О Солнечной системе | Тяготение Ньютона в движении

Солнечная система в миниатюре

Масса Солнца в приложении 1000, и каждая планета, спутник и карликовая планета сохраняют свою настоящую массу относительно него, поэтому у Юпитера с массой 1 примерно настоящее соотношение 1 к 1047. Планеты сохраняют настоящий порядок и наклоны, а карликовые планеты — настоящие орбиты, но расстояния сжаты, чтобы Меркурий и Нептун уместились на одном экране: Нептун в 4,5 раза дальше от Солнца, чем Земля, а не в 30. Каждое тело притягивается всеми остальными по закону Ньютона, поэтому орбиты получаются из того же правила, которое удерживает настоящие. Слабая пыль между Марсом и Юпитером — это пояс астероидов: 1500 астероидов, слишком маленьких, чтобы что-то притягивать, и слишком многочисленных, чтобы их рассчитывать, поэтому каждый просто движется по неизменному эллипсу вокруг Солнца. Их орбиты вытянуты и наклонены, как настоящие, поэтому пояс — толстое кольцо, и они обходят люки Кирквуда, которые расчищает притяжение Юпитера. Среди них маленькими значками летят три космических аппарата: солнечный зонд «Паркер», который ныряет к Солнцу ближе 6,9 млн км, ближе любого другого созданного человеком объекта, по орбите, доходящей до Венеры; космический телескоп «Джеймс Уэбб», который кружит у точки L2 в 1,5 млн км за Землёй и нарисован в 18 раз дальше, сразу за Луной; и «Вояджер-1», самый далёкий аппарат, в 171 а. е. от Солнца, удаляющийся на 3,6 а. е. в год, так далеко, что на него указывает стрелка у края. У них нет массы, и они движутся по своим настоящим путям по формулам, ведь «Уэбб» удерживается в точке равновесия, только включая двигатели.

Монтаж Солнца и планет Солнечной системы — Монтаж Солнечной системы. Изображение: NASA/JPL, общественное достояние

Куда переносит избранное

Каждый вариант из избранного переносит камеру в определённое место той же работающей Солнечной системы, а тела продолжают двигаться. «Вся Солнечная система» и «Внутренние планеты» показаны под наклоном. «Земля и Луна», Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и «Плутон и Харон» летят вместе со своим телом, а кадр подобран так, чтобы в него поместились его спутники. «Пояс Койпера» смотрит сверху на внешнюю Солнечную систему и идёт в пятнадцать раз быстрее, поэтому Нептун делает оборот меньше чем за минуту. Кнопка «Случайно» подлетает вплотную к произвольно выбранному телу.

Земля с «Аполлона-17», «Голубой мрамор» — Земля с «Аполлона-17». Изображение: NASA, общественное достояние

Орбиты в трёх измерениях

Планеты обращаются не в одной плоскости. Каждая орбита немного наклонена к плоскости орбиты Земли, которую называют плоскостью эклиптики: орбита Меркурия — на 7°, Венеры — на 3,4°, Сатурна — на 2,5°, а остальных — меньше чем на 2°. Мини-Солнечная система использует эти реальные наклоны, а её Луна обращается вокруг Земли по орбите, наклонённой на 5,1°, как у настоящей. Наклонение i на панели — это и есть этот наклон. Перетащите картинку, чтобы повернуть её, или выберите «С ребра» в меню «Вид», чтобы увидеть орбиты сбоку. Приблизьте любую из восьми планет или Луну, и вы увидите шар, вращающийся вокруг своей настоящей наклонённой оси: Землю с настоящими очертаниями берегов, облаками, ледяными шапками и огнями городов на ночной стороне и Марс с тёмными пятнами и белыми полярными шапками. У Венеры видна лишь верхняя граница её плотных бледно-жёлтых облаков, которые за четверо земных суток обегают планету в обратную сторону. Юпитер показывает свои пояса и зоны и Большое красное пятно, а Сатурн — более мягкие полосы, шестиугольник вокруг северного полюса и тень своих колец. Уран, лежащий на боку, — бледно-голубой шар со светлой дымкой над одним полюсом, а Нептун — более глубокого синего цвета, с белыми облаками и Большим тёмным пятном, которое «Вояджер-2» увидел в 1989 году. По сравнению с их годом сутки здесь намного длиннее настоящих, чтобы за вращением было легко следить. Двое сохраняют свои настоящие сутки: серый, испещрённый кратерами Меркурий, который поворачивается вокруг оси трижды за каждые два оборота вокруг Солнца, и Луна, которая поворачивается один раз за каждый оборот вокруг Земли и потому всегда обращена к ней одной стороной, с тёмными морями и яркими лучами кратера Тихо. Крупнейший спутник Сатурна Титан — это шар оранжевой дымки, смога его плотной азотной атмосферы, окаймлённый тонким голубым слоем, и он тоже всегда повёрнут к своей планете одной стороной. Спутники Урана выглядят такими, какими их увидел «Вояджер-2» в 1986 году: серая Миранда, покрытая венцами, огромными овалами из светлых и тёмных полос, на одном из которых яркий шеврон; Титания, усеянная кратерами и рассечённая длинными каньонами; и более тёмный Оберон, крупнейшие кратеры которого имеют тёмное дно среди ярких лучей. Тритон, крупнейший спутник Нептуна, выглядит таким, каким его увидел «Вояджер-2» в 1989 году: бледно-розовая шапка азотного инея над южным полюсом, исчерченная тёмными полосами от выбросов его гейзеров, а за ней более серая поверхность, вся в ямках, как кожура дыни-канталупы, с гладкими равнинами, давным-давно залитыми ледяной лавой. Два маленьких спутника Марса — не шары: Фобос длиной 27 км — тёмная глыба, вся в кратерах и исчерченная параллельными бороздами, с большим кратером Стикни на одном конце; Деймос, вдвое меньше, глаже, его кратеры сглажены пылью. Оба всегда обращены к Марсу длинным концом. Приблизьте Солнце, и вы увидите его поверхность: ярче всего в центре, темнее и краснее к краю, где видны лишь более холодные верхние слои газа, в мелкой зернистости, с несколькими группами солнечных пятен, которые проплывают по ней, пока Солнце делает оборот за 25 дней. Кольца Сатурна построены по измерениям зонда «Кассини»: тусклое, полупрозрачное кольцо C, яркое кольцо B, тёмная щель Кассини и кольцо A со щелью Энке, вблизи — в тонких бороздках. На них ложится тень Сатурна, а с неосвещённой стороны плотное кольцо B темнеет, тогда как сквозь более тонкие кольца просвечивает солнечный свет. Вблизи облака Юпитера бурлят так, как их показывают «Юнона» и «Хаббл»: тёмные горячие пятна вдоль Северного экваториального пояса тянут за собой сине-серые фестоны, Большое красное пятно, сжавшееся примерно до 16 000 км, закручивается в своей светлой впадине рядом с овалом BA и цепочкой белых овалов, а у полюсов теснятся сине-серые бури. Вблизи у яркой полярной шапки Урана видна более тёмная полоса по краю, а за ней — несколько небольших бурь, а его узкие тёмные кольца проступают бледными тонкими линиями, ярче всех кольцо ε, — такими их видит космический телескоп «Джеймс Уэбб». Синева Нептуна — его настоящий цвет, мягкая лазурь лишь немного глубже, чем у Урана, какой она видна на снимках «Вояджера-2», если убрать их усиленный контраст. Вблизи его высокие белые облака отбрасывают слабые тени, над южным полюсом сияет яркий вихрь, а вокруг идут бледные пылевые кольца, и на кольце Адамса видны более яркие дуги, которые обращаются вместе с ним. Вблизи Меркурий показывает то, что нанёс на карту зонд «Мессенджер»: огромный бассейн Калорис с гладким светлым дном в кольце гор, гладкие равнины на крайнем севере, длинные уступы, возникшие, когда планета остывала и сжималась, и яркие голубоватые впадины, где испарилась порода. Для глаза облака Венеры почти лишены деталей, поэтому их узоры нарисованы едва заметно: тёмная буква Y, которую видят ультрафиолетовые камеры, дугообразные полосы, пятнистые ячейки вокруг экватора и яркий воротник вокруг каждого полюса. Вблизи лунные моря сливаются друг с другом рваными берегами, каждый поток лавы чуть другого оттенка, немного голубее там, где он богат титаном, как в Море Спокойствия; у Платона и Гримальди тёмное дно, а кольца Моря Восточного рисуют мишень на его западном краю.

Карликовые планеты и пояс Койпера

Астрономы считали Плутон девятой планетой с момента его открытия в 1930 году до 2006 года, когда Международный астрономический союз отнёс его к карликовым планетам. Он находится в поясе Койпера — области ледяных тел за орбитой Нептуна. Объекты пояса Койпера — небольшие тела из льда и камня, оставшиеся с ранней эпохи Солнечной системы. В мини-Солнечной системе Плутон движется по своей настоящей орбите: эксцентриситет 0,25, наклон 17°, а перигелий лежит чуть внутри орбиты Нептуна. Он делает два оборота, пока Нептун делает три, и этот резонанс 3:2 держит их далеко друг от друга. Крупнейший спутник Плутона, Харон, имеет настоящую массу, восьмую часть массы Плутона, поэтому оба обращаются вокруг точки между ними, и настоящую, почти вертикальную плоскость орбиты. Настоящий Харон делает оборот за 6,4 дня, слишком быстро, чтобы считать это здесь, поэтому он поставлен дальше и делает около 50 оборотов за плутонианский год, а как и Луна, нарисован в 60 раз дальше. Остальные карликовые планеты с именами тоже движутся по своим настоящим орбитам по данным JPL и стартуют там, где были 9 июня 2026 года: Церера в поясе астероидов, расстояние до которой сжато, как у планет, Хаумеа и Макемаке в поясе Койпера и Эрида, которая уходит до 97 а. е. по орбите с наклоном 44°. Вокруг обращаются 160 объектов пояса Койпера, созданных по образцу настоящего пояса. Большинство движется по почти круговым орбитам в 42–48 а. е. от Солнца, некоторые сильно наклонены, а четверть — плутино — разделяют резонанс Плутона. За Нептуном картина сохраняет масштаб Нептуна, поэтому эти орбиты сохраняют свои настоящие периоды по сравнению с периодом Нептуна. Приблизьте Плутон и Харон, и вы увидите их такими, какими их увидел «Новые горизонты» в 2015 году: светлое «сердце» Плутона с ледяной равниной Спутника и тёмно-красную область Ктулху, а также серый Харон с красноватой шапкой над северным полюсом. Они всегда повёрнуты друг к другу одной и той же стороной. Вблизи можно рассмотреть и остальные карликовые планеты: тёмную, изрытую кратерами Цереру, какой её увидел зонд Dawn, с яркими соляными пятнами в кратере Оккатор; Хаумеа, ледяное «яйцо» с тёмно-красным пятном, которое делает оборот за 3,9 часа внутри тонкого кольца; красновато-коричневую Макемаке; и почти белую Эриду, одно из самых ярких тел Солнечной системы. Объекты пояса Койпера нарисованы такими, какие они есть: тёмными, от серых до тёмно-красных. Приблизьте один из них, и вы увидите маленький бугристый мир или две слипшиеся доли, как у Аррокота, мимо которого «Новые горизонты» пролетели в 2019 году.

Галилеевы спутники Юпитера

Галилео Галилей впервые увидел четыре крупнейших спутника Юпитера в 1610 году, и вместе они составляют почти всю массу системы спутников Юпитера. Ио — самое вулканически активное тело Солнечной системы, его разогревают приливы Юпитера. Под гладкой ледяной корой Европы, вероятно, скрывается океан жидкой воды. Ганимед — крупнейший спутник в Солнечной системе, больше планеты Меркурий, и единственный известный спутник с собственным магнитным полем. У Каллисто древняя, густо покрытая кратерами поверхность изо льда и камня, а под ней, возможно, есть океан. В мини-Солнечной системе у них настоящие массы, и они обращаются в плоскости экватора Юпитера. Настоящие делают оборот за 1,8–16,7 суток, слишком быстро, чтобы считать это здесь, поэтому они поставлены дальше, но с настоящим соотношением расстояний: Ио по-прежнему делает два оборота за один оборот Европы и четыре за один оборот Ганимеда — это резонанс Лапласа. Они нарисованы в 14 раз дальше. Приблизьте их, и вы увидите их такими, какими их видел зонд «Галилео»: Ио, жёлтую от серы, красно-бурую у полюсов и усеянную тёмными вулканами, некоторые из которых окружены красным кольцом; светлый лёд Европы, исчерченный красноватыми трещинами; тёмные древние области Ганимеда среди более светлой бороздчатой местности, с инеем над полюсами; и тёмную Каллисто, всю в кратерах вокруг кольцевого бассейна Валгалла. Каждый из них всегда повёрнут к Юпитеру одной стороной.

Часто задаваемые вопросы

Реалистична ли масса Солнца?

В мини-Солнечной системе Солнце равно 1000, а Юпитер — 1. Настоящий Юпитер составляет около 1/1047 массы Солнца, так что соотношение близкое. Луна, как и настоящая, имеет 1/81 массы Земли и обращается на расстоянии в 1/389 расстояния от Земли до Солнца. Это слишком близко, чтобы разглядеть её рядом с Землёй, поэтому она нарисована в 60 раз дальше. У Марса есть два маленьких спутника, Фобос и Деймос, с настоящими массами, на экваторе Марса, наклонённом на 26,7° к орбите Земли. Настоящие делают оборот за 7,7 и 30 часов, слишком быстро, чтобы считать это здесь, поэтому они поставлены дальше, но с настоящим соотношением расстояний, так что Фобос по-прежнему делает четыре оборота за один оборот Деймоса, и оба нарисованы в 120 раз дальше. Крупнейший спутник Сатурна Титан, единственный спутник с плотной атмосферой, имеет настоящую массу и обращается в плоскости экватора Сатурна, в плоскости его колец. Настоящий Титан делает оборот за 16 суток, поэтому он тоже поставлен дальше и нарисован в 12 раз дальше. Крупнейший спутник Нептуна Тритон обращается в обратную сторону, против вращения Нептуна, и, вероятно, был захвачен из пояса Койпера. У него настоящая масса и, как у настоящего, орбита, наклонённая на 130° к орбите Земли, но настоящий Тритон делает оборот за 5,9 суток, поэтому он тоже поставлен дальше и нарисован в 30 раз дальше. Уран лежит на боку, поэтому его спутники Миранда, Титания и Оберон обращаются вокруг него в почти вертикальной плоскости, наклонённой на 98° к орбите Земли. У них настоящие массы. Титания и Оберон сохраняют настоящее расстояние друг от друга, Оберон на треть дальше; настоящие делают оборот за 8,7 и 13,5 суток, поэтому они тоже поставлены дальше. Самая внутренняя, Миранда, делает оборот всего за 1,4 суток, поэтому она ближе к Титании, чем настоящая. Все три нарисованы в 50 раз дальше.

Начинают ли планеты с тех мест, где они находятся сегодня?

Карликовые планеты — да: они стартуют там, где были 9 июня 2026 года, по орбитальным элементам JPL. Планеты стартуют из заданных точек вокруг Солнца, на почти круговых орбитах, поэтому картина показывает, как они движутся, а не сегодняшнее ночное небо.

Загружает ли PictorX симуляцию на сервер?

Нет. Она работает на холсте в вашем браузере. «Сохранить» скачивает PNG, а «Редактировать» открывает это изображение в редакторе PictorX.

Почему Плутон больше не планета?

В 2006 году Международный астрономический союз определил планету как тело, которое обращается вокруг Солнца, достаточно массивно, чтобы собственная гравитация сделала его круглым, и расчистило окрестности своей орбиты. Плутон выполняет первые два условия, но делит свою область с объектами пояса Койпера, поэтому теперь он карликовая планета. В приложении он подчиняется закону Ньютона, как и любое другое тело.