Мир вокруг нас

Этэрнус

Системы планеты и её спутников, по многим свойствам — отличаются от планетных и звёздных систем. Так, в отличие от планетных систем, планета, расположенная в центре системы планета-спутники — непрерывно остывает, со времени своего образования, и излучает всё меньше света (и тепла) для планет-спутников, в то время как звёзды (за исключением коричневых карликов), со временем — излучают всё больше энергии: Так, Солнце, согласно расчётам [136], со времени своего образования — постепенно увеличивает светимость, и в современную эпоху светит уже примерно на треть ярче, чем вначале (рост светимости — продолжится и далее, и станет много более резким с приближением к фазе красного гиганта (примерно через 5 млрд лет [137])).

Впрочем, доминирующим источником энергии, получаемой от центральной планеты, планетой-спутником — часто может служить не излучение, а гравитационный (т. н. приливной)

разогрев недр, из-за воздействия гравитации центральной планеты, и взаимодействия с гравитационными полями соседних планет-спутников. Известный пример в Солнечной системе — вулканизм спутника Юпитера, Ио, — самый сильный среди всех известных планет, обусловленный, прежде всего, гравитационным разогревом за счёт этих приливных сил, см. рис. 277 и 278. Подобное влияние, в значимой степени, испытывают и многие другие крупные спутники планет-газовых гигантов, в Солнечной системе. Это служит основой явлений в среде этих планет-спутников (вулканизм Ио, возможный подповерхностный океан Европы, Энцелада, и т. п.), а также является предпосылкой для возможности существования жизни (которая, как уже говорилось, требует постоянного притока энергии).

Рис. 277 ^[XXXII]. Фотография спутника Юпитера, Ио (примечание: на врезках — увеличены вулканические шлейфы)

Рис. 278 ^[XXXIII]. Поток лавы на Ио (в ИК-свете)

Далее: Системы планеты и её спутников также различаются друг от друга, подобно планетарным (звёздным) системам, и могут быть подвергнуты классификации — по насыщенности, характеру составляющих их, тел, кратности (например, система Земля-Луна может определяться как т. н. двойная планета), и многим другим свойствам. Планеты с кольцами, а также системы, типа Марс-Фобос-Деймос (Фобос и Деймос — не являются планетами) — могут рассматриваться как объекты уровня систем планеты и её спутников, с некоторыми пропущенными уровнями вещества (т. к. эти системы тоже располагаются выше уровня планет и звёзд, и при этом тоже являются сильными системами).

Далее: В современности, накоплено довольно большое число наблюдений, касающихся эволюции планетных и звёздных систем, и (косвенно) систем планеты и её спутников, в окружающем Мире. Рассмотрим эти процессы, подробнее:

Эволюция планетных и звёздных систем и систем планета-спутники

Планетарные и звёздные системы, как известно — формируются при гравитационном сжатии (коллапсе) гигантского межзвёздного облака газа (и пыли). При этом, планетарные и звёздные системы, как правило — не рождаются поодиночке, т. к. сжатие облака (или его части), приводит, сперва — к его фрагментации на более малые участки (т. н. глобулы), сжимающиеся, далее, независимо друг от друга, и дающие начало планетным и звёздным системам. Т. о. формируется, одновременно, как правило, от сотен до тысяч [138], планетных и звёздных систем, объединённых (при рождении) в т. н. рассеянное звёздное скопление (слабую систему) или звёздную ассоциацию (состоящую из практически несвязанных звёзд).

Межзвёздное облако, дающее начало рассеянному звёздному скоплению (или ассоциации), простирается, как правило, на расстояния многих световых лет, и имеет достаточно высокую начальную плотность (из-за которой, значительная часть атомов водорода — соединены в нём в молекулы H₂, поэтому это облако также называется молекулярным облаком). В отличие от менее плотных облаков, в молекулярном облаке, напряжённость собственного гравитационного поля — оказывается достаточна, чтобы спонтанно или / и под действием внешних факторов (например, взрыва сверхновой вблизи облака), равновесие между гравитацией и внутренним давлением — могло нарушиться, приводя к гравитационному сжатию облака (или его части). Происходящая, в процессе сжатия, фрагментация облака — ведёт, как уже говорилось, к формированию глобул, видимых, сперва, как тёмные области на фоне остального облака, см. рис. 279.

Рис. 279 ^[XXXIV]. Глобулы

на фоне (в составе) межзвёздного облака

В процессе дальнейшего сжатия, в глобуле происходит разделение вещества на аккреционный диск, вокруг формирующегося центрального объекта — протозвезды (= будущей звезды), см. рис. 280 и 281.

Рис. 280 ^[XXXV]. Полярные джеты протозвезды HH-34 (направленные в противоположные стороны) — свидетельствуют о наличии аккреционного диска вокруг неё (объект Хербига-Аро)

Рис. 281 ^[XXXVI]

Благодаря начинающимся термоядерным реакциям (горению дейтерия), центральный объект уже может достигнуть некоторого гидростатического равновесия, в то же время, производя (интенсивный) звёздный ветер, который способствует обретению относительной самостоятельности (т. е. отделению) от остального вещества, содержащегося в аккреционном диске. Это, как уже говорилось ранее — можно считать временем рождения звезды (находящейся на стадии т. н. звезды до главной последовательности (до возгорания водорода)), и планетной (= планетарной) системы (находящейся на стадии протопланетного диска).

Постепенно, происходит перестройка протопланетного диска, благодаря электромагнитным и гравитационным взаимодействиям, ведущая к формированию крупных частиц пыли, сливающихся и разрастающихся до относительно крупных тел (сравнимых с астероидами / кометами) — планетезималей. Дальнейший рост планетезималей, в т. ч. из-за столкновений друг с другом, приводит к формированию некоторого числа т. н. протопланет (отличающихся от планетезималей — достаточно высокой массой для обретения гидростатического равновесия). В конечном итоге, собирание вещества (в т. ч. газа и планетезималей) протопланетами, а также столкновения последних друг с другом, завершают расчистку протопланетного диска, и приводят к формированию самостоятельных объектов — планет (некоторая часть протопланетного диска, при этом, может оставаться нерасчищенной, примеры — пояс астероидов и пояс Койпера, содержащие в т. ч. остаточные протопланеты (последние — могут не рассматриваться как планеты или могут считаться планетами благодаря наличию гидростатического равновесия, в их числе — Церера, Плутон, Эрида и мн. др., также известные (называемые) карликовыми планетами)).

О происхождении планет из аккреционного (в дальнейшем, протопланетного) диска, в частности, свидетельствует расположение орбит планет — в одной плоскости друг с другом, совпадающей с плоскостью вращения звезды — что известно как для планет Солнечной системы, так уже и для других планетных систем [139].

Формирование планет — не имеет чёткой границы с процессами фрагментации межзвёздного облака. Некоторые из участков глобулы или (в дальнейшем) аккреционного / протопланетного диска, в т. ч. протопланеты, при своём росте, могут дать начало планетам-газовым гигантам, или даже превысить массу, необходимую для начала термоядерных реакций, и т. о. становятся звёздами (один из возможных путей формирования двойных и кратных звёздных систем).

Можно также предполагать, что некоторые планеты, в процессе своего образования — могут формировать вокруг себя мини-аккреционные диски, из которых образуются, в дальнейшем, планеты-спутники (об этом, как и в случае планетных систем, свидетельствует в т. ч. расположение орбит многих спутников — в одной плоскости (совпадающей с направлением вращения планеты), в известных системах планета-спутники). Иные пути, вносящие вклад в формирование систем планеты и её спутников — захват спутников извне, а также формирование спутников из выброшенного вещества, в результате столкновения протопланет (например, возможно объяснение формирования Луны как результата столкновения зародыша Земли, с другой (гипотетической), более малой протопланетой, Тейей, либо столкновения двух равноправных протопланет [140]).