Как и многое другое во Вселенной, сложность реальности не поддается нашим попыткам провести простую классификацию или четкие демаркационные линии. Иногда приводится один забавный пример: тако – это сэндвич? Но при классификации возникает много серьезных проблем: что такое планета? Есть рептилии, которые рожают живых детенышей, и два млекопитающих, которые откладывают яйца. Классификация болезней в медицине часто представляет собой путаницу размытых линий и статистических вероятностей.
Исходя из этого, где находится граница нашей солнечной системы? Я действительно думаю, что здесь есть разумный ответ, но солнечная система на самом деле имеет несколько значимых границ. Основная часть Солнечной системы, о которой мы все думаем и которая представлена в большинстве моделей, содержит восемь планет и все, что находится в пределах их орбит, включая астероиды, кометы и карликовые планеты. Давайте поговорим о расстоянии – Нептун находится на расстоянии 4 609 592 833 км от Солнца, или 30,8 а.е. (астрономических единиц). А.е. – это расстояние от Солнца до Земли, которое составляет около 150 миллионов километров. Это средние расстояния. Орбита Нептуна несколько эллиптическая, ее текущее и близкое к максимальному расстояние составляет 30,8 а.е., но оно приближается к 28,8 а.е.
Но ясно, что мы не завершим солнечную систему на Нептуне. Мы должны включить Плутон, который является переходом к поясу Койпера, и все объекты пояса Койпера (KBO). Пояс Койпера – это кольцо в плоскости Солнечной системы, начинающееся на орбите Нептуна, примерно в 30 а.е., и простирающееся примерно на 1000 а.е. Таким образом, мы увеличили размеры Солнечной системы с точки зрения расстояния от Солнца в 33 раза. Пояс Койпера состоит из карликовых планет, таких как Плутон, а также Хаумеа, Макемаке и Эрида. Здесь много обломков камня и льда, и, вероятно, предстоит открыть еще много карликовых планет и планетоидов поменьше. Астрономы недавно подтвердили орбиту самого удаленного отдельного объекта в поясе Койпера, называемого Фарфарутом, с высокоэллиптической орбитой, которая достигает 135 а.е.
Мы также можем рассмотреть влияние Солнца на окружающее пространство. Солнце обладает мощным магнитным полем, которое называется гелиосферой. Граница его влияния называется гелиопаузой, за этой точкой преобладают межзвездные условия, и гелиосфера больше не оказывает никакого влияния. Гелиопауза находится примерно в 123 а.е. от Солнца.
Гравитация, однако, действует на гораздо большем расстоянии, чем электромагнетизм. Насколько далеко в космос проникает влияние солнечного притяжения? Нет предела или демаркационной линии, где гравитация Солнца прекращается, она просто исчезает с расстоянием в соответствии с законом обратных квадратов. Итак, как мы можем использовать гравитацию для определения границ нашей солнечной системы? Мы можем определить внешнюю границу, где гравитация нашего солнца достаточно сильна, чтобы удерживать объекты на его орбите и не позволять им отдаляться или попадать под гравитационное влияние других солнц. Это зависит от расстояния до ближайших других звезд. Здесь мы говорим об облаке Оорта – сфере (а не кольце) ледяных объектов, похожей на гало вокруг нашего Солнца.
Мы не можем видеть отдельные объекты в облаке Оорта. Мы можем сделать вывод об их существовании, только экстраполируя данные наблюдений долгопериодических комет. Когда их удаленная орбита нарушается проходящими звездами, они могут попасть во внутреннюю солнечную систему в виде долгопериодических комет и могут быть снова выброшены на более близкие орбиты, чтобы “ненадолго” просуществовать в виде короткопериодических комет, пока не сгорят в лучах солнца. Мы не можем точно сказать, как далеко находится облако Оорта, но, по приблизительным оценкам, его внутренний край начинается в 1000-5000 а.е. от Солнца, а внешний край заканчивается в 10 000-100 000 а.е. от Солнца. Это довольно большой диапазон, на порядок больше, но даже на малом конце диапазона это не тонкая оболочка, а массивная область пространства. Таким образом, большая часть Солнечной системы представляет собой облако Оорта с крошечным пятнышком посередине, включающим в себя все остальное, вплоть до пояса Койпера.
Мы также можем представить размер Солнечной системы в терминах скорости света. Свету требуется 8 минут, чтобы достичь Земли, 4,5 часа, чтобы достичь Нептуна, 17 часов, чтобы достичь гелиопаузы, и 10-28 дней, чтобы достичь внутреннего края облака Оорта. Свету потребуется от 1 до 1,5 лет, чтобы достичь внешнего края облака Оорта. Это может помочь немного осмыслить эти расстояния.
Ближайшей звездой к нашему солнцу является Проксима Центавра, расстояние до которой составляет 4,23 световых года. Это означает, что облако Оорта в системе Центавра находится недалеко от нашей галактики. Как выглядят облака Оорта в тех частях галактики, где звезды расположены немного ближе друг к другу, менее чем в 3 световых годах? Соединяются ли они друг с другом или образуют беспорядок? Они постоянно меняют объекты по краям, переходя из-под гравитационного воздействия звезды в другое? Мы не можем увидеть внесолнечные облака Оорта или даже предположить об их существовании. Мы можем только предполагать, что они, вероятно, существуют, потому что у нашей солнечной системы нет причин быть уникальной. Но у нас нет прямых данных о них. Так что эти вопросы, скорее всего, останутся без ответа еще долгое время.
Отвечая на мой первоначальный вопрос – солнечная система большая. Я склонен думать, что Солнечная система – это все, что находится за пределами пояса Койпера, который включает в себя гелиосферу. За его пределами находится межзвездное пространство. Облако Оорта – это в основном пустое пространство, но в нем есть куски льда, дрейфующие в межзвездном пространстве, которые временно удерживаются гравитацией нашего Солнца. Это рассеянное гало вокруг нашей солнечной системы. Но также вполне разумно считать облако Оорта частью нашей солнечной системы. Объективного ответа на этот вопрос нет.
