Kääbusplaneet Pluuto on Päikese impeeriumi piiril asuva kuue väikese kosmilise keha uurimata ja kauges süsteemis domineeriv objekt.
Pärast avastamist peeti Pluutot meie süsteemi kõige kaugemaks, üheksandaks planeediks. See asub tuntud maailma äärealal Kuiperi vöös. Selle planeedi staatus 76 aasta pärast Rahvusvahelise Astronoomialiidu otsusel. Selle organisatsiooni assamblee võttis planeedi definitsioonile täienduse; see seisneb selles, et tema orbiidi lähedal puuduvad muud taevakehad, välja arvatud tema enda satelliidid. Pluuto ei vasta sellele punktile, kuna selle läheduses on mitmesuguseid kosmoseobjekte. See tähistas uue kategooria – väikesed planeedid – tekke algust, nende teine nimi on plutoidid.
Avastamise ajalugu
Isegi 19. sajandi lõpus oletasid teadlased tundmatu planeedi olemasolu, mis avaldab mõju. Ameerika astronoomiaprofessor, suure eraobservatooriumi looja ja teadlane Percival Lowell alustas objekti aktiivset otsingut 1906. aastal.
Ta andis kosmilisele kehale nime "Planeet X", kuid ei leidnud seda kunagi kuni oma päevade lõpuni. 1919. aastal vaatasid California teadlased Mount Wilsonilt fotosid piirkonnast, kus Pluuto asus, kuid defekti tõttu ei olnud seda fotodel näha. Otsingud peatati kümneks aastaks ja 1929. aastal jätkas Clyde Tombaugh seda. Pildistades Lowelli arvutatud koordinaatide järgi salapärase planeedi ligikaudset asukohta, töötas ta 14 tundi ööpäevas. Avastati sadu asteroide ja komeet ning 1930. aastal avastati Pluuto. Planeedi nime valimise eesõigus läks professor Lowelli kaaslastele, valikuvõimalusi saadeti kõikjalt. Surnute pimeduse kuningriigi jumala nime pakkus välja noor inglanna Venice Bernie. See valik meeldis enamikule töötajatest ja planeedist sai Pluuto.
Pind ja koostis
Planeedi uurimine on selle tohutu kauguse tõttu keeruline ja selle kohta on vähe teavet. Selle struktuuris on kivine tuum ja metaani ja süsinikmonooksiidiga segatud külmunud lämmastiku mantel. Pluuto pinnal on erinev iseloom, selle värvus muutub aastaaegade vaheldudes. Nähtavad metaanijääst koosnevad tumedamad alad. Planeedi tihedus – 2,03 g/cm3 – näitab 50% silikaatide olemasolu sisestruktuuris. Pluuto uurimine viidi läbi Hubble'ilt saadud materjalide põhjal, nad märkasid keeruliste süsivesinike jälgi.
Omadused
Astronoomide esialgsed oletused ütlesid, et Pluuto kaal oli võrreldav Maa omaga. Kuid Charoni gravitatsiooniefekti uurides leidsid nad, et planeedi mass ulatub 22 kg kohta 1,305x10 - see on vaid veerand Maa kaalust. See on väiksem kui Kuu ja kuus muud meie süsteemi satelliiti. Pluutot arvutati mitu korda ümber, selle väärtus muutus uute andmete laekumisel. Nüüd loetakse selle läbimõõduks 2390 km.
Planeeti ümbritseb õhuke atmosfäärikiht, mille olek on seotud kaugusega Päikesest. Tähele lähenedes jää sulab ja aurustub, moodustades valdavalt lämmastikust ja osaliselt metaanist koosneva haruldase gaasi kesta ning eemaldudes need ained külmuvad ja pudenevad pinnale. Objekti temperatuur on -223 kraadi Celsiuse järgi. Planeeti iseloomustab aeglane pöörlemine ümber oma telje, päeva muutmiseks kulub 6 päeva ja 9 tundi.
Orbiit
Pluuto orbiidi kuju on piklik, ta ei sarnane teistega ja tema kõrvalekalle ringist on 170. Selle tõttu muutub planeedi kaugus tähest tsükliliselt. See läheneb Neptuuni ees 4,4 miljardi km kaugusele ja teises osas eemaldub 7,4 miljardi km võrra. Tähele lähenemise aeg kestab 20 aastat – siis saabub kõige mugavam hetk planeedi uurimiseks. Pluutol ja Neptuunil pole kokkupuutepunkte, nad asuvad üksteisest üsna kaugel (17 AU). Planeetide resonants on 3:2, st kui Pluuto teeb kaks pööret, siis tema naaber suudab sooritada kolm. See stabiilne suhe kestab miljoneid aastaid. Planeet rändab ümber Päikese 248 aastaga. Planeet liigub Maa poole, nagu Uraan ja Veenus.
Satelliidid
Pluutot ümbritsevad viis väikest kuud: Hydra, Charon, Nix, Kerberos ja Styx. Need on kontsentreeritud väga kompaktselt. Esimene oli Charon, mille läbimõõt on 1205 km. Selle mass on 8 korda väiksem kui Pluutol. Planeedi ja satelliidi vastastikused varjutused olid kasulikud selle läbimõõdu arvutamisel. Kõikide satelliitide suurused on arvutatud ebatäpselt, nende ulatus ulatub 10 km-st Nikta puhul (88-98 km) kuni 86 km-ni Hydra puhul (44-130 km). Mõned kaasaegsed teadlased tunnistavad Pluutot ja Charoni kosmiliste kehade – topeltplaneedi – vahelise ühenduse erakordseks vormiks.
Omadused:
- Kaugus Päikesest: 5900 miljonit km
- Planeedi läbimõõt: 2390 km*
- Päev planeedil: 6 päeva 8 tundi**
- Aasta planeedil: 247,7 aastat***
- t° pinnal: -230°C
- Atmosfäär: Koosneb lämmastikust ja metaanist
- Satelliidid: Charon
* läbimõõt piki planeedi ekvaatorit
**pöörlemisperiood ümber oma telje (Maa päevades)
*** ümber Päikese tiirlemise periood (Maa päevades)
Pluuto on Päikesesüsteemi üks kaugemaid väikeobjekte (alates 2006. aastast asendus planeedi staatus kääbusplaneedi staatusega). See väike kääbusplaneet asub Päikesest 5900 miljoni km kaugusel ja teeb ühe tiiru ümber taevakeha 247,7 aastaga.
Esitlus: planeet Pluuto
* Videoesitluse parandus: New Horizonsi kosmoselaev on juba Pluutot uurinud
Pluuto läbimõõt on suhteliselt väike, see on 2390 km. Selle taevakeha ligikaudne tihedus on 1,5–2,0 g/cm³. Pluuto on teistest planeetidest väiksema massiga; see arv on vaid 0,002 meie Maa massist. Astronoomid on ka leidnud, et üks päev Pluutol võrdub 6,9 Maa päevaga.
Sisemine struktuur
Kuna Pluuto jääb Maast märkimisväärse kauguse tõttu väheuuritud planeediks, saavad teadlased ja astronaudid selle sisestruktuuri kohta teha vaid oletusi. Ametlikult arvatakse, et see planeet koosneb täielikult jäätunud gaasidest, eelkõige metaanist ja lämmastikust. See oletus tehti 80ndate lõpus tehtud spektraalanalüüsi andmete põhjal. Siiski on põhjust arvata, et Pluutol on tuum, mis võib sisaldada jääd, ning jäine vahevöö ja -koor. Pluuto peamised koostisosad on vesi ja metaan.
Atmosfäär ja pind
Pluutol, mis on Päikesesüsteemi planeetide seas suuruselt üheksandal kohal, on oma atmosfäär, mis ei sobi sellel elamiseks ühelegi elusorganismile. Atmosfäär koosneb süsinikmonooksiidist, väga kergest ja vees vähelahustuvast metaangaasist ning suurest kogusest lämmastikust. Pluuto on väga külm planeet (umbes -220 °C) ja selle lähenemine päikesele, mis toimub mitte rohkem kui kord 247 aasta jooksul, aitab muuta osa selle pinda katvast jääst gaasiks ja alandada temperatuuri veel 10 ° võrra. C. Samal ajal kõigub taevakeha atmosfääri temperatuur -180 °C piires.
Pluuto pind on kaetud paksu jääkihiga, mille põhikomponendiks on lämmastik. Samuti on teada, et sellel on tasane maastik ja sama jääga segatud kõvadest kividest kivid. Pluuto lõuna- ja põhjapoolus on kaetud igavese lumega.
Planeet Pluuto kuud
Pikka aega teati ühte Pluuto looduslikku satelliiti, selle nimi on Charon, ja see avastati 1978. aastal, kuid selgus, et see pole ainus kauge planeedi satelliit Päikesesüsteemis. 2005. aasta Hubble'i teleskoobi kujutiste uuesti läbivaatamisel avastati veel kaks Pluuto kuud, S/2005 P1 ja S/2005 P2, mis said peagi nimedeks Hydra ja Nix. Praeguseks on 2013. aasta seisuga teada 5 Pluuto satelliiti, neljas avastati satelliit ajutise tähisega P4 2011. aasta juunis ja viies P5 2012. aasta juulis.
Mis puutub peamisse satelliidi Charoni, mis on Pluuto standardite järgi suur, siis selle mõõtmed on 1200 km läbimõõduga, mis on vaid kaks korda väiksem kui Pluuto ise. Nende tugevad erinevused koostises viivad teadlased hüpoteesini, et kogu Pluuto-Charoni süsteem tekkis tulevase planeedi võimsa kokkupõrke tagajärjel tulevase satelliidiga nende iseseisva moodustumise etapis protopilvest.
Selgub, et Charon moodustus planeedi ja sellega koos teistest palju väiksematest Pluuto väikestest satelliitidest väljutatud fragmentidest.
Pluutot peetakse Päikesesüsteemis eraldiseisvaks kääbusplaneediks, kuigi mõned astronoomid on nõus selle vastu vaidlema. See taevakeha asub nn Kuiperi vöös, mis koosneb peamiselt massiivsetest asteroididest ja kääbustest (väikeplaneedid), mis sisaldavad mõningaid lenduvaid aineid (näiteks vett) ja teatud kivimeid. Seetõttu arvavad mitmed teadlased, et Pluutot oleks väga kohane nimetada mitte planeediks, nagu kõik on harjunud, vaid asteroidiks. Alates 2006. aastast on Pluutot klassifitseeritud kääbusplaneediks.
Planeedi uurimine
Pluuto avastasid astronoomid suhteliselt hiljuti (1930. aastal), selle satelliidi Charon 1978. aastal ja teised satelliidid – Hydra, Nikta, P4 ja P5 – veelgi hiljem, vaid paar aastat tagasi. Esialgu oletas sellise taevaobjekti olemasolu Kuiperi vöös Ameerika astronoom Percival Lovell juba 1906. aastal. 20. sajandi alguses planeetide vaatlemiseks kasutatud instrumendid ei võimaldanud aga nende täpset asukohta määrata. Pluuto jäädvustati esmakordselt fotodele 1915. aastal, kuid tema kujutis oli nii nõrk, et teadlased ei omistanud sellele mingit tähtsust.
Tänapäeval seostatakse üheksanda planeedi avastamist aastaid asteroide uurinud ameeriklase Clyde Tombaugh’ nimega. See astronoom tegi esimesena Pluutost kvaliteetse foto, mille eest sai ta Inglismaa Astronoomiaühingult auhinna.
Pikka aega pöörati Pluuto uurimisele palju vähem tähelepanu kui teistele planeetidele, kuigi Päikesest nii kaugel (ligi 40 korda kaugemal kui Maast) asuvale taevakehale üritati kosmoseaparaati saata. See planeet teadlastele erilist huvi ei paku, kuna nende tähelepanu on suunatud eelkõige nendele taevakehadele, millel on elu olemasolu tõenäosus mitu korda suurem. Selliste objektide hulka kuulub näiteks Marss.
NASA saatis aga 19. jaanuaril 2006 Pluutole planeetidevahelise automaatjaama “New Frontiers”, mis 14. juunil 2015 lendas Pluutole võimalikult lähima kaugusele (~ 12500 km) ja edastas 9 päeva jooksul palju olulist infot. missiooni pildid ja andmed (~ 50 GB teavet).
(New Horizonsi tehtud väga lähivõte Pluuto pinnalt. Pildil on selgelt näha tasandik ja mäed)
See on üks pikimaid kosmosereise, New Horizonsi missioon on kavandatud kestma 15–17 aastat. Muide, New Frontiersi kosmoselaeval on kõigist teistest automaatjaamadest kõrgeim. Samuti uuris kosmoseaparaat oma pika lennu ajal Jupiterit, edastades palju uusi pilte ja ületas edukalt Uraani orbiidi ning jätkas pärast kääbusplaneedi Pluuto uurimist teekonda kaugete Kuiperi vöö objektide suunas.
Pluuto pole mitte ainult üks Päikesesüsteemi väikseimaid planeete, vaid ka kõigist teistest Päikesesüsteemi suurtest elanikest kõige kaugemal ja kõige vähem uuritud planeete, mistõttu Pluutoga seotud avastusi ei tule just sageli ette.
Tänapäeval on täiesti teada, et Pluuto on Maast 5 korda väiksem, koosneb peamiselt kivist ja jääst. Pluuto asub Päikesest 40 korda kaugemal kui Maa, mistõttu soojust ja valgust on siin vähe – temperatuur pinnal langeb kohati 220 miinuskraadini. Atmosfäärirõhk on siin umbes 1000 korda väiksem kui Maal ja on ligikaudu 0,015 millibaari.
Ja siiski, Pluutol on atmosfäär ja selle olemasolu on teada umbes 30 aastat. Seni arvati, et Pluuto atmosfäär on õhuke gaaside, peamiselt lämmastiku kile, millele on lisatud vähesel määral metaani ja võib-olla ka süsinikmonooksiidi (CO). Kui see kääbusplaneet liigub oma 248-aastasel orbiidil Päikesest eemale, külmub selle atmosfäär ja langeb sõna otseses mõttes planeedi pinnale. Kui Pluuto hakkab taas Päikesele lähenema, tõuseb sealne temperatuur ning elemendid külmuvad ning muutuvad tagasi gaasiks, luues atmosfääri.
Astronoomid on aga seni uurinud vaid Pluuto atmosfääri ülakihte ja seda on tehtud siis, kui lähedalasuvate tähtede valgus ei seganud Pluuto vaatlemist. Rea vaatluste tulemusena on teadlased avastanud, et planeedi ülemine atmosfäär on pinnast umbes 50 kraadi soojem, kus keskmine temperatuur kõigub miinus 170-180 kraadi ringis.
Nüüd on Tšiilis väga suurele teleskoobile paigaldatud spetsiaalse spektrograafi CRIRES (CRyogenic InfraRed Echelle Spectrograph) abil õnnestunud kindlaks teha, et mitte ainult ülemised, vaid ka atmosfääri alumised kihid on oluliselt soojemad. Seega, kui Pluuto pinnal on temperatuur umbes miinus 180 kraadi, siis atmosfääris ei lange see alla 120-130 kraadi.
Maal pole kõik nii – temperatuur on seda kõrgem, mida lähemal planeedi pinnale. Muutus võib olla 6-8 kraadi atmosfääri iga kilomeetri kohta. Pluutol toimub "soojenemine" alt üles ja kõikumine võib olla umbes 15 kraadi atmosfääri iga kilomeetri kohta.
"On hämmastav, et suutsime jälgida atmosfääri, mis on Maa omast 100 000 korda väiksem ja asub Päikesesüsteemi serval asuval planeedil," ütleb uuringu kaasautor Hans-Ulrich Keifl.
Põhjus, miks Pluuto pind nii külm on, peitub tema sõnul atmosfääris. "See on sarnane sellele, kuidas vesi keha pinnalt aurustub, jahutades seda. Nii et atmosfäär imeb planeedilt soojuse sõna otseses mõttes välja. Selles suhtes on Pluuto natuke nagu komeedid, kus on ka sublimeerivat jääd," räägib ta.
Hiljutised vaatlused on näidanud, et metaan on Pluuto atmosfääris leviku poolest teine element. "Seal on piisavalt metaani, et see mängib soojusvahetusprotsessis võtmerolli ja seletab atmosfääri kõrget temperatuuri," ütleb teadlane.
Tänapäeval on ekspertidel kaks mudelit, mis selgitavad Pluuto ainulaadseid nähtusi. Esimese kohaselt on planeedi pind kaetud õhukese metaanikihiga, mis takistab külmunud lämmastiku sublimatsiooni. Teise järgi pole see sama metaan mitte pinnal, vaid atmosfääri alumises kihis.
Teadlased loodavad olukorda selgitada 2015. aastal, kui New Horizonsi orbitaalsond jõuab Pluutole.
>>> Pluuto atmosfäär
Kas Pluutol on atmosfäär?– Päikesesüsteemi kääbusplaneet: foto, millest koosneb atmosfäärikiht, elliptilise orbiidi mõju, New Horizons.
Jah, Pluutol on õnne, et tal on atmosfäärikiht. Tõsi, see pole meile tuttav sinine taevas ja pilved õhuga, vaid õhuke gaasikest, mis ilmub teatud orbiidipunktidesse.
Kääbusplaneedi Pluuto atmosfäär
See kõik on seotud Pluuto orbiidi elliptilisusega. Lähimas läbipääsus tahke lämmastik soojeneb ja hakkab sublimeerima gaasiks. Pilved tõusevad planeedi kohale ja neid hoiab kõrgel gravitatsioon. Kui Pluuto tähest eemaldub, kaotab see uuesti temperatuuri, pilved muutuvad tahkeks ja langevad pinnale.
Pluuto atmosfääri märgati 1988. aastal, kui kääbusplaneet möödus Päikese eest ja blokeeris valguse (transiitsündmus). Analüüs näitas, et see ulatub 60 km kaugusele. 2002. aastal üllatas teadlasi, sest atmosfäärikiht osutus varasemast tihedamaks. See kõik puudutab lämmastiku kokkupuudet päikesekiirtega pärast 120-aastast talve.
Nüüd liigub Pluuto eemale, nii et atmosfäär on jälle kadumas. Selle salvestas kosmoselaev New Horizons 2015. aastal. Nii et Pluutol on atmosfäär, tal puudub lihtsalt stabiilsus, millega oleme harjunud.
Spektromeetrilised mõõtmised näitavad kindlalt metaani olemasolu Pluutol. Kuid pole selge, kas täheldatud metaanitriibud on tingitud atmosfäärist või pinnal olevast pakasest. Tõenäoliselt on seal metaani härmatis, kuid ka atmosfääri olemasolu on tõestatud ja see pole isegi väga haruldane. Algul oletasid teadlased, et see koosneb metaanist ja jõudsid järeldusele, et Pluuto atmosfäär on õhuke, kuid tänapäevaste seadmete piiril oli seda võimalik tuvastada. Saadud Pluuto peegeldusspekter sisaldab ribasid lainepikkustel 620, 790 ja 840 nm, mis langevad kokku metaani arvutatud neeldumisspektriga. Need ribad kuuluvad suure tõenäosusega gaasifaasi.
Pluuto atmosfääri paksuseks hinnati vaid 7,3 x 10 22 molekuli/cm 2 (umbes 1/3 süsinikdioksiidi sisaldusest Marsi atmosfäärisambas). Kuid see hinnang kehtib ainult metaani kohta. Tuletame meelde: Tritonil ja Titanil on lämmastikuatmosfäär. Samuti võib Pluuto atmosfääris olla palju lämmastikku. Võimalik on ka argooni olemasolu. Pluuto atmosfäär võib hiljutiste mõõtmiste kohaselt olla seni arvatust tihedam. 1988. aastal täheldati tähe varjamist Pluuto poolt: selle heledus vähenes järk-järgult, mitme sekundi jooksul, mis kahtlemata viitab üsna tihedale atmosfäärile.
Pluuto temperatuuri globaalsed kõikumised peaksid talvel kaasa tooma metaani ja lämmastiku kondensaatide kogunemise polaarkübaratesse ning õhumassi suurenemiseni suvel, polaarmütside sulamise perioodil. Arvutuste kohaselt viib temperatuuri langus vaid 2 kraadi võrra poole atmosfääri metaanist kondenseerumiseni Pluutol. Seetõttu peaks metaanisisaldus atmosfääris eriti tugevalt varieeruma sõltuvalt Pluuto asukohast orbiidil, põhjustades hooajalisi temperatuurimuutusi.
Kui Maal on aastaaegade vaheldumine tingitud peamiselt planeedi ekvaatori kaldest oma orbitaaltasandile, siis Pluutol ja Charonil lisandub ekvaatori suurele kaldele suur orbiidi ekstsentrilisus (0,25), mis muudab ekvaatori voogu. pinnale langev päikesesoojus ±56% võrra 248 aasta jooksul. See põhjustab globaalset soojenemist orbiidi periheelis ja jahtumist afeelis. Pluuto läbis periheeli 1989. aastal. On tõenäoline, et märkimisväärne osa metaani ja lämmastiku ladestustest läks pinnalt atmosfääri.
Pluuto pöörlemistelg on meie ajastul orienteeritud nii, et periheelis ja afeelis on see pööratud ekvaatoriga Päikese poole. See muudab hooajalised efektid üsna keeruliseks. Pluuto polaaraladel on aastaaegade vaheldumine üldiselt sama, mis Maal – üks talv ja üks suvi aastas, kuigi poolkerade vahel on vahe: suvi tuleb lõunapoolkeral kiiresti ja talv tuleb aeglaselt ning pahe. vastupidi põhjas. Kuid ekvatoriaalsetes piirkondades asendab üksteist neli aastaaega: kaks madalat ja kaks kõrget aastaaega, mida võib nimetada "suveks", kuid samal ajal on üks suvi soojem ja teine jahedam. Soojadel suvedel ulatub temperatuur -220 °C-ni ja talvel langeb see -240 °C-ni. Arvutused näitavad, et pretsessiooni tulemusena kirjeldab Pluuto telg oma orbiidi telje ümber koonust, mille periood on mitu miljonit aastat (Maal on see periood vaid 26 tuhat aastat). Seetõttu vaatab Pluuto telg umbes miljoni aasta pärast sarnaselt Maa teljega Päikese poole periheelis ja afeelis (33° nurga all) ning aastaaegade vaheldumine muutub lihtsamaks: igal poolkeral on selge muutus talve ja suve vahel, kusjuures suvi on ühel poolkeral "kuumem" kui teisel.
Pluuto atmosfääri struktuuri arvutamisel saadi ootamatu tulemus. Selgus, et Pluuto ja Charoni väikese vahemaa tõttu peaks neil olema ühine atmosfäär. Kuid see nõuab kinnitust. Kui olemasolevad hinnangud Pluuto ja Charoni masside kohta on õiged, on metaan Pluuto atmosfääris hajumise äärel. Metaaniatmosfääri säilitamiseks on vaja ligikaudu järgmisi parameetreid: Pluuto mass on 2,3 × 10 22 kg. (1/3 Kuu massist), raadius 1400 km, keskmine pinnatemperatuur mitte üle 52 K, maksimaalselt 62 K. Sel juhul peaks sfääriline albeedo olema umbes 0,45 ja gravitatsioonikiirendus pinnal umbes 0,8 m/s2.
Aastatel 1988-91 Astromeetriliste meetodite abil oli võimalik määrata massikeskme asukoht ja hinnata Pluuto keskmiseks tiheduseks 1,8-2,1 g/cm 3, mis on tüüpiline silikaatjääkehadele nagu Triton, Titan või Ganymedes. Charoni tihedus osutus 1,2-1,3 g/cm 3 . Sellest järeldub, et Pluuto koostis on kivid ja veejää ning Charon on Saturni jäiste satelliitide analoog. Selline erinevus pidi näitama nende taevakehade iseseisvat päritolu. Hiljem saadi aga teised hinnangud: komponentide tsentrite vaheline kaugus on 19640 km, Pluuto läbimõõt 2300 km, Charoni läbimõõt 1200 km. Süsteemi kogumass on 1,46×10 22 kg, millest Charon moodustab ca 10%. Seega on Charoni tihedus 1,7 g/cm 3, mis on märgatavalt lähemal Pluuto tihedusele. Seega jääb Pluuto ja Charoni päritolu küsimus lahtiseks kuni nende üksikasjalikuma uurimiseni.
| <<< Назад
|
Edasi >>> |
