Как сформировался Нептун - объяснение для детей
V-kosmose.com

Как сформировался Нептун — объяснение для детей

Астрономия для детей Ответы на частые вопросы > Как сформировался Нептун

Как появился Нептун – описание для детей: рождение планеты с фото, формирование Солнечной системы из туманности, теории, особенности гиганта, модель Ниццы.

Для самых маленьких должно быть известно, что, хотя ученым удается всматриваться глубоко в космос, они все еще не определились с тем, как же формируются объекты. Поэтому так интересно понять, как выглядит история Нептуна и остальных планет Солнечной системы. Важно объяснить детям, что сейчас существует две главных теории.

Первая – аккреция. Она прекрасно функционирует для маленьких объектов, но сталкивается с препятствиями, когда речь идет о Нептуне. Вторая – неустойчивость диска, которая и объясняет появление гигантов. Исследователи не прекращают изучение, чтобы отыскать наиболее верный способ.

Возможно, дети уже не раз слышали, что свое начало Солнечная система берет из пыльной и газовой туманности, образовавшейся 4.6 миллиарда лет назад. Чтобы объяснить детям весь процесс, нужно вспомнить о силе гравитации, которая во время вращения начала разрушать материал. Большие обломки притянулись в центр и сформировали Солнце.

С появлением главной звезды материал начал сгущаться вокруг нее. Маленькие обломки сливались с другими, пока не начали появляться крупные объекты. Солнечный ветер сдувал легкие элементы и обходил тяжелые, благодаря чему и образовались скалистые планеты. Но по-прошествии времени, ветра уменьшили давление на легкие элементы, позволив и им объединиться в газовых гигантов, а также астероиды, кометы, и спутники.

Родители или учителя в школе, рассказывая историю Нептуна, могут привести примеры с экзопланетами. Ученые долго рассматривали эти объекты и поняли, что они подтверждают аккреционную теорию. Астрономы используют специальный термин – «металлы» для объяснения «металличности».  Это элементы, отличительные от водорода и гелия. Выяснилось, что звезды с большим количеством металлов в ядре располагают преимущественно гигантами, а не их меньшими «собратьями». В НАСА считают, что аккреция предполагает, что маленькие скалистые миры должны находиться в большем количестве, чем гигантские.

Например, в 2005 году нашли гигантскую планету, обладающую массивным ядром. Она вращается вокруг звезды солнечного типа HD 149026. Это доказывает, что экзопланета помогла укрепить доводы теории аккреции. Это подтвердил и астроном Грег Генри.

В 2017 году Европейское космическое агентство собирается отправить спутник CHEOPS, который будет заниматься изучением экзопланет размером от суперземель до Нептуна. Эти данные помогут лучше разобраться в том, как формировалась наша система.

Если следовать сценарию аккреции, то планетарное ядро должно разрастись до критической массы и только потом ускоряется утечка газа. Главным фактором прибавления критической массы является скорость, с которой нарастают планетезимали.

Чтобы это сработало с Нептуном, ему потребовался б третий элемент миграции. Некоторые думают, что раньше планета находилась ближе к Солнцу.

Неустойчивый диск

Аккреция прекрасно работает для земных планет, но в таком случае гиганты, вроде Нептуна, смогли бы эволюционировать чересчур быстро и притянуть большую часть легких газов. Но ни одна модель не могла объяснить такое быстрое формирование. На процесс ушло бы на несколько миллионов лет больше, когда легкие газы давно вышли из доступа. Аккреция также вынуждена столкнуться с проблемой миграции: детские планеты за короткий промежуток притягиваются к Солнцу.

Художественная интерпретация туманности Солнечной системы. Именно из этого газового и пылевого облака появились все планеты.

Художественная интерпретация туманности Солнечной системы. Именно из этого газового и пылевого облака появились все планеты.

Нептун практически полностью состоит из легкого газообразного водорода с примесью метана. Именно он придает облакам голубого окраса, потому что газ поглощает красный цвет. Чтобы притянуть эти газы, ему пришлось очень быстро сформировать ядро.

Так что важно дать объяснение теории неустойчивости диска для детей. Согласно ей, пыль и газ были связаны на ранних этапах существования нашей системы. Постепенно они формировались в огромнейшую планету. Такие планеты создавались бы намного быстрее, чем в варианте аккреции (порой всего за 1000 лет), что позволило им притянуть легкие газы. Тем более, что им удается быстро набрать необходимую массу, чтобы не попасть в смертельные лапы Солнцу.

Галечная аккреция

Самая большая проблема с аккрецией ядра: необходимо, чтобы газовые гиганты сформировались достаточно быстро и успели притянуть более легкие компоненты. Однако, нужно объяснить детям, что недавно были проведены исследования того, как объекты размером с гальку сливались и создавали гигантов в 1000 раз стремительнее, чем в предыдущих теориях.

Это первая модель, где все начинается с простой структуры в солнечной туманности, из которой создаются планеты, а потом уже и гиганты. К этой теории вернулись в 2012 году исследователи Андрес Йохансен и Мишель Ламбрехтс. Они предположили, что мелкие камешки могут быть ключом к быстрому формированию планет-гигантов.

Дети должны понимать, что раньше мелкие гальки не принимали в расчет, полагая, что они ни на что не влияют. Но новые модели показывают, что даже из такой крохи может вырасти настоящая громадина. Пока предыдущие симуляции демонстрировали, как средние и крупные тела с постоянной скоростью притягивали небольшие камешки, новая показывает, что крупные объекты выступали хулиганами и насильственно вырывали камни из других тел.

Получается, что большие тела рассеивали меньшие, которые также рассеивали эти кусочки, пока мелкие вообще не достигали состояния обломков в виде диска гальки. Крупный объект как бы издевается на мелкими, чтобы впитать всю гальку и сформировать ядро гиганта.

Хорошая модель

До того, как ученым удалось отыскать экзопланеты, они думали, что планеты в нашей системе сформировались в тех местах, где они расположены сейчас. Но в 2005 году появились публикации, в которых полагалось, будто Нептун и другие гиганты существовали в круговых орбитах более компактно. Они были окружены огромным каменным и ледяным кругом, который по размерам выходил за пределы Нептуна. Они назвали это моделью Ниццы в честь французского города, где обсуждали эту тему.

Согласно новым измерениям инфракрасного космического телескопа Гершель Европейского космического агентства, есть вариант, что 200 лет назад в Нептун могла врезаться комета.

Согласно новым измерениям инфракрасного космического телескопа Гершель Европейского космического агентства, есть вариант, что 200 лет назад в Нептун могла врезаться комета.

Когда планеты сталкивались с более мелкими, то отправляли их к Солнцу. Это заставило их обмениваться энергией и перенаправить Сатурн, Нептун и Уран подальше. В конце концов, мелкие объекты приблизились к Юпитеру, который выбросил их к краю нашей системы.

Из-за давления между Юпитером и Сатурном, Уран и Нептун перешли на более необычные орбиты. Это привело к тому, что часть материала выбросилась внутрь и ударилась в планеты земного типа, а остальная часть очутилась в скоплении, которое сейчас называют поясом Койпера.

Нептун и Уран продолжали обмениваться энергией, пока не закрепились на своих сегодняшних точках. Скорее всего, в этом процессе за пределы Солнечной системы вышло 1-2 планеты-гиганты. Теперь вы знаете, как история Нептуна. Используйте наши фото, видео, рисунки и подвижные модели онлайн, чтобы лучше разобраться во внешнем виде планеты и особенностях ее поверхности.