Девятая и самая дальняя планета Солнечной системы — Плутон. В 2006 году Международный астрономический союз исключил этот космический объект из списка планет. Не смотря на этот факт, Плутон все равно он считается малой (карликовой) планетой пояса Койпера, причем является самой известной планетой карликового типа, а также самым большим небесным телом, которое находится далее Нептуна и десятым по размеру и массе объектом среди тех, которые вращаются вокруг Солнца (не считая планетарных спутников). Решение забрать девятую планету довольно спорно, в научных кругах есть мнение об необходимости отмены решения Союза астрономов. Планета имеет один большой спутник и четыре поменьше. Символ космического тела — переплетенные латинские буквы P и L.
Интересные факты о Плутоне, связанные с открытием и исследованиями. Сначала девятую планету называли Планетой Х. Но оксфордская школьница придумала современное название — Плутон, за это получила приз — 5 фунтов стерлингов. Название было позитивно воспринято научными кругами, так как традиционно связано с античной мифологией (древнегреческий бог подземного царства), как и название многих других планет и космических объектов.
Орбиту планеты можно было бы высчитать с помощью математических вычислений, ее существование было предсказано в начале ХХ века американским астрономом Персивалем Лоуэллом, поэтому объект сначала хотели назвать Персивалем. Но саму планету нашли не благодаря сложным расчетам, а благодаря К.Томбо, который сумел найти на небосводе такой маленький объект среди миллионов звезд в 1930 году.
Далекую глыбу из камней и льда, из которых состоит планета, можно рассмотреть только в телескоп с 200-миллиметровыми линзами, причем с первого раза вряд ли удастся ее обнаружить, так как планета очень медленно движется и нужно тщательно сопоставлять ее с другими небесными телами на звездной карте. Венеру, например, легко обнаружить не только благодаря яркости, но и благодаря быстрому движению относительно звезд.
Из-за удаленности непосредственно к Плутону длительное время не подлетал ни один космический аппарат. Но 14 июля 2015 года американский космический аппарат «Новые горизонты» прошел на расстоянии 12,5 тысяч километров от поверхности планеты, сделав качественные снимки поверхности.
С момента открытия на протяжении 80 лет Плутон считали полноценной планетой, но астрономы, посовещавшись, в 2006 году объявили, что это не обычная планета, а карликовая с официальным названием «астероид номер 134340», подобных планет карликового типа насчитывают два десятка. Это решение может быть опрометчивым, так как этот небесный объект остается десятым по размерам в Солнечной Системе.
Не смотря на то, что планета движется несколько хаотично, на ней есть два полюса — северный и южный. Этот факт вкупе с тем, что есть спутники и атмосфера, для многих ученых является доказательством, что это настоящая планета. Некоторые исследователи считают, что объект именовали карликовым из-за большой удаленности от Солнца и размещения в поясе Койпера, а вовсе не из-за размеров.
Планета Плутон — интересные факты о свойствах планеты. Это последняя планета Солнечной системы — расстояние от нашей звезды колеблется от 4,7 до 7,3 миллионов километров, такое расстояние свет преодолевает более пяти часов. Планета находится в 40 раз дальше от Солнца, чем Земля.
Год длится на Плутоне 248 земных лет — именно за это время планета совершает один оборот по солнечной орбите. Орбита очень вытянутая, также она находится в другой плоскости относительно орбит других планет Солнечной системы.
Сутки длятся почти земную неделю, обороты вокруг своей оси совершаются в другую сторону, нежели у Земли, поэтому Солнце восходит на западе, закат наблюдается на востоке. Солнечного света мало даже в день, поэтому, стоя на планете, можно круглосуточно наблюдать звездное небо.
В составе атмосферы, которая была обнаружена в 1985 году, — окись углерода, азот и метан. Конечно, такой газовой смесью человек дышать не сможет. Наличие атмосферы (которая, возможно, является общей для самой планеты и его спутника Харона) — отличительна черта Плутона, которого лишили статуса настоящей планеты и разжаловали до карликовой планеты. Ни на одной карликовой планете атмосферы нет.
Среди планет Плутон самая маленькая, ее вес составляет около 0,24 процента земной массы.
Плутон и Земля вращаются в противоположных друг от друга направлениях.
Спутником является Харон, который по размеру почти такой же, как и Плутон (в два раза меньше, но все равно разница незначительная, как для спутника). Поэтому самую дальнюю планету Солнечной системы часто называют двойной.
Эта планета самая холодная со средней температурой минус 229 градусов по Цельсию.
Не смотря на небольшой размер (в шесть раз меньше Луны по весу), это небесное тело имеет несколько спутников — Харон, Никс, Гидра, Р1.
Планета состоит из горных пород и ледяных глыб.
На честь Плутона назван химический элемент плутоний.
Планета имеет очень большой период вращения вокруг Солнца — с того времени, как ее открыли и до 2178 года она впервые сделает круг вокруг центра Солнечной Системы.
Карликовая планета достигнет максимального расстояния от Солнца в 2113 году.
Сила притяжения намного меньше земной — 45 килограмм на Земле превращаются на 2,75 килограмм на Плутоне.
Планету невозможно увидеть без оптических приборов, и даже при приближении к Земле на минимальное расстояние, ее все равно увидеть невооруженным глазом не получится.
Расстояние от Солнца настолько большое, что небесное светило, которое изжаривает Венеру и дает достаточно тепла Земле, с поверхности Плутона выглядит как маленькая точка, фактически — как большая звезда.
Так как в космосе концентрация объектов невелика, крупные тела влияют друг на друга своей гравитацией. Такое взаимодействие астрономы предусмотрели для Плутона, Урана и Нептуна. Но масса Плутона оказалась настолько маленькой относительно большой орбиты, что эта планета практически не влияет на ближайшие планеты Солнечной системы.
Плутон (134340 Pluto) - крупнейшая по размерам карликовая планета Солнечной системы (наряду с Эридой), транснептуновый объект (ТНО) и десятое по массе (без учета спутников) небесное тело, обращающееся вокруг Солнца. Первоначально Плутон классифицировался как планета, однако сейчас он считается одним из крупнейших объектов (возможно, самым крупным) в поясе Койпера.
Как и большинство объектов в поясе Койпера, Плутон состоит в основном из горных пород и льда и он относительно мал: его масса меньше массы Луны в пять раз, а объём - в три раза. У орбиты Плутона большой эксцентриситет (эксцентричность орбиты) и большой наклон относительно плоскости эклиптики.
Из-за эксцентричности орбиты Плутон то приближается к Солнцу на расстояние 29,6 а. е. (4,4 млрд км), оказываясь к нему ближе Нептуна, то удаляется на 49,3 а. е. (7,4 млрд км). Плутон и его крупнейший спутник Харон часто рассматриваются в качестве двойной планеты, поскольку барицентр их системы находится вне обоих объектов. Международный астрономический союз (МАС) заявил о намерении дать формальное определение для двойных карликовых планет, а до этого момента Харон классифицируется как спутник Плутона. У Плутона имеются также три меньших спутника - Никта и Гидра, которые были открыты в 2005 году, и P4 - самый малый, открытый 28 июня 2011 года.
Со дня своего открытия в 1930 и до 2006 года Плутон считался девятой планетой Солнечной системы. Однако в конце XX и начале XXI века во внешней части Солнечной системы было открыто множество объектов. Среди них примечательны Квавар, Седна и особенно Эрида, которая на 27 % массивнее Плутона. 24 августа 2006 года МАС впервые дал определение термину «планета». Плутон не попадал под это определение, и МАС причислил его к новой категории карликовых планет вместе с Эридой и Церерой. После переклассификации Плутон был добавлен к списку малых планет и получил № (англ.) 134340 по каталогу Центра малых планет (ЦМП). Некоторые учёные продолжают считать, что Плутон должен быть переклассифицирован обратно в планету.
В честь Плутона был назван химический элемент плутоний.
История открытия
В 1840-е годы Урбен Леверье с помощью ньютоновой механики предсказал положение тогда ещё не открытой планеты Нептун на основе анализа возмущений орбиты Урана. Последующие наблюдения за Нептуном в конце XIX века заставили астрономов предположить, что, помимо Нептуна, влияние на орбиту Урана оказывает и другая планета. В 1906 году Персиваль Лоуэлл, состоятельный житель Бостона, основавший в 1894 году обсерваторию Лоуэлла, инициировал обширный проект по поиску девятой планеты Солнечной системы, которой он дал имя «Планета X». К 1909 году Лоуэлл и Уильям Генри Пикеринг выдвинули предположение о нескольких возможных небесных координатах для этой планеты. Лоуэлл и его обсерватория продолжали поиск планеты вплоть до его смерти в 1916 году, однако безуспешно. На самом деле 19 марта 1915 года в обсерватории Лоуэлла были получены два слабых изображения Плутона, однако он на них не был опознан.
Обсерватория Маунт-Вильсон также могла претендовать на открытие Плутона в 1919 году. В тот год Милтон Хьюмасон по поручению Уильяма Пикеринга проводил поиски девятой планеты, и изображение Плутона попало на фотопластинку. Однако изображение Плутона на одном из двух снимков совпало с небольшим браком эмульсии (оно даже казалось его частью), а на другой пластинке изображение планеты частично наложилось на звезду. Даже в 1930 году изображение Плутона на этих архивных снимках удалось выявить с немалым трудом.
Из-за десятилетней судебной тяжбы с Констанцией Лоуэлл - вдовой Персиваля Лоуэлла, которая пыталась получить от обсерватории миллион долларов как часть его наследия, - поиски планеты X не возобновлялись. И только в 1929 году директор обсерватории Весто Мелвин Слайфер без долгих раздумий поручил продолжение поисков Клайду Томбо, 23-летнему канзасцу, который только что был принят в обсерваторию после того, как на Слайфера произвели впечатление его астрономические рисунки.
Задачей Томбо стало систематическое получение изображений ночного неба в виде парных фотографий с интервалом между ними в две недели с последующим сравнением пар для нахождения объектов, изменивших своё положение. Для сравнения использовался блинк-компаратор, позволяющий быстро переключать показ двух пластинок, что создаёт иллюзию движения для любого объекта, который изменил позицию или видимость между фотографиями. 18 февраля 1930 года, после почти года работы, Томбо обнаружил возможно движущийся объект на снимках от 23 и 29 января. Менее качественная фотография от 21 января подтвердила движение. 13 марта 1930 года, после того, как обсерватория получила другие подтверждающие фотографии, новость об открытии была телеграфирована в обсерваторию Гарвардского колледжа. За это открытие в 1931 году Томбо был награждён золотой медалью Английского Астрономического общества.
Название
Венеция Берни - девочка, давшая планете название «Плутон». Право дать название новому небесному телу принадлежало обсерватории Лоуэлла. Томбо посоветовал Слайферу сделать это как можно скорее, пока их не опередили. Варианты названия начали поступать со всего мира. Констанция Лоуэлл, вдова Лоуэлла, предложила сначала «Зевс», потом имя своего мужа - «Персиваль», а затем и вовсе собственное имя. Все подобные предложения были проигнорированы.
Имя «Плутон» первой предложила Венеция Берни, одиннадцатилетняя школьница из Оксфорда. Венеция интересовалась не только астрономией, но и классической мифологией, и решила, что это имя - древнеримский вариант имени греческого бога подземного царства - подходит для такого, вероятно, тёмного и холодного мира. Она предложила это название в разговоре со своим дедом Фолконером Мейданом (англ.), работавшим в Бодлианской библиотеке в Оксфордском университете - Мейдан прочитал об открытии планеты в The Times и за завтраком рассказал об этом внучке. Её предложение он передал профессору Герберту Тернеру (англ.), который телеграфировал его коллегам в США.
Официально объект получил имя 24 марта 1930 года. Каждый член обсерватории Лоуэлла мог проголосовать по короткому списку из трёх вариантов: «Минерва» (хотя так уже был назван один из астероидов), «Кронос» (это имя оказалось непопулярным, будучи предложенным Томасом Джефферсоном Джексоном Си - астрономом с плохой репутацией) и «Плутон». Последний из предложенных получил все голоса. Имя было опубликовано 1 мая 1930 года. После этого Фолконер Мейдан вручил Венеции 5 фунтов стерлингов в качестве награды.
Астрономическим символом Плутона является монограмма из букв P и L, которые также являются инициалами имени П. Лоуэлла. Астрологический символ Плутона напоминает символ Нептуна (Neptune symbol.svg), с той разницей, что на месте среднего зубца в трезубце круг (Pluto s astrological symbol.svg).
В китайском, японском, корейском и вьетнамском языках название Плутона переводится как «Звезда подземного царя» - этот вариант предложил в 1930 году японский астроном Хоэй Нодзири. Во многих других языках используется транслитерация «Pluto» (в русском языке - «Плутон»); однако в некоторых индийских языках может использоваться имя бога Яма (например, Ямдев в гуджарати) - стража ада в буддизме и в индуистской мифологии.
Поиски «Планеты Икс»
Сразу после открытия Плутона его тусклость, а также отсутствие у него различимого планетного диска, вызвали сомнения в том, что он является лоуэлловской «Планетой X». Всю середину XX века оценка массы Плутона постоянно пересматривалась в сторону уменьшения. Открытие в 1978 году Харона - спутника Плутона - впервые позволило измерить его массу. Эта масса, равная примерно 0,2 % массы Земли, оказалась слишком мала, чтобы быть причиной несоответствий в орбите Урана.
Последующие поиски альтернативной Планеты X, в особенности проводимые Робертом Гаррингтоном (англ.), не увенчались успехом. Во время прохождения «Вояджера-2» около Нептуна в 1989 году были получены данные, по которым общая масса Нептуна была пересмотрена в сторону уменьшения на 0,5 %. В 1993 году Майлс Стэндиш (англ. Myles Standish) использовал эти данные для перевычисления гравитационного воздействия Нептуна на Уран. В результате исчезли несоответствия в орбите Урана, а с ними и надобность в Планете X.
На сегодняшний день подавляющее большинство астрономов согласно с тем, что лоуэлловская Планета X не существует. В 1915 году Лоуэлл предсказал положение Планеты X, которое было весьма близко к фактическому положению Плутона на тот момент; однако английский математик и астроном Эрнест Браун пришёл к заключению, что это было случайным совпадением, и данная точка зрения ныне общепринята.
Орбита
Орбита Плутона значительно отличается от орбит планет Солнечной системы. Она сильно наклонена относительно эклиптики (более чем на 17°) и сильно эксцентрична (эллиптически). Орбиты всех планет Солнечной системы близки к круговым и составляют небольшой угол с плоскостью эклиптики. Среднее расстояние Плутона от Солнца составляет 5,913 млрд км, или 39,53 а. е., но из-за большого эксцентриситета орбиты (0,249) это расстояние меняется от 4,425 до 7,375 млрд км (29,6-49,3 а. е.). Солнечный свет идёт до Плутона около пяти часов, соответственно, столько же потребуется радиоволнам, чтобы долететь от Земли до космического аппарата, находящегося возле Плутона. Большой эксцентриситет орбиты приводит к тому, что часть её проходит от Солнца ближе, чем Нептун. Последний раз такое положение Плутон занимал с 7 февраля 1979 по 11 февраля 1999 года. Детальные вычисления показывают, что до этого Плутон занимал такое положение с 11 июля 1735 по 15 сентября 1749 года, причём всего 14 лет, тогда как с 30 апреля 1483 по 23 июля 1503 года он находился в таком положении 20 лет. Из-за большого наклона орбиты Плутона к плоскости эклиптики, орбиты Плутона и Нептуна не пересекаются. Проходя перигелий, Плутон находится на 10 а. е. над плоскостью эклиптики. К тому же, период обращения Плутона равен 247,69 года, и Плутон делает два оборота за то время, пока Нептун делает три. В результате Плутон и Нептун никогда не сближаются менее чем на 17 а. е. Орбиту Плутона можно предсказать на несколько миллионов лет как назад, так и вперёд, но не больше. Механическое движение Плутона хаотично и описывается нелинейными уравнениями. Но чтобы заметить этот хаос, необходимо наблюдать за ним достаточно долго. Есть характерное время его развития, так называемое время Ляпунова, которое для Плутона составляет 10-20 млн лет. Если производить наблюдения в течение малых промежутков времени, будет казаться, что движение регулярное (периодическое по эллиптической орбите). На самом же деле орбита с каждым периодом чуть сдвигается, и за время Ляпунова сдвигается настолько сильно, что следов от первоначальной орбиты уже не остаётся. Поэтому и моделировать движение очень сложно.
Орбиты Нептуна и Плутона
Вид на орбиты Плутона (обозначена красным) и Нептуна (обозначена голубым) «сверху». Плутон периодически бывает к Солнцу ближе Нептуна. Затемнённый участок орбиты показывает, где орбита Плутона ниже плоскости эклиптики. Положение дано на апрель 2006
Плутон находится с Нептуном в орбитальном резонансе 3:2 - на каждые три оборота Нептуна вокруг Солнца приходится два оборота Плутона, весь цикл занимает 500 лет. Кажется, что Плутон должен периодически сильно приближаться к Нептуну (ведь проекция его орбиты пересекается с орбитой Нептуна).
Парадокс заключается в том, что Плутон иногда оказывается ближе к Урану. Причина этого - всё тот же резонанс. В каждом цикле, когда Плутон первый раз проходит перигелий, Нептун оказывается в 50° позади Плутона; когда Плутон второй раз будет проходить перигелий, Нептун сделает полтора оборота вокруг Солнца и окажется примерно на том же расстоянии что и в прошлый раз, но впереди Плутона; в то время, когда Нептун и Плутон оказываются на одной линии с Солнцем и по одну от него сторону, Плутон уходит в афелий.
Таким образом, Плутон не бывает ближе 17 а. е. к Нептуну, а с Ураном возможны сближения до 11 а. е.
Орбитальный резонанс между Плутоном и Нептуном очень стабилен и сохраняется миллионы лет. Даже если бы орбита Плутона лежала в плоскости эклиптики, столкновение было бы невозможно.
Стабильная взаимозависимость орбит свидетельствует против гипотезы, что Плутон был спутником Нептуна и покинул его систему. Однако возникает вопрос: если Плутон никогда не проходил близко от Нептуна, то откуда мог возникнуть резонанс у карликовой планеты, гораздо менее массивной, чем, например, Луна? Одна из теорий предполагает, что если Плутон изначально не был в резонансе с Нептуном, то он, вероятно, время от времени сближался с ним гораздо сильнее, и эти сближения за миллиарды лет воздействовали на Плутон, изменив его орбиту и превратив её в наблюдаемую ныне.
Дополнительные факторы, влияющие на орбиту Плутона
Схема аргумента перигелия
Расчёты позволили установить, что в течение миллионов лет общая природа взаимодействий между Нептуном и Плутоном не меняется. Однако существует ещё несколько резонансов и воздействий, которые влияют на особенности их перемещения относительно друг друга и дополнительно стабилизируют орбиту Плутона. Помимо орбитального резонанса 3:2, преимущественное значение имеют следующие два фактора.
Во-первых, аргумент перигелия Плутона (угол между точкой пересечения его орбиты с плоскостью эклиптики и точкой перигелия) близок к 90°. Из этого следует, что при прохождении перигелия Плутон максимально поднимается над плоскостью эклиптики, тем самым предотвращается столкновение с Нептуном. Это прямое следствие эффекта Козаи, который соотносит эксцентриситет и наклонение орбиты (в данном случае орбиты Плутона), учитывая воздействие более массивного тела (здесь - Нептуна). При этом амплитуда либрации Плутона относительно Нептуна составляет 38°, и угловое разделение перигелия Плутона с орбитой Нептуна всегда будет более 52° (то есть 90°-38°). Момент, когда угловое разделение бывает наименьшим, повторяется каждые 10 000 лет.
Во-вторых, долготы восходящих узлов орбит этих двух тел (точек, где они пересекают эклиптику) практически находятся в резонансе с вышеуказанными колебаниями. Когда эти две долготы совпадают, то есть когда можно протянуть прямую линию через эти 2 узла и Солнце, перигелий Плутона составит с ней угол в 90°, и при этом карликовая планета будет находиться выше всего над орбитой Нептуна. Другими словами, когда Плутон пересечёт проекцию орбиты Нептуна и наиболее глубоко зайдёт за её линию, то он сильнее всего удалится от её плоскости. Это явление называют суперрезонансом 1:1.
Для того чтобы понять природу либрации, представьте, что вы смотрите на эклиптику из удалённой точки, откуда планеты видны движущимися против часовой стрелки. После прохождения восходящего узла Плутон находится внутри орбиты Нептуна и движется быстрее, нагоняя Нептун сзади. Сильное притяжение между ними вызывает вращательный момент, приложенный к Плутону за счёт гравитации Нептуна. Он переводит Плутон на немного более высокую орбиту, где он движется чуть медленнее в соответствии с 3-м законом Кеплера. Так как орбита Плутона меняется, то процесс постепенно влечёт за собой изменение перицентра и долгот Плутона (и, в меньшей степени, Нептуна). После многих таких циклов Плутон настолько тормозится, а Нептун настолько ускоряется, что Нептун начинает ловить Плутон на противоположной стороне своей орбиты (возле узла, противоположного тому, с которого мы начали). Процесс затем обращается, и Плутон отдаёт вращательный момент Нептуну до тех пор, пока Плутон не разгоняется настолько, что начинает догонять Нептун возле первоначального узла. Полный цикл завершается примерно за 20 000 лет.
Крупные плутино в сравнении по размеру, альбедо и цвету. (Плутон показан вместе с Хароном, Никтой и Гидрой)
Вероятная структура Плутона.
1. Замёрзший азот
2. Водный лёд
3. Силикаты и водный лёд
Большое расстояние Плутона от Земли сильно усложняет его всестороннее исследование. Новые сведения об этой карликовой планете, возможно, будут получены в 2015 году, когда ожидается прибытие аппарата «New Horizons» в область Плутона.
[править] Визуальные характеристики и строение
Звёздная величина Плутона составляет в среднем 15,1, в перигелии достигает 13,65. Для наблюдений Плутона необходим телескоп, желательно с апертурой не менее 30 см. Плутон выглядит звездообразным и расплывчатым даже в очень большие телескопы, поскольку его угловой диаметр составляет всего лишь 0,11 . При очень большом увеличении Плутон выглядит светло-коричневым со слабым оттенком жёлтого. Спектроскопический анализ Плутона показывает, что его поверхность более чем на 98 % состоит из азотного льда со следами метана и моноокиси углерода. Расстояние и возможности современных телескопов не позволяют получить качественные снимки поверхности Плутона. Фотографии, полученные космическим телескопом «Хаббл», позволяют различить лишь самые общие детали, да и то нечётко. Самые лучшие изображения Плутона были получены при составлении так называемых «карт яркости», созданных, благодаря наблюдениям за затмениями Плутона его спутником Хароном, происходившими в 1985-1990 гг. Используя компьютерную обработку, удавалось уловить изменение поверхностного альбедо при затмевании планеты её спутником. Например, затмение более яркой детали поверхности производит бо?льшие колебания в видимой яркости, чем затмение тёмной. Используя эту технику, можно узнать полную среднюю яркость системы Плутон-Харон и отследить изменения яркости в течение долгого времени. Тёмная полоса ниже экватора Плутона, как можно заметить, имеет довольно сложную окраску, что указывает на некие, неизвестные пока механизмы формирования поверхности Плутона.
Карты, составленные по данным телескопа «Хаббл», свидетельствуют о том, что поверхность Плутона крайне неоднородна. Об этом также свидетельствует и кривая блеска Плутона (то есть зависимость его видимой яркости от времени) и периодические изменения в его инфракрасном спектре. Поверхность Плутона, обращённая к Харону, содержит немало метанового льда, в то время как противоположная сторона содержит больше льда из азота и моноокиси углерода и там почти нет метанового льда. Благодаря этому, Плутон занимает второе место как наиболее контрастный объект в Солнечной системе (после Япета). Данные, полученные с помощью космического телескопа «Хаббл», позволяют предположить, что плотность Плутона составляет 1,8-2,1 г/см2. Вероятно, внутреннюю структуру Плутона составляют 50-70 % горных пород и 50-30 % льда. В условиях системы Плутона может существовать водяной лёд (разновидности лёд I, лёд II, лёд III, лёд IV и лёд V, а также замёрзшие азот, монооксид углерода и метан. Поскольку распад радиоактивных минералов в итоге нагрел бы льды достаточно для того, чтобы они отделились от горных пород, учёные предполагают, что внутренняя структура Плутона дифференцирована - горные породы в плотном ядре, окружённые мантией изо льда, толщина которой в таком случае должна будет составлять примерно 300 км. Также возможно, что нагревание продолжается и сегодня, создавая под поверхностью океан жидкой воды.
В конце 2011 года телескопом Хаббл на Плутоне были обнаружены сложные углеводороды - сильные линии поглощения, свидетельствующие о присутствии на поверхности карликовой планеты целого ряда ранее не выявленных соединений. Также выдвинута гипотеза о том, что на планете может существовать простая жизнь.
Масса и размеры
Земля и Луна в сравнении с Плутоном и Хароном
Астрономы, первоначально полагая, что Плутон и есть та самая «Планета X» Лоуэлла, вычислили его массу на основе его предполагаемого воздействия на орбиту Нептуна и Урана. В 1955 году считалось, что масса Плутона приблизительно равна массе Земли, а дальнейшие вычисления позволили понизить эту оценку к 1971 году приблизительно до массы Марса. В 1976 году Дейл Крукшенк, Карл Пилчер и Дэвид Моррисон из Гавайского университета впервые вычислили альбедо Плутона, найдя, что оно соответствует альбедо метанового льда. Исходя из этого было решено, что Плутон должен быть исключительно ярким для своего размера и потому не мог иметь массу больше, чем 1 % от массы Земли.
Открытие в 1978 году спутника Плутона - Харона - позволило измерить массу системы Плутона, используя третий закон Кеплера. Как только гравитационное влияние Харона на Плутон было вычислено, оценки массы системы Плутон - Харон упали до 1,31·1022 кг, что составляет 0,24 % от массы Земли. Точное определение массы Плутона в настоящий момент невозможно, так как неизвестно соотношение масс Плутона и Харона. В настоящее время считается, что массы Плутона и Харона соотносятся в пропорции 89:11, с возможной ошибкой 1%. В целом возможная ошибка определения основных параметров Плутона и Харона составляет от 1 до 10 %.
До 1950 года считалось, что по диаметру Плутон близок к Марсу (то есть около 6700 км), ввиду того, что если бы Марс был на таком же расстоянии от Солнца, то он тоже имел бы 15 звёздную величину. В 1950 Дж. Койпер измерил при помощи телескопа с 5-метровым объективом угловой диаметр Плутона, получив значение 0,23 , которому соответствует диаметр в 5900 км. В ночь с 28 на 29 апреля 1965 года Плутон должен был покрыть звезду 15-й величины, если бы его диаметр был равен определённому Койпером. Двенадцать обсерваторий следили за блеском этой звёздочки, но он не ослабел. Так было установлено, что диаметр Плутона не превосходит 5500 км. В 1978 году, после открытия Харона, диаметр Плутона был оценён как 2600 км. Позднее, наблюдения за Плутоном во время затмений Плутона Хароном и Харона Плутоном 1985-1990 гг. позволили установить, что его диаметр равен примерно 2390 км.
Плутон (справа внизу) в сравнении с крупнейшими спутниками Солнечной системы (слева направо и с вершины к основанию): Ганимед, Титан, Каллисто, Ио, Луна, Европа и Тритон
С изобретением адаптивной оптики удалось точно определить и форму планеты. Среди объектов Солнечной системы Плутон меньше по размерам и массе не только в сравнении с остальными планетами, он уступает даже некоторым их спутникам. Например, масса Плутона составляет лишь 0,2 от массы Луны. Плутон меньше семи естественных спутников других планет: Ганимеда, Титана, Каллисто, Ио, Луны, Европы и Тритона. Плутон в два раза больше в диаметре и раз в десять массивнее Цереры, крупнейшего объекта в поясе астероидов (расположенного между орбитами Марса и Юпитера), однако, при приблизительно равных диаметрах, уступает в массе карликовой планете Эриде из рассеянного диска, обнаруженной в 2005 году.
Атмосфера
Атмосфера Плутона - тонкая оболочка из азота, метана и монооксида углерода, испаряющихся с поверхностного льда. С 2000 по 2010 год атмосфера значительно расширилась за счёт сублимации поверхностных льдов. На рубеже XXI века она простиралась на 100-135 км над поверхностью, а по результатам измерений 2009-2010 гг. - тянется более чем на 3000 км, что составляет около четверти расстояния до Харона. Термодинамические соображения диктуют следующий состав этой атмосферы: 99 % азота, чуть меньше 1 % моноокиси углерода, 0,1 % метана. Когда Плутон отдаляется от Солнца, его атмосфера постепенно замораживается и оседает на поверхности. При приближении Плутона к Солнцу, температура около его поверхности заставляет льды сублимироваться и превращаться в газы. Это создаёт антипарниковый эффект: подобно поту, охлаждающему тело при испарении с поверхности кожи, сублимация производит охлаждающий эффект на поверхность Плутона. Учёные, благодаря Субмиллиметровому массиву (англ.), недавно вычислили, что температура на поверхности Плутона 43 К (-230,1 °C), что на 10 К меньше, чем ожидалось. Верхняя атмосфера Плутона на 50° теплее, чем поверхность, и составляет -170°С. Атмосфера Плутона была обнаружена в 1985 году при наблюдении покрытия им звёзд. В дальнейшем факт наличия атмосферы был подтверждён интенсивными наблюдениями за другими покрытиями в 1988. Когда объект не имеет атмосферы, покрытие звезды происходит достаточно резко, в случае же с Плутоном звезда затемняется постепенно. Как было установлено по коэффициенту поглощения света, атмосферное давление на Плутоне во время этих наблюдений составляло всего 0,15 Па, что составляет лишь 1/700 000 от земного. В 2002 году очередное покрытие звезды Плутоном наблюдалось и анализировалось командами под началом Брюно Сикарди из Парижской обсерватории, Джеймсом Л. Элиотом из МТИ и Джеем Пасачоффом из Уильямстаунского колледжа (Массачусетс). Атмосферное давление оценивалось на момент измерений в 0,3 Па, несмотря на то, что Плутон был дальше от Солнца, чем в 1988 году, и, таким образом, должен был быть более холодным и иметь более разреженную атмосферу. Одно из объяснений несоответствия состоит в том, что в 1987 году южный полюс Плутона впервые за 120 лет вышел из тени, что способствовало испарению дополнительного азота из полярных шапок. Теперь потребуются десятилетия, чтобы этот газ конденсировался из атмосферы. В октябре 2006 Дейл Крукшенк из исследовательского центра НАСА (новый научный сотрудник миссии «New Horizons») и его коллеги объявили об открытии при спектрографии Плутона этана на его поверхности. Этан - производное от фотолиза или радиолиза (то есть химического преобразования при воздействии солнечного света и заряженных частиц) замороженного метана на поверхности Плутона; он выделяется, судя по всему, в атмосферу.
Температура атмосферы Плутона значительно выше температуры его поверхности и равна -180 °C.
Спутники
Плутон с Хароном, фотография «Хаббла»
Плутон и три его известных спутника из четырёх. Плутон и Харон - два ярких объекта в центре, правее - два слабых пятнышка - Никта и Гидра
У Плутона есть четыре естественных спутника: Харон, открытый в 1978 астрономом Джеймсом Кристи, и два маленьких спутника, Никта и Гидра, открытые в 2005 году. Последний спутник был открыт телескопом «Хаббл»; сообщение об открытии было опубликовано 20 июля 2011 на сайте телескопа. Временно его назвали S/2011 P 1 (P4); его размеры составляют от 13 до 34 км.
Спутники Плутона расположены к планете дальше, чем в других известных спутниковых системах. Спутники Плутона могут обращаться на 53 % (или 69 %, если движение ретроградное) от радиуса сферы Хилла, устойчивой зоны гравитационного влияния Плутона. Для сравнения, почти самый дальний спутник Нептуна Псамафа обращается на 40 % от радиуса сферы Хилла для Нептуна. В случае Плутона лишь внутренние 3 % зоны заняты спутниками. В терминологии исследователей Плутона, его спутниковая система обозначается как «очень компактная и в значительной степени пустая». Примерно с начала сентября 2009 года астрофизиками было разработано программное обеспечение, которое позволило проанализировать архивные изображения Плутона, сделанные телескопом «Хаббл», и установить наличие ещё 14 космических объектов, находящихся вблизи орбиты Плутона. Диаметры космических тел варьируются в пределах 45-100 км.
Исследования системы Плутона телескопом «Хаббл» позволили определить предельные размеры возможных спутников. С уверенностью 90 % можно утверждать, что у Плутона нет спутников крупнее 12 км в диаметре (максимум - 37 км при альбедо в 0,041) за пределами 5? от диска этой карликовой планеты. При этом предполагается подобное Харону альбедо в 0,38. С уверенностью 50 % можно утверждать, что предельные размеры для таких спутников - 8 км.
Харон
Харон был открыт в 1978 году. Он был назван в честь Харона - перевозчика душ умерших через Стикс. Его диаметр, по современным оценкам, составляет 1205 км - чуть больше половины диаметра Плутона, а соотношение масс составляет 1:8. Для сравнения, соотношение масс Луны и Земли равняется 1:81.
Наблюдения покрытия звезды Хароном 7 апреля 1980 года позволили получить оценку радиуса Харона: 585-625 км. К середине 1980-х гг. наземными методами, в первую очередь с применением спекл-интерферометрии удалось довольно точно оценить радиус орбиты Харона, последующие наблюдения орбитального телескопа «Хаббл» не очень сильно изменили ту оценку, установив, что он - в пределах 19 628-19 644 км.
В период с февраля 1985 года по октябрь 1990 года наблюдались чрезвычайно редкие явления: попеременные затмения Плутона Хароном и Харона Плутоном. Они происходят, когда восходящий, либо нисходящий узел орбиты Харона оказывается между Плутоном и Солнцем, а такое случается примерно каждые 124 года. Поскольку период обращения Харона - чуть меньше недели, затмения повторялись каждые трое суток, и за пять лет произошла большая серия этих событий. Эти затмения позволили составить «карты яркости» и получить хорошие оценки радиуса Плутона (1150-1200 км).
Барицентр системы Плутон-Харон находится вне поверхности Плутона, поэтому некоторые астрономы считают Плутон и Харон двойной планетой (двойной планетной системой - такой вид взаимодействий крайне редко встречается в Солнечной системе, уменьшенным вариантом такой системы можно считать астероид 617 Патрокл). Эта система также необычна среди других планет, испытывающих приливное воздействие: и Харон, и Плутон всегда повёрнуты друг к другу одной и той же стороной. То есть с одной стороны Плутона, обращённой к Харону, Харон виден как неподвижный объект, а с другой стороны планеты Харона не видно вообще никогда. Особенности спектра отражаемого света приводят к заключению, что Харон покрыт водным льдом, а не метаново-азотным, как Плутон. В 2007 году наблюдения обсерватории Джемини позволили установить наличие на Хароне гидратов аммиака и водяных кристаллов, что, в свою очередь, позволяет предположить наличие на Хароне криогейзеров.
Согласно проекту Резолюции 5 XXVI Генеральной ассамблеи МАС (2006) Харону (наряду с Церерой и объектом 2003 UB313) предполагалось присвоить статус планеты. В примечаниях к проекту резолюции указывалось, что в таком случае Плутон-Харон будет считаться двойной планетой. Однако в окончательном варианте резолюции содержалось иное решение: было введено понятие карликовая планета. К этому новому классу объектов были отнесены Плутон, Церера и объект 2003 UB313. Харон не был включён в число карликовых планет.
Гидра и Никта
Поверхность Гидры в представлении художника. Плутон с Хароном (справа) и Никта (яркая точка слева)
Схематическое изображение системы Плутона. P1 - Гидра, P2 - Никта
Два спутника Плутона были запечатлены на фото астрономами, работающими с космическим телескопом «Хаббл» 15 мая 2005 года, и получили временные обозначения S/2005 P 1 и S/2005 P 2. 21 июня 2006 года МАС официально назвал новые спутники Никта (или Плутон II, внутренний из этих двух спутников) и Гидра (Плутон III, внешний спутник). Эти два маленьких спутника обращаются по орбитам, которые в 2-3 раза дальше орбиты Харона: Гидра расположена на расстоянии около 65 000 км от Плутона, Никта - примерно 50 000 км. Они обращаются почти в той же плоскости, что и Харон, и имеют орбиты, близкие к круговым. Они находятся в резонансе с Хароном 4:1 (Гидра) и 6:1 (Никта) по их средней угловой скорости на орбите. Наблюдения за Никтой и Гидрой с целью определить их индивидуальные характеристики на данный момент продолжаются. Гидра иногда бывает ярче, чем Никта. Это может свидетельствовать о том, что она больше или что отдельные участки её поверхности лучше отражают солнечный свет. Размеры обоих спутников были оценены исходя из их альбедо. Спектральное подобие спутников Харону предполагает альбедо 35 %. Оценка этих результатов позволяет предполагать, что диаметр Никты - 46 км, а Гидры - 61 км. Верхние пределы для их диаметров могут быть оценены, принимая во внимание 4%-е альбедо самых тёмных объектов в поясе Койпера, как 137 ± 11 км и 167 ± 10 км соответственно. Масса каждого из спутников составляет примерно 0,3 % от массы Харона и 0,03 % от массы Плутона. Открытие двух маленьких спутников позволяет предполагать, что Плутон может обладать системой колец. Столкновения малых тел могут образовать множество обломков, формирующих кольца. Данные оптических исследований усовершенствованной обзорной камеры на телескопе «Хаббл» свидетельствуют об отсутствии колец. Если кольцевая система и существует, она либо незначительна, как кольца Юпитера, либо составляет всего около 1000 км в ширину.
Пояс Койпера
Схема известных объектов в поясе Койпера и четырёх внешних планет Солнечной системы
Происхождение Плутона и его особенности долго были загадкой. В 1936 году английский астроном Реймонд Литлтон высказал гипотезу, что он - «сбежавший» спутник Нептуна, выбитый с орбиты самым крупным спутником Нептуна, Тритоном. Такое предположение подверглось сильной критике: как говорилось выше, Плутон никогда не подходит близко к Нептуну. Начиная с 1992 года, астрономы стали открывать всё новые и новые небольшие ледяные объекты за орбитой Нептуна, которые были подобны Плутону не только по орбите, но и по размеру и составу. Эта часть внешней Солнечной системы была названа в честь Джерарда Койпера, одного из астрономов, который, размышляя над природой транснептуновых объектов, предположил, что эта область является источником короткопериодических комет. Теперь астрономы полагают, что Плутон является всего лишь крупным объектом в поясе Койпера. Плутон имеет все особенности других объектов в поясе Койпера, например, таких, как кометы - солнечный ветер уносит с поверхности Плутона частицы ледяной пыли, как и у комет. Если бы Плутон был так же близок к Солнцу, как и Земля, у него бы развился кометный хвост. Хотя Плутон и считается наибольшим объектом в поясе, обнаруженным на данный момент, спутник Нептуна Тритон, который немного больше, чем Плутон, разделяет с ним многие геологические, атмосферные, составные и прочие свойства, и считается объектом, захваченным из пояса. Эрида, равная по размерам Плутону, не считается объектом пояса. Скорее всего, она принадлежит к объектам, составляющим собой так называемый рассеянный диск. Немалое количество объектов пояса, как и Плутон, обладают орбитальным резонансом 3:2 с Нептуном. Такие объекты называют «плутино».
Исследования Плутона АМС
Удалённость Плутона и его маленькая масса делают трудными его исследования с помощью космических аппаратов. «Вояджер-1» мог бы посетить Плутон, но предпочтение было отдано пролёту вблизи спутника Сатурна - Титана, в результате траектория полёта оказалась несовместимой с пролётом вблизи Плутона. А у «Вояджера-2» вообще не было возможности приблизиться к Плутону. Никаких серьёзных попыток исследовать Плутон не предпринималось вплоть до последнего десятилетия XX века. В августе 1992 года учёный Лаборатории реактивного движения Роберт Стеле позвонил первооткрывателю Плутона Клайду Томбо с просьбой дать разрешение на посещение его планеты. «Я сказал ему: добро пожаловать, - позже вспоминал Томбо, - однако вам предстоит долгое и холодное путешествие». Несмотря на полученный импульс, НАСА отменило в 2000 миссию к Плутону и поясу Койпера «Pluto Kuiper Express», ссылаясь на увеличившиеся затраты и задержки с ракетой-носителем. После интенсивных политических дебатов пересмотренная миссия к Плутону, под названием «New Horizons», получила финансирование от американского правительства в 2003 году. Миссия «New Horizons» успешно стартовала 19 января 2006 года. Руководитель этой миссии Алан Стерн подтвердил слухи о том, что часть пепла, оставшаяся от кремации Клайда Томбо, умершего в 1997 году, была помещена на корабль. В начале 2007 года аппарат совершил гравитационный манёвр вблизи Юпитера, что придало ему дополнительное ускорение. Максимальное сближение аппарата с Плутоном произойдёт 14 июля 2015 года. Научные наблюдения за Плутоном начнутся за 5 месяцев до этого и продлятся, по крайней мере, в течение месяца с момента прибытия.
Первый снимок Плутона с аппарата «New Horizons»
«New Horizons» сделал первое фото Плутона ещё в конце сентября 2006 года, в целях проверки камеры LORRI (Long Range Reconnaissance Imager). Изображения, полученные с расстояния приблизительно в 4,2 млрд км, подтверждают способность аппарата отслеживать отдалённые цели, что важно для маневрирования по пути к Плутону и прочим объектам в поясе Койпера.
На борту New Horizons есть много разнообразной научной аппаратуры, спектроскопов и приборов для получения изображений - как для дальней связи с Землёй, так и для «прощупывания» поверхностей Плутона и Харона с целью создания карт рельефа. Аппарат проведёт спектрографическое исследование поверхностей Плутона и Харона, что позволит охарактеризовать глобальную геологию и морфологию, нанести на карту детали их поверхностей и проанализировать атмосферу Плутона, произвести подробное фотографирование поверхности.
Открытие спутников Никта и Гидра может означать непредвиденные проблемы для полёта. Обломки от столкновений объектов в поясе Койпера со спутниками при относительно низкой скорости, необходимой для рассеяния оных, могут создать кольцо пыли вокруг Плутона. Если New Horizons попадёт в такое кольцо, он либо получит серьёзные повреждения и будет не в состоянии передавать информацию на Землю, либо вовсе потерпит крушение. Однако существование такого кольца всего лишь теория.
Плутон как планета
На пластинках, отправившихся с зондами «Пионер-10» и «Пионер-11» в начале 1970-х, Плутон ещё упоминается в качестве планеты Солнечной системы. Эти пластинки из анодированного алюминия, отправленные с аппаратами в дальний космос с надеждой, что они будут обнаружены представителями внеземных цивилизаций, должны им дать представление о девяти планетах Солнечной системы. Отправившиеся с подобным посланием в тех же 1970-х «Вояджер-1» и «Вояджер-2» также несли с собой информацию о Плутоне как о девятой планете Солнечной системы. Что интересно: персонаж диснеевских мультфильмов - Плуто, впервые появившийся на экранах в 1930, был назван в честь этой планеты.
В 1943 году Гленн Сиборг назвал недавно созданный элемент плутонием в честь Плутона, в соответствии с традицией обозначать недавно открытые элементы в честь недавно обнаруженных планет: уран в честь Урана, нептуний в честь Нептуна, церий в честь считавшейся малой планетой Цереры и палладий в честь малой планеты Паллада.
Дебаты 2000-х годов
Сравнительные размеры крупнейших ТНО и Земли.
Изображения объектов - ссылки на статьи.
В 2002 году был обнаружен Квавар, с диаметром приблизительно 1280 км - примерно половина диаметра Плутона. В 2004 году была открыта Седна с верхними пределами для диаметра в 1800 км, тогда как диаметр Плутона 2320 км. Так же как Церера потеряла в своё время статус планеты после открытия других астероидов, так, в конечном счёте, и статус Плутона должен был быть пересмотрен в свете открытия других подобных ему объектов в поясе Койпера.
29 июля 2005 года было объявлено об открытии нового транснептунового объекта, который получил имя Эрида. Как считалось до недавнего времени, он несколько крупнее Плутона. Это был наибольший объект, открытый за орбитой Нептуна после спутника Нептуна Тритона в 1846 году. Первооткрыватели Эриды и пресса первоначально назвали её «десятая планета», хотя в то время никакого консенсуса по этому вопросу не было. Другие члены астрономического сообщества считали открытие Эриды сильнейшим аргументом в пользу перевода Плутона в разряд малых планет. Последним отличительным признаком Плутона оставался его крупный спутник Харон и его атмосфера. Эти особенности, скорее всего, не уникальны для Плутона: у нескольких других транснептуновых объектов есть спутники, а спектральный анализ Эриды предполагает схожий с Плутоном состав поверхности, что делает вероятным и наличие схожей атмосферы. Эрида также обладает и спутником - Дисномией, открытой в сентябре 2005 года. Директора музеев и планетариев, начиная с открытия объектов в поясе Койпера, иногда создавали противоречивые ситуации, исключая Плутон из планетарной модели Солнечной системы. Так, например, в планетарии Хейдена, открытом после реконструкции в 2000 году в Нью-Йорке, на Централ-Парк-Уэст, Солнечная система была представлена состоящей из 8 планет. Эти разногласия были широко освещены в печати.
© Владимир Каланов,
сайт
"Знания-сила".
Вскоре после открытия Непту́на, сделанного в сентябре 1846 года немецким астрономом Иоганном Галле по расчетам Адамса и Леверье, возникла идея поиска новой планеты за орбитой Непту́на. Предполагалось, что неведомая планета может иметь влияние на особенности движения Урана (наряду́ с влиянием Непту́на, Сатурна и Юпитера).
Плутон
Ещё в 1848 году американский математик и астроном Бенджамин Пирс (1809-1880) выдвинул гипотезу о существовании транснепту́новой планеты. В 1874 году другой американский астроном, Саймон Ньюкомб (1835-1909) , разработал новую теорию движения Урана, которая учитывала тяготение неизвестной занепту́новой планеты.
Поиску этой планеты посвятил 14 лет упорного труда американский астроном, известный своими , Персиваль Лоуэлл (1855-1916) . Он организовал масштабные поиски девятой планеты Солнечной системы, указал место в созвездии Близнецов, где следует искать неизвестную планету, но преждевременная смерть не дала ему возможности завершить начатую работу. Через 14 лет после смерти Лоуэлла, 13 марта 1930 года, американский астроном Клайд То́мбо, работавший в обсерватории возле города Флагстафф (штат Аризона), построенной в своё время на деньги Лоуэлла, обнаружил девятую планету. Она находилась точно в том месте, которое вычислил Персиваль Лоуэлл.
Считаем своим долгом отметить, что Клайд То́мбо, которому на момент открытия было только 24 года от роду, к этому выдающемуся успеху пришел в результате огромного, кропотливого труда, работая оператором блинк-компаратора - специального прибора, позволяющего сопоставлять два фотоснимка одного и того же участка неба, снятого в разное время с помощью фотографического телескопа, Клайд То́мбо должен был анализировать и сравнивать сотни фотопластинок, сидя за микроскопом блинк-компаратора.
На фотопласти́нках были отражения слабых звёзд, число которых по мере приближения к полосе Млечного пути составляло от 160 тысяч до 400 тысяч на каждой пластинке. Какой усидчивостью и каким трудолюбием надо было обладать, чтобы тщательно анализировать эти пластинки!
В дальнейшем оказалось, что Плутон могли открыть ещё при жизни Лоуэлла, а также в 1919 году. Обработка сохранившихся фотопластинок Флагстаффской обсерватории по современной технологии показала, что изображение новой планеты на одной из пластинок попало на дефект фотопластинки, а на других изображения были настолько нечёткими, что заметить их было просто невозможно.
В названии, точнее в астрономическом знаке планеты Плутон, просматривается определённая символика: две латинские буквы P и L совпадают с начальными буквами имени Персиваля Лоуэлла (Persival Lowell) . Хотя такое совпадение наверняка случайное, но оно воспринимается как некая историческая справедливость. Если обратиться к мифологии, то Плутон у древних греков был богом подземного царства, обители мёртвых. Совсем не весёлое имя дали девятой планете, но не будем принимать это всерьёз, миф он и есть миф.
Прежде чем продолжить рассказ о Плутоне, сразу оговоримся, что термин "планета" по отношению к этому небесному телу теперь не применяется. В августе 2006 года в Праге состоялась XXVI Ассамблея Международного Астрономического Союза, которая приняла решение о том, что Плутон не является полноценной планетой Солнечной системы и по своим размерам переводится в разряд планет-карликов . Надо сказать, что среди астрономов это решение воспринято неоднозначно и в целом довольно сдержанно.
Плутон - самая малая и самая дальняя планета Солнечной системы . Плутон находится на среднем расстоянии от Солнца в 5900 миллионов километров (39,9 а.е.) . Характерной особенностью движения Плутона является большая вытянутость его околосолнечной орбиты и большой её наклон к плоскости эклиптики. Приближаясь к одному из крайних своих положений на орбите (к перигелию), Плутон оказывается на некоторое время ближе к Солнцу, чем Нептун. В самом деле: минимальное удаление Непту́на от Солнца составляет 4456 млн. км, а Плутона - 4425 млн. км. Последний такой период, когда Нептун был самой удалённой планетой, пришёлся на годы с 1979 до 1998.
Схема: орбиты Нептуна и Плутона
Удивляться большой продолжительности этого периода (19 лет) не нужно, ведь период обращения Плутона вокруг Солнца составляет 248 лет. Зато максимально удалённая точка орбиты Плутона отстоит от Солнца на 7375 млн. км. В этот момент Плутон находится уже несравненно дальше от Солнца, чем Нептун.
Получается, что при соответствующем расположении в пространстве относительно Солнца наша Земля может находиться на расстоянии от Плутона, равном приблизительно 7525 млн. км. На таком огромном расстоянии исследования планеты Плутон сильно затруднены́. В самый мощный телескоп Плутон со своим спутником выглядят с Земли в виде небольшой звёздочки, почти слитой с другой, ещё меньшей по размеру.
Правда, с помощью , выведенного на околоземную орбиту, учёные смогли получить определённый объём информации об этих далёких небесных телах. Например, определён диаметр Плутона - 2390 км, что почти в два раза меньше диаметра Меркурия (4878 км) и значительно меньше диаметра Луны (3480 км).
Период вращения Плутона вокруг собственной оси составляет 6 суток и 8 часов, т.е. сутки на Плутоне длятся 152 земных часа. Вращение Плутона вокруг оси имеет направление, обратное направлению его вращения по орбите. Это ещё одна особенность этой планеты.
Масса Плутона составляет 0,0025 от массы Земли (в 400 раз меньше массы Земли). Наклон плоскости орбиты к плоскости эклиптики - 17°2". Такой большой наклон плоскости орбиты не имеет ни одна из остальны́х восьми планет Солнечной системы. Например, этот параметр составляет: у Непту́на - 1°8", у Урана - 0°8", у Сатурна - 2°5", у Юпитера - 1°9".
Период обращения вокруг Солнца, т.е. год на Плутоне составляет, как мы уже знаем, 248 земных лет, т.е. почти четверть тысячелетия.
Средняя скорость обращения вокруг Солнца составляет 4,7 км/с, или почти 17000 км/ч.
Мы можем представить себе лётчика за штурвалом реактивного самолёта, летящего со скоростью немного больше 1000 км/ч в течение нескольких часов. Но нельзя представить полёт такого самолёта вдоль орбиты Плутона. Такой полёт немыслим, потому что для облёта Солнца по орбите Плутона со скоростью около 1000 км/ч потребовалось бы 4200 лет: ведь нужно было бы пролететь около 22,2 млрд. км.
Этот фантастический расчет мы приводим потому, что речь идёт о самой далёкой планете Солнечной системы. Космос таит в себе много загадок, и кто знает, смогут ли люди открыть ещё одну планету. Возможно, орбиты Непту́на и Плутона - это и есть границы Солнечной системы. И вот чтобы дать читателям представление о размерах пространства, заключенного в этих границах, мы привели этот простой расчёт.
Атмосфера Плутона была обнаружена в 1985 году при наблюдении покрытия им звёзд. В дальнейшем наличие атмосферы было подтверждено́ наблюдениями за другими покрытиями в 1988 и 2002 годах.
Атмосфера Плутона очень разрежена и состоит в основном из смеси азота (99 %), монооксида углерода и метана (0,1%). Главным компонентом атмосферы является молекулярный азот (N 2). Предполагается, что азот образовался из вещества, составляющего поверхность Плутона. В настоящее время азот находится в летучем (сублимированном) состоянии. При температуре атмосферы в среднем минус 230°C - это естественное агрегатное состояние азота. По уточнённым данным температура атмосферы (минус 180°C) выше температуры поверхности планеты (минус 230°C). Сублимация производит охлаждающий эффект на поверхность Плутона.
В атмосфере присутствуют также образовавшиеся в результате фотохимических процессов и воздействия заря́женных частиц молекулы и ионы водорода, синильной кислоты, этана и других веществ. Считается, что метан существовал ещё при формировании планеты и вышел из её недр.
На высоте 1215 км атмосферное давление составляет около 2,3 микроба́ра. На этой высоте атмосфера как бы делится на две части. Выше находится слой аэрозоля из смеси перечисленных выше веществ. При удалении от Солнца сублимация поверхностных льдов уменьшается и, соответственно, падает давление.
Благодаря снимкам, переданным с телескопа «Хаббл», учёные имеют представление примерно о 85 процентах поверхности Плутона. Поверхность Плутона выглядит в виде контрастных зон - от светлых до тёмных. Некоторые тёмные участки можно считать образованиями, похожими на кратеры и углубления, появившиеся вследствие столкновений с крупными астероидами.
Поверхность Плутона
Поверхность Плутона состоит из водяного льда и замерзшего метана. Светлые зоны поверхности - это районы, предположительно покрытые твёрдым азотом. Состояние азота меняется по мере смены длинных сезонных циклов. Изменение структуры азота приводит к изменению яркости поверхности. В зависимости от температурных условий меняется и структура водяного льда. При приближении Плутона к Солнцу часть льда сублимирует, т.е. превращается в газ, и атмосфера становится более плотной. При удалении планеты от Солнца атмосфера частично конденсируется и выпадает в виде кристаллов, образуя своеобразный "снег" на поверхности. Так образуются более светлые участки поверхности.
Три вида Плутона
Фото поверхности на основе снимков телескопа Хаббл
Однородные сероватые пятна, которые удалось "рассмотреть" с помощью телескопа «Хаббл», образуются метаном. Это подтверждается спектроскопическими исследованиями, выполненными с Земли. Метан составляет около 1% массы планеты.
Одним из компонентов поверхности Плутона может быть двуокись углерода, содержание которой менее 1%. Возможно, что в состав поверхности, кроме указанных веществ, входят и другие составляющие, но пока их не удалось идентифицировать.
Плотность вещества на Плутоне в среднем составляет 2,03 (г/см³) . Температура поверхности - от минус 228 до минус 238 °C. Давление на поверхности колеблется от 3 до 160 микроба́р. Освещённость поверхности слабая: слишком велика удалённость от Солнца. Тем не менее в дневное время поверхность Плутона освещена во много раз сильнее, чем наша Земля ночью освещена Луной.
Многое о Плутоне оставалось неизвестным до 2015 года, когда мимо него пролетел аппарат «Новые горизонты» (New Horizons)
Неоднородность поверхности Плутона была подтверждена намного лучшими фотогра́фиями зонда New Horizons.
Альбедо разных участков его поверхности варьирует от 10 до 70 %, что делает его вторым по контрастности объектом Солнечной системы после Я́пета.
Плутон - планета особенная, но скорее всего её можно отнести к планетам земной группы. По основной гипотезе считается, что под поверхностью, состоящей в основном из замерзших воды и метана, находится заледене́лая мантия толщиной до 250 км, состоящая изо льда (слой в 130 км), молекулярного азота и других структур. Глубже находится ядро из каменистых силикатов и частично изо льда и гидратов. По одной из версий, между заледене́лой мантией и силикатным ядром возможно наличие слоя органических веществ толщиной до 100 км.
Лёд на поверхности и в мантии образовался из воды, поднятой из глубины планеты теплом, которое выделилось при радиоактивном распаде элементов, входящих в состав каменистых образований ядра. Другие предположения по этому вопросу заключаются в том, что вода выделилась из первичных окаменелостей планеты в результате столкновения с крупным астероидом.
© Владимир Каланов,
"Знания-сила"
Почему Плутон больше не планета? Сенсационное решение приняли 25 августа 2006 года 2‚5 тысячи участников конгресса Международного Астрономического Союза. Миллионы учеьников по астрономии‚ тысячи карт звездного неба‚ сотни научных работ будут переписаны. Отныне Плутон вычеркнут из списка планет Солнечной системы. Международный астрономический союз за десять дней дебатов лишил самый загадочный объект Солнечной системы статуса‚ которым он обладал всего лишь 76 лет. Однако за последние несколько десятилетий новые мощные наземные и космические обсерватории полностью изменили прежние представления о внешних областях Солнечной системы. Вместо того чтобы быть единственной планетой в своем регионе, как и все другие планеты Солнечной системы, Плутон и его спутники в настоящее время, как известно, представляют собой пример большого количества объектов, объединенных названием пояс Койпера. Этот регион простирается от орбиты Нептуна до расстояния в 55 астрономических единиц (граница пояса находится в 55 раз дальше от Солнца чем Земля). В соответствии с новыми правилами определения планет, именно то, что орбита Плутона населена подобными объектами и является основной причиной того, почему Плутон не планета. Плутон - всего-навсего один их множества объектов пояса Койпера. И орбита у него не круг‚ а эллипс‚ и уж сам он очень маленький‚ поэтому нельзя ему находится в одном списке с такими как Земля и с такими гигантами как планета Юпитер. " Он имеет и другую плотность‚ и размеры небольшие. Его нельзя отнести ни к планетам земной группы‚ ни к планетам-гигантам‚ и спутником планет он не является"‚- объясняет Владислав Шевченко‚ профессор МГУ имени М.В Ломоносова. Конференция в Праге оставила на звездных картах всего восемь планет‚ вместо привычных девяти. С 1930-го‚ когда был открыт Плутон‚ астрономы отыскали в космосе еще минимум три объекта‚ сравнимых с ним по размере и массе - Харон‚ Церера и Зена. Плутон меньше земли в шесть раз‚ Харон‚ его спутник‚ в десять. А Зена больше самого Плутона. Может быть‚ и это все планеты? Да и Луна тогда обжена названием "спутник" незаслуженно. С ее габаритами никакой из претендентов на планетарный статус не сравнился бы. "Если мы говорим‚ что Плутон - это планета‚ тогда мы должны к этому классу отнести уже не одну‚ а уже первых порах несколько планет. и Тогда Солнечная система должна бы состоять не из девяти планет‚ а из 12‚ а чуть позже - 20-30 и даже сотни планет. Поэтому решение правильное. И культурно правильное‚ и с физической точки зрения правильное"‚ - говорит Андрей Финкельштейн‚ диретор Института прикладной астрономии Российской Академии Наук. В конце концов астрономы проголосовали за достаточно спорное по тогдашним меркам решение и отнесли Плутон (и другие подобные объекты) к новому классу объектов - к «карликовым планетам». Что же такое планета по новому определению? Является ли Плутон планетой? Проходит ли по классификации? Чтобы объект Солнечной системы считался планетой, он должен соответствовать четырем требованиям, определенным МАС: 1. Объект должен обращаться по орбите вокруг Солнца - И Плутон проходит. 2. Он должен быть достаточно массивным, чтобы своей силой гравитации обеспечить себе сферическую форму - И здесь с Плутоном, похоже, все в порядке. 3. Он не должен быть спутником другого объекта. Плутон сам имеет 5 спутников. 4. Он должен суметь расчистить пространство вокруг своей орбиты от других объектов - Ага! Это правило и нарушает Плутон, это главная причина того, почему Плутон не планета. Что значит «расчистить пространство вокруг своей орбиты от других объектов»? В то время, когда планета только формируется, она становится доминирующим гравитационным телом на данной орбите. Когда она взаимодействует с другими, более мелкими объектами, она либо поглощает их, либо выталкивает их прочь своей гравитацией. Плутон же составляет лишь 0,07 массы всех объектов, находящихся на его орбите. Сравните с Землей - ее масса в 1,7 миллиона раз больше массы всех других объектов, находящихся на ее орбите, вместе взятых. Любой объект, который не соответствует четвертому критерию, считается карликовой планетой. Поэтому Плутон - это карликовая планета. В Солнечной системе существует очень много объектов с аналогичными размерами и массой, которые движутся по примерно такой же орбите. И до тех пор, пока Плутон не столкнется с ними и не приберет их массу к своим рукам, он будет оставаться карликовой планетой. Так же обстоит дело и с Эридой. Но астрофизики протестуют. Если классифицировать обэекты по размерам и виду орбиты‚ то любое бесформенное‚ но очень большое космическое тело‚ что вертится вокруг Солнца‚ тоже претендент на название планеты. Планеты‚ говорят оппоненты астрономов‚ это сфера‚ созданная гравитацией. "Просто размер ни о чем не говорит. Если тело рыхлое‚ то даже маленькое оно может поддерживаться только гравитацией и будет иметь круглые формы. То есть маленькое тело может быть планетой"‚ - объясняет Владимир Липунов‚ астрофизик‚ профессор МГУ имени М.В. Ломоносова. Итоги этой конференции поставили точку в многолетнем споре асрономов и ответила на вопрос почему Плутон не планета Солнечной Системы. Плутон всегда был наименее изученной планетой. Единственной, где атмосфера появляется лишь на время, когда космическое тело подходит к Солнцу - от жара тают льды. Но они вновь затягивают Плутон, как только он удаляется от светила. Теперь в расстройстве американские ученые. Мало того, что США принадлежит открытие 1930-го года, так еще и статус величайшей экспедиции уже отправленного зонда "Новые горизонты" под угрозой. Через девять лет Земля должна была увидеть снимки самой дальней от нас планеты, а получит только фото астероида. Итак, земной волей из списков вычеркнута самая загадочная планета Солнечной системы. Плутон красив, это очень правильный шар, отражающий солнечный свет в несколько сотен раз ярче Луны. В движении он - сама степенность: один год на Плутоне - 248 наших. Наконец, Плутон столь далек от Солнца, что небесное светило с его орбиты - лишь точка. Отсюда и холод - минус 223 градусов Цельсия. Для загадочности поводов достаточно! С момента открытия планеты не прошло и ста лет. (Следовательно, в древних астрологических прогнозах Плутон не учитывался.) Да и открыв его, не сразу разобрались в том, каков он. Поначалу считали, что он намного больше, чем доказано теперь, и вучебниках называется девятой планетой, хотя по своей орбите движется так, что иногда оказывается и восьмой планетой от солнца! А еще его долго считали двойной планетой, пока не выяснили, что Харон, его спутник, не имеет атмосферы. Зато споры по поводу Плутона привели к принятию (это через 400 лет после того, как Галилей направил на звёзды первый телескоп) следующего определения: планетами считаются только небесные тела, вращающиеся вокруг Солнца, обладающие достаточной гравитацией, чтобы иметь форму, близкую к сфере и занимающие свою орбиту в одиночку. Хотя Плутон теперь считается карликовой планетой, он все равно является увлекательным объектом для исследования. И поэтому НАСА отправило космический аппарат New Horizons (Новые Горизонты) в гости к Плутону. New Horizons достигнет Плутона в июле 2015 года и первые в истории человечества сфотографирует Плутон крупным планом. Конечно, стоит отметить, что Природе-то в общем всё равно, как крохотная цивилизация в одной из миллиардов звёздных систем классифицирует объекты этой системы. Земля, Марс, Плутон - всего лишь сгустки материи, вращающиеся вокруг намного более массивного тела, и Плутон всегда будет просто Плутоном, не важно к какой выдуманной нами категории объектов мы его будем относить. Но поводов для беспокойства нет, так как ничего не меняется. Плутон, по крайней мере, остается на своем прежнем месте.
Плутоном называют крупнейшую «карликовую планету» нашей планетарной системы, о существовании которой знают с давних времен. С Плутоном связано множество интересных фактов. Изначально вышесказанное космическое тело признали стандартной планетой, но после многочисленных споров присвоили ему статус «планеты-карлика». Кроме этого, Плутон признали максимально крупным объектом пояса Койпера.
