3. Таким чином, реальне положення вершини приливної височини, точка 3, завжди зміщена в напрямку обертання Землі на кут, що дорівнює приблизно 2 градусам (на малюнку позначений червоною дугою, що йде від т. 2 до т. 3).

Аналогічне припливне підвищення від дії сили тяжіння Землі є і на твердому Місяці. За розрахунковими даними точку 5 піднято над рівнем стандартної сфери Місяця (точка 4) на 13 метрів. Оскільки Місяць завжди повернуто до землі однією стороною, то положення т. 5 незмінне і для земного спостерігача, і для спостерігача, що знаходиться на Місяці. (Тобто це фіксована точка на карті видимої частини Місяця).

Сила тяжіння Місяця впливає як на всю Землю, а й, зокрема, на обидва приливні піднесення Землі. Оскільки ліве знаходиться суттєво, майже на 13000 км, далі, то головний вплив відбувається саме на праве піднесення, центр якого знаходиться в т. 3. (Це вплив переважна і вирішальна, тому далі розглядатимемо тільки його). Умовно воно позначене силою F1. Так як її напрямок не збігається з напрямком на центр Землі, воно діє на т. 3 таким чином, щоб повернути її в т. 2 (або хоча б ближче до неї).

Насправді цю роботу (у буквальному значенні слова!) робить сила, рівна F1, але протилежно їй спрямована і прикладена до т. 3. Ця сила має вертикальну (на кресленні!) складову (Fт), спрямовану від т.3 до т.2.

І ця складова конкретно і реально гальмує обертання Землі ! За рахунок цього тривалість земної доби щорічно збільшується на 2.10^(-5) сек. Начебто зовсім небагато. Але що буде, наприклад, за мільйон років? Доба збільшиться на 20 сек.

А за кілька мільярдів років?

Розробка уроків (конспекти уроків)

Середня загальна освіта

Лінія УМК Б. А. Воронцова-Вельяминова. Астрономія (11)

Увага! Адміністрація сайту сайт не несе відповідальності за зміст методичних розробок, а також за відповідність розробці ФГОС.

Мета уроку

Дослідити астрофізичні особливості системи Земля-Місяць.

Завдання уроку

• Визначити основні критерії для характеристики та порівняння планет; охарактеризувати Землю та Місяць відповідно до виділених критеріїв; порівняти Землю та Місяць за виділеними критеріями; обґрунтувати точку зору, згідно з якою система Земля-Місяць є подвійною планетою.

Види діяльності

Будувати логічні усні висловлювання; використовувати наукову теорію для пояснення астрофізичних характеристик планет Сонячної системи, що спостерігаються; висувати гіпотези; ставити цілі пізнавальної діяльності; планувати пізнавальну діяльність; аналізувати інформацію, подану у різних видах; працювати з текстом наукового змісту; виконувати логічні операції - порівняння, аналіз, узагальнення, серіацію; здійснювати рефлексію діяльності під час уроку.

Ключові поняття

Подвійна планета, реголіт, будова планет земної групи, кратери, місячні моря.

Дві планети подібного до земного розміру, які обертаються одна навколо іншої, можливо, існують біля далеких зірок, заявляють дослідники. Більшість планет у нашій системі мають власні супутники. Наші сусіди такі як Сатурн і Юпітер, наприклад, мають більш ніж сімдесятдесят супутників. Не дивлячись на це, ці супутники, як правило, набагато менше, ніж їх планети - Земля практично в чотири рази більше свого супутника і більш ніж у вісімдесят разів важче. Проте, існують і такі супутники, розміри яких можна порівняти з розмірами інших планет. Наприклад, Ганімед, найбільший супутник Юпітера, більший за Меркурій, і становить три чверті діаметра Марса. Крім того, в нашій рідній системі є супутники за своїми розмірами, які можна порівняти з розмірами їх власних планет. Найбільший супутник Плутона, Харон, складає близько половини діаметра свого карликового хазяїна. В результаті цього виникає досить цікаве питання, чи можуть у всесвіті існувати планети, які мають однаковий розмір, які зверталися б одна навколо іншої.

Подвійні зірки – зірки, що обертаються одна біля одної, досить поширене явище в нашому Чумацькому шляху. Більшість із цих подвійних систем, як відомо, навіть є екзопланети, які можна назвати світами з двома сонцями. Також у нашій Сонячній системі відомі подвійні астероїди. Тим не менш існування, подвійних планет, розміри яких могли б зрівнятися з земними, в даний час зустрічається тільки в фантастичних припущеннях. Щоб переконатися, що такі системи можливі, дослідники, з допомогою комп'ютерної програми, змоделювали два скелястих об'єкта, величиною із Землю, розташованих на невеликій за космічними мірками відстані. У своїй роботі дослідники змінювали масу, швидкість та траєкторії зближення планет. У результаті вченими було створено близько двох десятків моделей.

Незважаючи на це, ці моделі часто призводили до зіткнення планет, внаслідок чого вони з'єднувалися перетворюючись на одну велику за розмірами планету. Часом після зіткнення біля нової планети утворювався диск із матеріалів викинутих на орбіту, з яких потім формувався супутник. Також були отримані моделі в яких планети після ковзного зіткнення на великій швидкості, отримували невеликі пошкодження і просто відлітали в протилежні сторони, а часом навіть були викинуті за межі своєї зіркової системи. Проте приблизно в одній третині всіх моделей вдалося отримати подвійні планети. Ці подвійні планети звертаються досить близько одна до одної, вони видалені лише на відстань становить приблизно половину діаметра планет. З часом швидкість обертання навколо своєї осі в обох планет вирівнюється. Такі подвійні системи можуть існувати протягом багатьох мільярдів років, кажуть дослідники, якщо вони розташовуються на відстані хоча б 0,4 а.о. від своєї зірки, оскільки на такій відстані гравітація зірки не зможе порушити їхньої взаємодії.

а > > Подвійна планета

Подвійна планета– система з двох астрономічних тіл Сонячної системи. Читайте детальний опис, цікаві факти та дослідження: Плутон та Харон.

Подвійною планетою вважають бінарну систему, представлену парою небесних тіл, що підходять під визначення планети і мають необхідну масу, щоб перевершувати зірковий гравітаційний ефект.

На сьогоднішній момент Сонячна система офіційно не має в своєму розпорядженні подвійних планет. Одна з вимог свідчить, що небесні тіла повинні виконувати обертання навколо центру мас, розташованого над планетарною поверхнею.

Якщо уважно оглянути наш простір, то можна натрапити на безліч подвійних астероїдів, на кшталт (90) Антіопа чи парних представників поясу Койпера. Але були пропозиції розглянути деякі системи супутник-планета як подвійні. Так від ЄКА надійшла заявка щодо Землі та Місяця. А у 2006 році порушили питання щодо Плутона та Харона. Але обговорення ні до чого не спричинили.

Визначення Подвійної планети

З цього питання досі виникають суперечки. Що саме можна вважати подвійною планетою, а що буде супутником та планетою? Найчастіше, місяць значно поступається за масою, але випадок Землі та Плутона вибивається. Ставлення маси Місяця до Землі – 0.01230, а Харона і Плутона – 0.117 (в інших – 0.00025).

Є думка, що основний критерій базується на позиції системного барицентру. Якщо він не перебуває під поверхнею, можна вважати об'єкти подвійними. Тоді обидва виконують оберти навколо точки, розташованої у просторі. Якщо так, то Плутон і Харон – подвійна карликова планета, а Земля та Місяць – планета та супутник. Але Місяць постійно віддаляється і одного разу центр мас вийде з-під земної поверхні, а значить, через мільярди років їх можна вважати подвійною планетою. Але в ситуації з Плутон їх все одно не зробили офіційною подвійною планетою.

Серед критеріїв враховують також синхронність обертання та співвідношення мас. Якщо концентруватися лише на позиції баріцентру, то всі сонячні планети, крім Юпітера, будуть подвійними.

Плутон-Харон – подвійна планета?

Отже, Плутон і Харон підходять під критерії подвійної планети і це єдині кандидати у Сонячній системі. Понад те, з 1930-1978 гг. їх вважали єдиним об'єктом. Лише потім помітили періодичність і присутність двох тіл. Перші фото із двома об'єктами отримав телескоп Хаббл у 1990 році.

Дистанція між ними сягає 19570 км (у Місяця та Землі – 384400 км). У діаметрі карликова планета охоплює 2390 км, супутник – 1212 км. Це доводить, що за розмірами вони можна порівняти. До того ж баріцентр розташований поза Плутоном.

У 2006 році планувалося надати Харону статус планети. На цьому зборах також переглянули саме поняття планета. Плутон змістили до карликового різновиду, а отже вони не можуть бути подвійною планетою. Але це рішення ще можуть переглянути.