Карликовые планеты

Определения и обозначения

Карликовая планета — небесное тело, которое обращается вокруг Солнца, имеет достаточную массу для почти шарообразной формы, не расчистило окрестности своей орбиты и не является спутником. Такое определение позволяет отличить её от планеты и от небольшого астероида. Для классификации важно учитывать не только размер, но и то, как тело взаимодействует с другими объектами вокруг своей орбиты.

Гидростатическое равновесие — состояние, при котором собственная гравитация тела преодолела сопротивление его материала и придала ему форму, близкую к шару. Это не означает, что объект идеально круглый: вращение и неоднородности могут слегка менять его очертания. Понятие нужно, чтобы отделять крупные тела, способные сформировать округлую форму, от небольших неправильных обломков.

Орбитальное доминирование — способность тела стать главным объектом в окрестностях своей орбиты, присоединив, рассеяв или подчинив гравитационному влиянию большинство сопоставимых тел. «Расчистить» орбиту не значит буквально удалить из неё каждый астероид. Термин нужен для различения планеты и карликовой планеты: последняя остаётся частью группы тел, движущихся в той же области пространства.

Международный астрономический союз (МАС) — организация, которая согласует названия и определения астрономических объектов. В 2006 году МАС утвердил современное различие между планетами и карликовыми планетами. Это обозначение важно, потому что классификация опирается на общие для астрономов критерии, а не только на привычное название объекта.

Как это устроено

Чтобы тело округлилось, оно должно обладать достаточной массой, а значит — достаточно сильным притяжением. Гравитация тянет вещество к центру со всех сторон и со временем сглаживает крупные неровности. Маленькому астероиду сил для этого не хватает: прочность его камня удерживает неправильную форму. Поэтому округлость показывает, что тело перешло важный порог размера и внутреннего строения.

Орбита карликовой планеты не становится изолированной, потому что в её районе остаются многочисленные другие объекты, сравнимые с ней по астрономическому значению. Планета за время существования Солнечной системы обычно смогла изменить движение таких соседей: притянуть их, столкнуться с ними или выбросить на другие орбиты. Карликовой планете не удалось стать безусловно главным телом в своей орбитальной зоне. Именно это, а не просто малый размер, отделяет её от планеты.

Поэтому один и тот же объект нужно проверять сразу по нескольким признакам. Если он обращается вокруг Солнца и почти шарообразен, но является спутником другого тела, к карликовым планетам он не относится. Если он не спутник, но не приобрёл округлую форму, это также не карликовая планета. Только сочетание нужной формы, самостоятельного обращения вокруг Солнца и нерасчищенной орбиты соответствует определению.

Карликовые планеты распределены по разным областям Солнечной системы. Церера находится в поясе астероидов между Марсом и Юпитером, а Плутон, Хаумеа, Макемаке и Эрида расположены далеко за орбитой Нептуна. Их удалённость и соседство с множеством других малых тел объясняют, почему они не расчистили свои орбитальные зоны. Такие объекты помогают исследовать вещество и условия, существовавшие на окраинах молодой Солнечной системы.

Переклассификация Плутона не была следствием того, что астрономы обнаружили у него новые физические свойства. Плутон по-прежнему обращается вокруг Солнца и сохраняет округлую форму; изменилось научное определение, применяемое ко всем объектам. Когда находили всё больше тел, похожих на Плутон, прежнего простого деления на девять планет и остальные объекты стало недостаточно. Новый класс позволил описывать такие тела последовательно, не называя планетами все крупные объекты за Нептуном.

Известные карликовые планеты

Таблица показывает, что признанные карликовые планеты расположены не в одной области: Церера находится среди астероидов, остальные перечисленные объекты — за Нептуном. Сравнивая объекты, смотрите не только на их особенности, но и на признаки определения из предыдущего раздела. Не всякое крупное тело, найденное в Солнечной системе, автоматически получает статус карликовой планеты.

Разбор задач

Задача. Условное небесное тело обращается вокруг Солнца, имеет почти шарообразную форму и не является спутником. При этом в той же области орбиты движется множество других сопоставимых тел, и объект не доминирует над ними. Определите, можно ли классифицировать его как карликовую планету, и объясните вывод.

Решение. Сначала проверим условия, которые позволяют отличить такой объект от спутника или небольшого неправильного тела. Затем отдельно проверим орбитальное доминирование: именно оно является решающим отличием карликовой планеты от планеты. Удобно пройти критерии по очереди, не делать вывод только по размеру и не путать «нерасчищенную» орбиту с наличием любого случайного тела рядом.

1. Тело обращается вокруг Солнца. Первое условие определения выполнено: объект не описан как спутник планеты или другой карликовой планеты.
2. Тело почти шарообразно. Это указывает, что его собственная гравитация достаточна для формирования округлой формы, поэтому условие о форме тоже выполнено.
3. Объект не является спутником. Этот критерий выполнен независимо от формы: спутник классифицировался бы иначе, даже если бы был округлым.
4. В окрестностях орбиты остаются сопоставимые тела, а объект не доминирует над ними. Значит, условие расчистки орбиты не выполнено, и тело не подходит под определение обычной планеты.
5. Соберём результаты вместе. Все признаки карликовой планеты соблюдены: обращение вокруг Солнца, почти шарообразная форма, отсутствие статуса спутника и нерасчищенная орбита.

Ответ: условное тело можно классифицировать как карликовую планету, если остальные характеристики в условии приняты как установленные. Важно, что вывод получен не из одного признака: округлость показывает достаточную массу, а множество сопоставимых соседей указывает на отсутствие орбитального доминирования. Если бы объект был спутником или имел неправильную форму, одного лишь обращения в области с другими телами для такого вывода было бы недостаточно.

Типичные ошибки

• Считать карликовую планету просто маленькой планетой. Эту ошибку допускают, потому что слово «карликовая» звучит как указание только на размер. Проверьте себя: в определении важны также почти шарообразная форма и отсутствие орбитального доминирования.

• Полагать, что карликовая планета обязательно неправильной формы. Так думают, смешивая её с небольшими астероидами. Сверьте условие о форме: карликовая планета достаточно массивна, чтобы стать почти шарообразной.

• Считать, что Плутон перестал обращаться вокруг Солнца или изменился физически. Путаница возникает из-за выражения «перестал быть планетой». Проверьте дату и причину: в 2006 году изменили классификацию, потому что Плутон не расчистил окрестности орбиты.

• Решать, что орбита считается расчистившейся только при полном отсутствии любых других объектов. Это слишком буквальное понимание слова «расчистить». Проверьте, идёт ли речь о доминировании тела над сопоставимыми соседями, а не о том, встречается ли на орбите хоть что-нибудь.

• Называть Луну карликовой планетой из-за её округлости. Ошибку допускают, если проверяют только форму и забывают остальные критерии. Для самопроверки выясните, вокруг чего обращается объект: Луна — спутник Земли, поэтому к карликовым планетам не относится.

Связь с другими темами

Тема карликовых планет связана с изучением планет и спутников, потому что их определения различаются по орбите и гравитационному влиянию. Она опирается на понятия гравитации и движения небесных тел: притяжение помогает объяснить округлость, а взаимодействие с соседями — доминирование на орбите. Карликовые планеты также связаны с малыми телами Солнечной системы, включая астероиды и объекты за орбитой Нептуна. Сравнение этих групп помогает восстанавливать историю формирования Солнечной системы.

Что запомнить

• Карликовая планета обращается вокруг Солнца, почти шарообразна и не является спутником.
• Её главное отличие от планеты — она не расчистила окрестности своей орбиты и не стала там доминирующим телом.
• Округлая форма возникает, когда собственной гравитации тела хватает, чтобы преодолеть сопротивление материала.
• МАС признал пять карликовых планет: Цереру, Плутон, Хаумеа, Макемаке и Эриду.
• При классификации объекта проверяйте все критерии, а не только размер, форму или название.