В науке бывают открытия* на многие годы определяющие ее
advertisement
А.И.Хлыстов, Р.К Клиге ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛАНЕТНОГО ВЛИЯНИЯ НА ГЕОСФЕРЫ С ВЫЯВЛЕНИЕМ СУЩЕСТВОВАНИЯ 10-й ПЛАНЕТЫ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ 1. Введение В науке бывают открытия, на многие годы определяющие ее дальнейшее развитие. В астрономии таким поистине эпохальным событием явилось открытие Урана 13 марта 1781 года английским астрономом Вильямом Гершелем. Существовавшая в течение нескольких тысячелетий и ставшая для всех такой привычной картина мира с шестью планетами - Меркурием, Венерой, Землей, Марсом, Юпитером и Сатурном - за счет вновь открытой 7-й планеты сразу увеличилась в линейных размерах более чем в два раза. Возможно ли было открытие Урана до Гершеля? На этот вопрос следует дать утвердительный ответ с единственной оговоркой - такое открытие не могло произойти ранее 1608 года, когда голландский оптик Ганс Липперсгейм построил первый в мире телескоп, ставший вскоре важнейшим инструментом в астрономии [Гребеников, Рябов, 1975]. Так уж исторически сложилось в "до телескопической" астрономии, что все звезды по их блеску были разбиты на шесть классов. В этой специальной шкале звездных величин самым слабым звездам, которые еще может увидеть на небе человек с очень острым зрением в ясную безлунную ночь (и обязательно вдали от человеческого жилья, где всегда есть источники засветки) была приписана шестая звездная величина. В то же время, самые яркие звезды неба по этой шкале имеют нулевую звездную величину. Для примера можно указать, что наиболее яркие звезды Большой Медведицы имеют вторую звездную величину, а слабенькая звезда по имени Алькор - соседка второй в ручке "ковша” звезды Мицар - четвертую. Алькор уже настолько слаба, что в древней Греции по ней проверяли остроту зрения у воинов. С учетом сказанного выше теперь нетрудно понять, почему своеобразный 1 "водораздел" в планетной астрономии прошел между Сатурном и Ураном. Сатурн, самый слабый из пяти известных до 1781 года планет, имеет первую звездную величину, то есть, его блеск ярче блеска главных звезд Большой Медведицы и потому он хорошо виден на ночном небе. В то же время, блеск Урана соответствует шестой звездной величине, что находится на пределе возможностей человеческого зрения. Не исключено, что за многие тысячелетия отдельные люди могли видеть эту планету в виде слабой звездочки. Но чтобы сделать вывод о том, что эта звездочка на самом деле является планетой, необходимо было заметить ее движение относительно неподвижных звезд (недаром по-гречески планета носит название aster planetes - звезда блуждающая). Это возможно только при систематических наблюдениях в течение, по крайней мере, нескольких недель или даже месяцев (для невооруженного глаза). Но как мы теперь знаем, за несколько тысяч лет ни один человек такой чрезвычайно сложной работы не смог проделать. 2 Телескопы и седьмая планета - Уран Телескоп начал применяться в астрономии уже через два года после его изобретения Липперсгеймом. Новую эпоху в астрономии открыл Галилей, который с помощью своего небольшого телескопа (всего лишь с семикратным увеличением) 7 января 1610 года впервые увидел три самые большие спутника Юпитера, а 13 января и четвертый. Эти спутники, получившие названия Ио, Европа, Ганимед и Каллисто, стали впоследствии называться галилеевыми спутниками. В течение того же 1610 года Галилей открыл фазы Венеры и пятна на Солнце. Видел он также кольцо Сатурна, но не понял, что это такое из-за неудачного ракурса. В течение последующих нескольких десятилетий телескопы непрерывно совершенствовались, и к 1684 году их увеличение достигло 150. Благодаря этому в планетной астрономии был сделан целый ряд важных открытий, но все они касались только уже известных планет и их спутников. После этого наступил период затишья, длившийся примерно 90 лет. Вильям Гершель, которому было суждено своим открытием вызвать 2 настоящую бурю в астрономии, родился как раз в период этого затишья – 15 ноября 1738 года. Еще в юности он увлекся астрономией и к тридцатилетнему возрасту стал выдающимся конструктором телескопов. В течение 1773 и начала 1774 года Гершель построил свой первый зеркальный телескоп с 500-кратным увеличением и начал систематические наблюдения всего видимого в северном полушарии небосвода. И вот через семь лет упорной работы счастье улыбнулось этому великому труженику - близко к полуночи 13 марта 1781 года между созвездиями Тельца и Близнецов он заметил маленький светящийся кружочек. Гершель сразу понял, что это не звезда (она выглядела бы в телескопе светящейся точкой), а какое-то иное небесное тело. Наблюдения 15 марта позволили уже обнаружить смещение этого тела относительно неподвижных звезд. Поначалу Гершель полагал, что он открыл новую комету, находящуюся очень далеко от Солнца и потому не имеющей пока своего главного украшения гигантского хвоста. Поэтому первое официальное послание Гершеля Лондонскому Королевскому Обществу было озаглавлено "Сообщение о комете". Находясь как бы под гипнозом мнения первооткрывателя, многие астрономы стали пытаться рассчитать по имеющимся наблюдениям орбиту вновь открытого небесного тела в предположении, что это - комета. Упомянем здесь лишь такие известные фамилии как Жозеф Лаланд, Жан Сарон и Лаплас. Однако все попытки описать движение нового небесного объекта сильно вытянутой эллиптической орбитой, характерной для комет, неизменно заканчивались неудачей. Наконец в середине 1781 года петербургский академик Андрей Иванович Лексель, отказавшийся от "кометной" гипотезы, вычислил орбиту открытого Гершелем небесного тела и однозначно доказал, что это - неизвестная до тех пор планета. Ее расстояние от Солнца оказалось равным 19 а.е., а период обращения вокруг Солнца приблизительно 84 года (1 а.е. = 149.5 миллионов километров, что равно среднему расстоянию от Земли до Солнца и называется 3 астрономической единицей). По предложению известного немецкого астронома Иоганна Боде новой планете было дано имя Уран, означающее имя самого древнего из богов римской мифологии. 3. Возмущения в движении Урана Ко времени открытия Урана в астрономии уже были разработаны довольно тонкие вычислительные методы, позволяющие по нескольким наблюдениям планеты построить ее орбиту. Однако вследствие очень медленного движения Урана вокруг Солнца даже за два года его наблюдений астрономы имели лишь отрезок его орбиты, величиной около 8.5 градусов (360 градусов Уран проходит за 84 года). По этим данным построить точную орбиту Урана не представлялось возможным. И тут Боде пришла мысль проверить, не наблюдался ли Уран кем-либо из астрономов до Гершеля. В результате тщательного изучения астрономических архивов выяснилось, что первооткрывателями Урана могли стать по крайней мере четверо астрономов француз Пьер Лемонье 15 января 1769 года, немец Тобиас Майер 25 сентября 1756 года, англичанин Джеймс Брадлей 3 декабря 1753 года и еще гораздо ранее основатель и первый директор Гринвичской обсерватории Джон Флемстид - 23 декабря 1690 года. Однако все они приняли Уран за ничем не примечательную звезду и тем самым упустили свой шанс. Тем не менее, наблюдения этих астрономов не пропали даром, поскольку они позволили теперь включить в расчеты промежуток времени с 1690 по 1784 год, охватывающий уже больше одного оборота Урана вокруг Солнца. Воспользовавшись "старыми" и "новыми" наблюдениями Урана, немецкий астроном Фикслмилнер в 1784 году вычислил все так называемые элементы орбиты Урана, характеризующие размеры, форму и ориентацию орбиты в пространстве. Расчеты, проведенные другими астрономами, дали очень близкие результаты. Казалось, что теперь проблема Урана была полностью решена. Однако уже в 1785 году было замечено, что наблюдаемые положения Урана стали расходиться с расчетными. Но подобные трудности уже 4 встречались около 30 лет назад при анализе очень сложного движения Луны вокруг Земли, и тогда было установлено, что это движение не может быть с достаточной точностью описано в задаче только двух тел - Земли и Луны. Оказалось, что учет возмущений в движении Луны со стороны Солнца практически полностью объясняет все отклонения от чисто эллиптической орбиты в задаче двух тел. И вот теперь, столкнувшись с нерегулярностями в эллиптическом движении Урана, астрономы сразу поняли, что для согласования теории с наблюдениями необходимо учесть в расчетах возмущения со стороны самых близких к Урану больших планет - Юпитера и Сатурна. Наиболее серьезные исследования возмущений в движении Урана от этих планет-гигантов были выполнены французским астрономом Жаном Деламбром, который уже в 1790 году составил новые таблицы, вполне удовлетворительно описывающие движения Урана. Тем не менее, новые наблюдения, проведенные после 1815 года, перестали соответствовать таблицам Деламбра, и потому было решено отбросить старые, несколько менее точные наблюдения Урана и учитывать только новые, начинающиеся с Гершеля. Новые таблицы движения Урана при этих предположениях были рассчитаны французским астрономом Алексисом Буваром. Он использовал наблюдения за период с 1781 по 1820 год я учел все заметные возмущения Урана от других планет. Новые таблицы, естественно, хорошо согласовывались с последними наблюдениями, однако очень сильно расходились со старыми, причем никакими ошибками наблюдений этого нельзя было объяснить. Бувар высказал мнение, что вместо отбрасывания старых наблюдений возможно и иное решение проблемы, а именно - на пути учета некоторого неизвестного внешнего воздействия. К сожалению, в то время на эти слова Бувара никто не обратил должного внимания, что отодвинуло момент открытия еще одной планеты солнечной системы – Нептуна, по крайней мере, на 16 лет. 5 4. Открытие 8-й планеты на “кончике пера” После 1830 года Уран начал очень быстро отставать от рассчитанных в таблицах Бувара координат, и к 1832 году стало очевидным, что эта проблема требует для своего решения принципиально нового подхода. Объяснить загадочные нерегулярности в движении Урана возмущениями от неизвестной еще 8-й планеты почти одновременно и независимо друг от друга взялись молодой английский математик Джон Коуч Адамс и тогда уже признанный специалист по небесной механике французский астроном Урбан Жан Жозеф Леверье. И хотя Адамс закончил свои вычисления на год раньше, первооткрывателем 8-й планеты, получившей название Нептун, по праву считается Леверье, который не только указал положение планеты на небе, но и убедил немецкого астронома Иоганна Галле, ассистента Берлинской обсерватории, провести наблюдения. 25 сентября 1846 года (спустя всего лишь два дня после получения письма от Леверье) Галле уже сообщал Леверье:”Планета, положение которой Вы указали, действительно существует”. Так произошло событие, впоследствии названное открытием новой планеты “на кончике пера”. Это был настоящий триумф закона всемирного тяготения Ньютона и всей небесной механики. 5. Плутон и поиски 10-й планеты Леверье продолжил работу по уточнению движения Урана и Нептуна и к 1875 году построил наиболее полные таблицы для этих планет. Выяснилось, что в движениях теперь уже двух планет имеются систематические нерегулярности, указывающие на существовании в Солнечной системе еще одной планеты. Смерть в 1877 году помешала Леверье провести работу по поискам 9-й планеты. Эти намного более сложные, чем в случае Нептуна, исследования провел американский астроном Персиваль Ловелл, представивший в 1915 году результаты своих многолетних расчетов в Американскую Академию наук в виде большого доклада на 105 страницах под названием "Сообщение о транснептуновой планете". Для 9-й планеты солнечной системы Ловелл получил расстояние 43.0 а.е. и период 282 года (современные значения 39.5 а.е. и 248 6 лет). Ловелл сам взялся за наблюдения, надеясь открыть эту планету, однако его скоропостижная смерть в 1916 году не позволила ему это сделать. Только спустя 14 лет 18 февраля 1930 года после длительных и кропотливых наблюдений ассистент Ловелловской обсерватории Клайд Томбо открыл 9-ю планету, координаты которой довольно значительно отличались от вычислений Ловелла. Однако в то время этому факту не придали должного значения. Новой планете было присвоено имя Плутон. Вплоть до открытия в 1978 г. спутника Плутона – Харона, масса Плутона, оцениваемая косвенными методами, варьировала в диапазоне от 0.1 до 1 массы Земли, то есть, по массе Плутон находился между Марсом и Землей. Однако уточненные теории движения больших планет даже при максимальной массе Плутона вновь выявили нерегулярности в движениях Урана и Нептуна, обнаруженные еще Леверье. Это привело к тому, что уже в 60-х годах прошлого столетия появилась гипотеза о существовании 10-й планеты за орбитой Плутона на расстоянии 60 – 80 а.е. от Солнца и с массой, примерно равной массе Юпитера. По расчетам, эта гипотетическая планета должна была видна как звезда 13 – 14 –й звездной величины. Однако просмотр всех объектов вплоть до 16.5 звездной величины на снимках этой области неба не дал положительных результатов [Гребеников, Рябов, 1975]. В 1978 г., когда с высокой точностью были получены масса и радиус Плутона, выяснилось, что по этим параметрам 9-я планета уступает даже Луне (Рис.1). Стало окончательно ясно, что Плутон не может быть той планетой X, которую искали Лоуэлл, Томбо и другие. А в 2000 г. на 24-й Генеральной Ассамблее Международного астрономического союза был даже поднят вопрос о лишении Плутона статуса планеты, не получивший тогда поддержки [Ксанфомалити, 2006]. 7 Рис. 1. Сравнительные размеры Земли, Луны, Плутона и Эриды. В конце 20-го века ситуация в планетной астрономии существенно изменилась в результате введения в строй новых более совершенных телескопов. С их помощью стало возможным наблюдать очень слабые небесные тела вплоть до 27-й звездной величины. Такую величину имеет объект диаметром 17 км на орбите Плутона [Уральская, 2006]. К 2006 г. уже были открыты 11 транснептуновых объектов (ТНО) размером порядка 1000 км. (Рис. 2). Рис. 2. Крупнейшие транснептуновые объекты. 8 Крупнейшие из них: объект Варуна (диаметр около 900 км, 2000 г.), Иксион (1065 км, 2001 г.), Квавар (около 1200 км, 2002 г.), и Седна (примерно 1700 км, 2003 г.). В июле 2005 г. в циркуляре Международного астрономического союза (IAUC 8577) появилась информация еще о трех небесных телах за орбитой Нептуна, по размеру сравнимых с Плутоном. Это – объекты 2003 UB313 (первоначальное название Зена, окончательное – Эрида, диаметр 2400 км), 2005 FY9(1500 км) и 2003 EL61 несферической формы с максимальной длиной около 2000 км. Открытие почти каждого из этих объектов принималось за обнаружение 10-й планеты, однако наиболее реальными кандидатами на эту роль оказались Седна и Эрида. Более близкий транснептуновый объект Эрида (имя богини раздора и вражды) был обнаружен в июле 2005 г. почти в афелии – на самом дальнем расстоянии от Солнца 97 а.е. – и имел видимую величину 18.5m. Период обращения объекта вокруг Солнца составляет 560 лет, поэтому он достигнет ближайшего расстояния от Солнца в перигелии 37.8 а.е. только в 2257 г. Большая полуось орбиты Эриды равна 67.66 а.е., эксцентриситет 0.44 и наклон 44°.2 к плоскости эклиптики. Диаметр Эриды составляет примерно 2400 ± 100 км, что в пределах ошибок равно диаметру Плутона (2306 км). Поверхность Эриды покрыта твердым замерзшим метаном и представляет собой смесь камня и льда, что делает ее очень похожей на Плутон. Основным отличием является то, что поверхность Плутона в среднем красная, в то время как новый объект почти серый. В момент открытия в 2003 г. Седна, названная так в честь эскимосской богини океана, находилась на расстоянии 90 а.е., то есть, в три раза дальше, чем Плутон. Это самое далекое из известных небесных тел Солнечной системы. Она движется по очень вытянутой орбите с эксцентриситетом 0.84 и большой полуосью 480 а.е. (Рис.3). Наклон орбиты к плоскости эклиптики составляет около 12°. Седна приближается к Солнцу на расстояние 76 а.е. и удаляется примерно на 900 а.е. (130 млрд. км). В перигелии (на расстоянии 76 а.е.) Седна будет в 2075 г. Полный оборот вокруг Солнца Седна совершает за 10500 лет. 9 Рис. 3. Орбиты Эриды и Седны Спектроскопические исследования поверхности Седны показали, что она красного цвета (более красная, чем Плутон, но менее красная, чем Марс). В октябре 2007г. Трухильо и др. [Trujillo et al., 2007] сообщили, что поверхность Седны предположительно состоит из замерзшего метана, азота и водяного льда. Интересно, что похожий химический состав имеет поверхность Тритона, спутника Нептуна. Можно ли какой-нибудь из этих объектов считать десятой планетой Солнечной системы? Ответ на этот вопрос попыталась дать 26-я Ассамблея Международного астрономического союза, которая состоялась в Праге в 2006 г. На этом главном астрономическом форуме была утверждена новая классификации небесных тел, составляющих Солнечную систему. Теперь она выглядит так: 10 1) Классическая планета – это небесное тело, которое обращается вокруг Солнца, имеет достаточную массу, для того, чтобы принять близкую к сферической форму и очищает окрестности своей орбиты (т.е. рядом с планетой нет других сравнимых с ней тел). Планеты земной группы: Меркурий, Венера, Земля, Марс. Газовые гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. 2) Карликовая планета – это небесное тело, которое обращается вокруг Солнца, имеет достаточную массу, для того, чтобы принять близкую к сферической форму, не очищает окрестности своей орбиты и не является спутником планеты. К карликовым планетам предложено относить все планеты меньше Меркурия. В настоящее время в этот класс внесены Плутон, Эрида и самое крупное тело пояса астероидов – Церера (975 км). Все остальные объекты, обращающиеся вокруг Солнца, охватываются понятием "Малые тела Солнечной системы". Это - астероиды, кометы и почти все транснептуновые объекты. Таким образом, простым голосованием все вновь открытые ТНО лишились статуса 10-й планеты, а Солнечная система потеряла 9-ю планету – Плутон. 6. Барицентрическое движение Солнца и планета Х Астрономы-наблюдатели по-прежнему надеются, что путем систематического глубокого обзора неба им удастся обнаружить 10-ю планету, ответственную за нерегулярности в движениях Урана и Нептуна. Однако без знания хотя бы приблизительных координат гипотетической планеты такая задача представляется трудно разрешимой, поскольку она предполагает детальное изучение сотен миллионов звезд [Демин, 1975]. Как уже упоминалось в настоящей статье, последние попытки теоретически рассчитать орбиту 10-й планеты по ее непосредственному гравитационному воздействию на большие планеты (как это сделал Леверье для Нептуна) были предприняты в 60-х годах прошлого столетия. По этим расчетам получалось, что 10-я планета – это еще один гигант с массой Юпитера, она находится на расстоянии 60 – 80 а.е. от Солнца и видна как звезда 13–14 -й звездной величины. Однако на основании современных высокоточных 11 наблюдений можно с полной уверенностью утверждать, что такой планеты в Солнечной системе на указанном расстоянии от Солнца нет. Как же тогда объяснить имеющиеся невязки в движениях больших планет? По нашему мнению, теоретический расчет орбиты и массы 10-й планеты следует проводить на основании учета влияния этой планеты на положение барицентра Солнечной системы. Такое опосредствованное гравитационное воздействие на движение больших планет может оказывать даже сравнительно небольшая планета, находящаяся на окраинах Солнечной системы, где она будет видна как слабая звездочка. В настоящее время расчет орбит планет проводится методом математического моделирования при помощи ЭВМ движения 10 материальных точек (Солнце и 9 планет). В момент запуска численного эксперимента задаются начальные скорости и положения точек исходя из современного состояния Солнечной системы. Движения частиц описываются уравнениями Ньютоновской динамики. Из-за погрешностей вычислений, величины, которые должны быть постоянными (положение барицентра и суммарный кинетический момент системы), «плывут». Это приводит к необходимости проведения коррекции этих величин [Энеев и др., 2006]. Коррекция кинетического момента заключается в вычислении его значения на текущий момент, вычисления разницы между этой величиной и начальным значением и закручивания всего ансамбля частиц как единого целого для компенсации этой разницы. Коррекция барицентра производится путем вычислении его положения на текущий момент и совмещения его с началом координат, где он находился изначально, путем сдвига всей системы. Из этих процедур следует, что если в Солнечной системе имеется 10-я планета, которую в расчетах не учитывают, это должно как-то проявиться в вычисляемых положениях планет и Солнца. Как мы уже упоминали выше, о невязках в движениях больших планет астрономам было известно еще со времен Леверье (1875 г.). Что касается 12 проблемы барицентра, то о ней впервые упоминается в работе Жозе [Jose, 1965] следующим образом: “Интересно отметить, что в 1990 г. Солнце будет иметь ретроградное движение относительно центра масс, то есть, его угловой момент относительно центра масс будет отрицательным. Предыдущая подобная ситуация случилась в 1811 г.”. Однако ни Жозе, ни его многочисленные последователи, не попытались связать эти особенности в барицентрическом движении Солнца с существованием 10-й планеты. Мы провели расчеты барицентрического движения Солнца на интервале с 1600 по 2200 год с учетом всех известных планет Солнечной системы, включая Плутон и установили, что типичные траектории Солнца имеют вид, приведенный на Рис.4, с барицентром, находящимся внутри орбиты Солнца. В этом случае направление вектора орбитального момента Солнца считается положительным [Jose, 1965]. Рис. 4. Типичные траектории движения Солнца вокруг барицентра Солнечной системы (9 планет, включая Плутон). Масштаб по осям 10-2 а.е. 13 Наряду с этим обнаружены случаи скачкообразных изменений на 180° направления орбитального момента Солнца около 1632, 1812, 1990 и 2170 гг., когда центр масс Солнечной системы оказывается с внешней стороны орбиты Солнца (см. Рис.5). Рис. 5. Аномальные траектории Солнца для стандартной Солнечной системы. Предполагая, что это странное поведение барицентра является результатом его искусственной коррекции при проведении счета с неучтенной 10-й планетой, мы получили, что аномалии в барицентрическом движении Солнца полностью устраняются при следующих характеристиках 10-й планеты (планеты Х): 1) среднее расстояние планеты от Солнца около 508 а.е.; 2) период обращения планеты вокруг Солнца около 11 435 лет; 3) орбита планеты близка к круговой; 4) масса планеты M = 0.3±0.05 (в массах Земли) или три массы Марса. 14 Новые траектории движения Солнца вокруг барицентра Солнечной системы представлены на Рис. 6. Рис. 6. Траектории Солнца для Солнечной системы, включающей гипотетическую планету Х, предсказанную авторами статьи Если предположить, что средняя плотность планеты Х равна 1.7 г/см3 (как у Плутона), то ее радиус будет равен 6322 км, то есть, она по размеру равна Земле (6378 км). На основании решения МАС от 2006 г. космический объект такого размера и массы попадает в разряд классических планет. При радиусе 6322 км и геометрическом альбедо 0.2 (как у Седны) гипотетическая планета будет наблюдаться с Земли как звезда видимой величины 19.7m. Напомним, что Седна в момент открытия имела видимую величину 20.5 m, то есть, была в 2 раза слабее, а открытый у Эриды спутник Дисномия имеет видимую величину 22.9 m, что в 18 раз слабее планеты Х. Приведенные примеры убедительно свидетельствуют в пользу того, что при 15 существующих в настоящее время инструментальных возможностях обнаружение предсказанной нами планеты Х не представляет принципиальных трудностей. 7. Планета Х и новый взгляд на формирование Солнечной системы Открытие Брауном, Трухильо и Рабиновитцем [Brown, Trujillo and Rabinowitz, 2004] малой планеты Седна поставило перед астрономами целый ряд вопросов относительно происхождения и эволюции Солнечной системы. Ключевым является вопрос о том, где происходило формирование планеты. Современные представления о процессах аккумуляции планет в протопланетном облаке однозначно отрицают возможность протекания этих процессов на современной орбите (процессы дезинтеграции на такой орбите преобладают над аккреционными процессами [Stern, 2005]). Браун и др. [Brown et al., 2004] предположили, что Седна приобрела современную массу на орбите в области больших планет, а уже после, вследствие гравитационных возмущений от планет или от звезд, перешла на современную орбиту. Расчеты, проведенные ранее Гомесом [Gomes, 2003] для так называемых рассеянных объектов пояса Койпера (малых планет с большими эксцентриситетами и наклонами орбит) показали, что Нептун может значительно увеличить большие полуоси орбит этих тел, однако он способен отодвинуть их перигелии не далее ~50 а.е. Таким образом, современную орбиту Седны с перигелием 76 а.е невозможно объяснить гравитационным взаимодействием с известными планетами Солнечной системы. Имеется теоретическая возможность такой перестройки орбиты под влиянием неизвестной еще планеты с массой ~2 массы Земли, находящейся на расстоянии 70 а.е. [Hogg et al., 1991], однако ее поиски группой Брауна [Brown et al., 2004] не увенчались успехом. Браун и др. [Brown et al., 2004] рассмотрели также вариант перестройки орбиты Седны в результате сверхтесного сближения Солнца с другой звездой, и отвергли его в силу очень малой вероятности такого события. Эти же авторы признали наиболее вероятным сценарием происхождения 16 объекта Седна динамические эффекты формирования Солнечной системы в плотном звездном скоплении, где тесные звездные сближения могли происходить довольно часто, особенно в раннюю эпоху существования Солнечной системы. Расчеты Фернандеса и Брунини [Fernandez J.A. & Brunini, 2000] предсказывают, что формирование Солнечной системы в условиях тесного звездного окружения должно наполнить внутреннюю часть облака Оорта целой популяцией объектов с большими полуосями ~102 – ~103 а.е., перигелиями в широком интервале ~50 – ~100 а.е., большими эксцентриситетами (в среднем ~ 0.8) и широким распределением наклонений. В этом сценарии облако Орта должно простираться от ~ 100 000 а.е. до орбиты Седны (~ 500 а.е.). Такое протяженное облако должно иметь общую массу во много раз большую, чем принято сейчас. Альтернативный подход к объяснению необычной орбиты Седны предложил Штерн [Stern, 2005]. На основании численных расчетов он показал, что тела, подобные Седне, могли сформироваться в диапазоне от 75 а.е. (перигелий орбиты) до 500 а.е. (большая полуось орбиты) на близких к круговым орбитам с малыми наклонениями за время, значительно меньшее возраста Солнечной системы. Вполне вероятно, что вместе с Седной сформировалось целое семейство других больших тел. В дальнейшем, в динамической истории Седны произошли события, которые перевели ее на современную орбиту. Штерн [Stern, 2005] указывает, что начальная орбита Седны могла располагаться как на расстоянии 75 а.е., так и на расстоянии 500 а.е. Какая из этих двух возможностей соответствует действительности, можно установить с помощью наблюдений компаньонов Седны, которые могли остаться на невозмущенных круговых орбитах. Рассчитанная нами на основании исследования аномальных траекторий барицентрического движения Солнца близкая к круговой орбита планеты Х имеет большую полуось 508 а.е. и массу ~ 0.3 массы Земли. Если Седна сформировалась на расстоянии 500 а.е., то гравитационные возмущения со стороны планеты Х вполне могли со временем перевести ее на сильно 17 эллиптическую орбиту с перигелием 76 а.е. При таком сценарии можно ожидать, что наклонение плоскости орбиты планеты Х должно быть близко к 12° (как у Седны). Не исключено, что долгопериодические кометы с такими же наклонами орбит появляются в ближайших окрестностях Солнца в результате гравитационного взаимодействия с планетой Х. 8. Заключение Итак, на основании исследования аномальных траекторий барицентрического движения Солнца можно предположить, что на дальних окраинах пояса Эджворта-Койпера находится еще одна классическая планета с массой около 3-х масс Марса и радиусом близким к радиусу Земли. Орбита этой планеты почти круговая, а ее наклон к плоскости эклиптики близок к 12°. Гипотетическая планета удалена от Солнца на 508 а.е. и делает один оборот вокруг Солнца за 11435 лет. Видимая звездная величина этого небесного объекта равна 19.7m, что находится в пределах проницательной способности многих современных телескопов. По нашим предварительным расчетам, положение планеты Х на небесной сфере на 01.01.2008 г. в гелиоцентрической эклиптической системе координат определяется следующими величинами: долгота ~ 79°, широта ~12°. В геоцентрической экваториальной системе координат планета Х имеет видимое прямое восхождение ~ 5h 11m, а ее угловое расстояние от эклиптики составляет ~ 12°. Ввиду малой угловой скорости движения планеты Х по орбите (0.3" в сутки) и значительной неопределенности в рассчетах (порядка нескольких градусов), указанные координаты справедливы примерно до 2010 года. 18 ЛИТЕРАТУРА Джонс Б. Жизнь в Солнечной системе и за ее пределами. “Мир”. 2007. 336 с. Ксанфомалити Л.В. «Бомжи» в Солнечной системе // Наука и Жизнь. 2006. № 11. С. 27-28. Уральская В.С. Крупнейшие транснептунные объекты. // Земля и Вселенная. 2006. № 2. С.41-48. Энеев Т.М, Козлов Н.Н., Кугушев Е.И., Чечеватов Д.А. О возможном механизме образования естественных спутниковых систем. Препринт ИПМ им. М.В.Келдыша РАН. 2006. № 72. С. 1-18. Демин В.Г. Судьба Солнечной системы. “Наука”. 1975. 264 с. Гребенников Е.А., Рябов Ю.А.. Поиски и открытия планет. “Наука”. 1975. 216 с. Brown M.E., Trujillo C. and Rabinowitz D. Discovery of a candidate inner Oort cloud planetoid. // Astroph. J. 2004. V. 617. Pp. 645 – 649. Fernandez J.A. & Brunini A. The buildup of a tightly bound comet cloud around an early Sun immersed in a dense Galactic environment: Numerical experiments // Icarus. 2000. V.145. Pp.580 – 590. Gomes R. Earth, Moon, Planets. V.92. P.29 – 34. Hogg D.W., Quinlan G.D. & Tremaine S. Dynamical limits on dark mass in the outer solar system // Astron. J. 1991, V.101. Pp.2274 -2286. Jose P.D. Sun’s motion and Sunspots. // Astron. J. 1965, V.70. No.3. Pp. 193- 200. Stern S.A. Regarding the accretion of 2003 VB12 (Sedna) and like bodies in distant heliocentric orbits.// Astron.J. 2005. V.129. Pp.526 – 529. Trujillo C., Brown M.E. and Rabinowitz D.L. The surface of Sedna in the nearinfrared. // American Astronomical Society. DPS meeting 10/2007. 19
