Карликовая планета Плутон – это доминирующий объект в неизученной и далекой системе из 6-ти малых космических тел, расположившихся на рубежах империи Солнца.
После открытия, Плутон воспринимался как самая далекая, девятая планета нашей системы. Он расположился на окраине известного мира в поясе Койпера. Своего планетного статуса спустя 76 лет, решением Международного астрономического союза. Ассамблея этой организации приняла дополнение к определению «планета», оно заключается в отсутствии других небесных тел около ее орбиты, исключение – собственные спутники. Плутон не соответствует этому пункту, так как рядом с ним имеются различные космические объекты. Это положило начало возникновению новой категории – малые планеты, их второе название плутоиды.
История открытия
Еще в конце XIX века ученые предполагали присутствие неизвестной планеты, проявляющей влияние на . Активным поиском объекта занялся в 1906 году американский профессор астрономии, создатель крупной частной обсерватории, исследователь Персиваль Лоуэлл.
Он дал космическому телу название «Планета X», но так и не сумел найти его до конца своих дней. В 1919 году калифорнийские ученые из Маунт-Вилсон рассматривали фотографии района нахождения Плутона, но из-за брака в снимках он не был замечен. В течение десяти лет поиски были приостановлены, а в 1929 году их продолжил Клайд Томбо. Делая снимки примерного места расположения загадочной планеты по координатам, рассчитанным Лоуэллом, он работал по 14 часов в день. Были обнаружены сотни астероидов и комета, а в 1930 – открыт Плутон. Привилегия выбрать название планеты досталась соратникам профессора Лоуэлла, варианты присылались отовсюду. Имя бога темного царства мертвых предложила юная англичанка Венеция Берни. Этот вариант понравился большинству сотрудников, и планета стала Плутоном.
Поверхность и состав
Изучение планеты затруднено огромным расстоянием, сведений о ней немного. В своем строении она имеет каменное ядро и мантию из замерзшего азота с примесью метана и оксида углерода. Поверхность Плутона имеет разный характер, ее цвет изменяется со сменой сезонов. Просматриваются более темные области, состоящие из метанового льда. Плотность планеты – 2,03 г/см3 – говорит о наличии 50% силикатов в составе внутренней структуры. Изучение Плутона ведется исходя из материалов, полученных от «Хаббл», им замечены следы сложных углеводородов.
Характеристики
Исходные предположения астрономов говорили, что вес Плутона соизмерим с земным. Но изучая гравитационное действие Харона, выяснили, что масса планеты достигает 1,305х10 в 22 кг – это всего четверть веса Земли. Он уступает по габаритам Луне и еще шести спутникам в нашей системе. Плутона пересчитывался неоднократно, его значение изменялось при получении новых данных. Сейчас его диаметр принято считать равным 2390 км.
Планета окружена тонким слоем атмосферы, состояние которой связано с расстоянием до Солнца. При приближении к звезде лед плавится и испаряется, образуя разреженную газовую оболочку, состоящую в большей степени из азота и частично из метана, а при удалении эти вещества замерзают и падают на поверхность. Температура объекта составляет -223 градуса Цельсия. Планета отличается медленным вращением вокруг оси, для смены суток ей необходимо 6 дней и 9 часов.
Орбита
Форма орбиты Плутона вытянутая, она не похожа на другие, а ее отклонение от окружности равняется 170. Из-за этого расстояние планеты до светила изменяется циклично. Она, опережая Нептун, подходит на 4,4 млрд. км, а в другой части отдаляется на 7,4 млрд. км. Время приближения к светилу длится 20 лет – тогда наступает самый удобный момент для изучения планеты. Плутона и Нептуна не имеют точек соприкосновения, они достаточно далеки друг от друга (17 а. е.). Планеты имеют резонанс 3:2, т. е. пока Плутон совершает два оборота, его сосед успевает выполнить три. Это устойчивое соотношение длится миллионы лет. Путь вокруг Солнца планета проходит за 248 лет. Свое движение планета осуществляет навстречу Земле, как Уран и Венера.
Спутники
Плутон окружают пять маленьких лун: Гидра, Харон, Никта, Кербер и Стикс. Они сосредоточены очень компактно. Первым был Харон, имеющий диаметр 1205 км. Его масса в 8 раз меньше, чем у Плутона. Взаимные затмения планеты и спутника пригодились при вычислении ее диаметра. Размеры всех спутников вычислены неточно, они имеют разбежность от 10 км, в случае с Никтой (88-98 км), до 86 км у Гидры (44-130 км). Плутон и Харон признаются частью современных ученых исключительной формой связи космических тел – двойной планетой.
Характеристики:
- Расстояние от Солнца: 5 900 млн км
- Диаметр планеты: 2 390 км *
- Сутки на планете: 6 суток 8 часов **
- Год на планете: 247,7 лет ***
- t° на поверхности: -230°C
- Атмосфера: Состоит из азота и метана
- Спутники: Харон
* диаметр по экватору планеты
** период вращения вокруг собственной оси (в земных сутках)
*** период обращения по орбите вокруг Солнца (в земных сутках)
Плутон является одним из дальних маленьких объектов Солнечной системы (с 2006 года статус планеты был заменен на статус карликовой планеты). Эта небольшая карликовая планета располагается в 5900 миллионов км от Солнца и совершает один оборот вокруг небесного светила за 247,7 лет.
Презентация: планета Плутон
* Поправка к видео презентации: Космический аппарат "Новые Горизонты" на данный уже исследовал Плутон
Диаметр Плутона сравнительно невелик, он составляет 2390 км. Примерная плотность данного небесного тела 1,5 - 2,0 г/ см³. По своей массе Плутон уступает другим планетам, этот показатель составляет всего лишь 0,002 от массы нашей Земли. Астрономами также выяснено, что одни сутки на Плутоне равны 6,9 земным суткам.
Внутреннее строение
Поскольку Плутон остается малоизученной планетой в силу ее значительной удаленности от Земли, ученые и астронавты могут лишь высказывать предположения относительно ее внутреннего строения. Официально считается, что состоит данная планета полностью из замерзших газов, в частности метана и азота. Такое предположение выдвинуто на основе данных спектрального анализа, проведенного в конце 80-х годов. Тем не менее, есть основания считать, что Плутон имеет ядро, возможно, с содержанием льда, обледенелую мантию и кору. Основные составные элементы Плутона вода и метан.
Атмосфера и поверхность
Плутон, занимающий по своим размерам девятое место среди планет солнечной системы, имеет собственную атмосферу, непригодную для обитания на нем каких-либо живых организмов. Атмосфера состоит из окиси углерода, очень легкого и малорастворимого в воде газа метана и большого количества азота. Плутон - очень холодная планета (около - 220 °C), а ее приближение к солнцу, которое происходит не чаще 1 раза в 247 лет, способствует преобразованию части покрывающего ее поверхность льда в газ и понижению температуры еще на 10 °C. При этом температура атмосферы небесного тела колеблется в пределах - 180 °C.
Поверхность Плутона покрыта толстым слоем льда, основным компонентом которого является азот. Известно также, что на нем имеются равнинные местности и скалы из твердых горных пород с примесью того же льда. Южный и северный полюса Плутона покрыты вечными снегами.
Спутники планеты Плутон
Долгое время было известно об одном естественном спутнике Плутона, его имя Харон, и он был открыт в 1978 году, но он оказался не единственным спутником далекой планеты Солнечной системы. В повторном изучении снимков телескопа "Хаббл" в 2005 году были обнаружены ещё два спутника Плутона S/2005 P1 и S/2005 P2, которые в скором времени получили имена Гидра и Никта. К настоящему времени на 2013 год известно о 5 спутниках Плутона, четвертым открытым стал спутник с временным обозначением P4 в июне 2011 года, а пятым P5 в июле 2012.
Что же касается главного крупного по меркам Плутона спутника Харон, его размеры составляют 1200 км в диаметре, что всего в два раза меньше самого Плутона. Их сильные отличия по составу наводят ученых на гипотезу, что вся система Плутон-Харон образовалась в следствии мощного столкновения будущей планеты со своим будущим спутником во время стадии их независимого друг от друга формирования из протооблака.
Получается, что Харон образовался из выброшенных осколков планеты, а вместе с ним и другие намного меньшие в размерах малые спутник Плутона.
Плутон считается отдельной карликовой планетой солнечной системы, хотя некоторые астрономы готовы с этим поспорить. Данное небесное тело располагается в так называемом поясе Койпера, состоящем в основном из массивных астероидов и карликов (малых планет), в составе которых некоторые летучие вещества (например, вода) и определенные горные породы. Поэтому ряд ученых полагает, что было бы весьма уместно называть Плутон не планетой, как все привыкли, а астероидом. С 2006 года Плутон классифицируют, как карликовую планету.
Изучение планеты
Плутон был открыт астрономами сравнительно недавно (в 1930 году), его спутник Харон в 1978 году, а другие спутники - Гидра, Никта, P4 и P5 - еще позднее, всего несколько лет назад. Первоначально предположение о существовании подобного небесного объекта в поясе Койпера было высказано американским астрономом Персивалем Ловеллом еще в 1906 году. Однако приборы, с помощью которых в начале 20 столетия велись наблюдения за планетами, не позволили определить его точного места расположения. Впервые на снимках Плутон был запечатлен в 1915 году, однако его изображение было настолько слабозаметным, что ученые не придали ему никакого значения.
Сегодня открытие девятой планеты связывают с именем Клайда Томбо - американца, занимавшегося на протяжении долгих лет изучением астероидов. Этот астроном первым смог сделать качественный снимок Плутона, за что и получил награду Астрономического Сообщества Англии.
Долгое время изучению Плутона уделялось гораздо меньше внимания, чем другим планетам, хотя некоторые попытки отправить космический аппарат к столь удаленному от Солнца небесному телу (практически в 40 раз дальше, чем от Земли) предпринимались. Данная планета не представляет особого интереса для ученых, поскольку их внимание приковано в первую очередь к тем небесным телам, на которых вероятность существования какой-либо жизни в несколько раз выше. К таким объектам относится, к примеру, Марс.
Тем не менее, NASA 19 января 2006 года запустила к Плутону межпланетную автоматическую станцию «New Frontiers» (Новые Горизонты), которая 14 июня 2015 года совершила пролет на максимально близком расстоянии к Плутону (~ 12500км) и в течении 9 дней передавала множество важных для научной миссии снимков и данных (~ 50Гб информации).
(Снимок поверхности Плутона, сделанный "Новыми Горизонтами" с очень близкого расстояния. На снимке отчетливо видны равнина и горы )
Это одна из самых долгих космических путешествий, миссия "Новые горизонты" рассчитана на 15 - 17 лет. Кстати, у космического аппарата «New Frontiers» самая высокая из всех других автоматических станций. Также, во время своего долгого полета, космический аппарат изучил Юпитер, передав массу новых снимков и успешно пересек орбиту Урана, а после изучения карликовой планеты Плутона продолжил свой путь в сторону далеких объектов пояса Койпера.
Плутон является не только одной из самых маленьких планет Солнечной Системы, он также является самой далекой и самой слабо изученной среди всех других крупных обитателей Солнечной системы, поэтому открытия, связанные с Плутоном, происходят не так уж часто.
На сегодня совершенно точно известно, что Плутон в 5 раз меньше Земли, он преимущественно состоит из горной породы и льда. Плутон в 40 раз дальше от Солнца, чем Земля, поэтому тепла и света здесь немного - температура на поверхности опускается порой до минус 220 градусов. Атмосферное давление здесь примерно в 1 000 раз меньше земного и составляет примерно 0,015 миллибар.
И тем не менее, атмосфера на Плутоне есть и о ее существовании известно уже около 30 лет. До сих пор считалось, что атмосфера Плутона - это тонкая пленка газов, в основном азота, с небольшими добавками метана и, возможно, окиси углерода (СО). Когда эта планета-карлик удаляется от Солнца на своей 248-летней орбите ее атмосфера замерзает и в буквальном смысле падает на поверхность планеты. Когда Плутон вновь начинает приближаться к Солнцу, температура там поднимается в замерзшие элементы и вновь превращаются в газ, создавая атмосферу.
Однако до сих пор астрономы занимались только верхним слоем атмосферы Плутона, причем делалось это тогда, когда свет от близлежащих звезд не мешал наблюдать за Плутоном. В результате серии наблюдений, ученые выяснили, что верхняя атмосфера планеты примерно на 50 градусов теплее поверхности, где средняя температура колеблется в районе отметки минус 170-180 градусов по Цельсию.
Теперь при помощи специального спектрографа CRIRES (CRyogenic InfraRed Echelle Spectrograph) установленного на телескопе Very Large Telescope в Чили, удалось установить, что значительно теплее не только верхние, но и нижние слои атмосферы. Таким образом, если на поверхности Плутона температура составляет около минус 180 градусов, то в атмосфере она не опускается ниже 120-130 градусов.
На Земле все не так - температура тем выше, чем ближе к поверхности планеты. Изменение может составлять от 6 до 8 градусов на каждый километр атмосферы. На Плутоне "потепление" идет снизу-вверх, причем колебания могут составлять около 15 градусов на каждый километр атмосферы.
"Удивительно, что нам удалось провести наблюдения за атмосферой, которая меньше земной в 100 000 раз и находится на планете, расположенной на границе Солнечной системы", - говорит соавтор исследования Ханс-Ульрих Кейфль.
По его словам, причина, по которой поверхность Плутона так холодна, кроется в атмосфере. "Это похоже на то, как вода испаряется с поверхности тела, охлаждая его. Таким образом атмосфера буквально вытягивает тепло из планеты. В этой связи Плутон немного похож на кометы, где также имеется сублимирующий лед", - говорит он.
Последние наблюдения показали, что метан - это второй по распространенности элемент в атмосфере Плутона. "Метана там достаточно для того, чтобы он играл ключевую роль в процессе теплообмена и объяснял высокую температуру атмосферы", - говорит ученый.
На сегодня у специалистов есть две модели, объясняющие уникальные явления на Плутоне. Согласно первой, поверхность планеты покрыта тонким слоем метана, который препятствует сублимации замороженного азота. Согласно второй, этот же метан находится не на поверхности, а в самом нижнем слое атмосферы.
Прояснить ситуацию ученые надеются в 2015 году, когда к Плутону прибудет орбитальный зонд New Horizons.
> > > Атмосфера Плутона
Есть ли атмосфера на Плутоне – карликовой планете Солнечной системы: фото, из чего состоит атмосферный слой, влияние эллиптической орбиты, Новые Горизонты.
Да, Плутону повезло располагать слоем атмосферы. Правда это не привычные нам голубое небо и облака с воздухом, а тонкая газовая оболочка, появляющаяся на определенных орбитальных точках.
Атмосфера карликовой планеты Плутон
Все дело в эллиптичности орбиты Плутона. В ближайшем проходе твердый азот прогревается и начинает сублимироваться в газ. Облака поднимаются над планетой и удерживаются на высоте гравитацией. Когда Плутон отходит от звезды, то снова теряет температуру, облака становятся твердыми и падают на поверхность.
Атмосферу Плутона заметили в 1988 году, когда карликовая планета прошла перед Солнцем и заслонила свет (событие транзита). Анализ показал, что она простирается на 60 км. В 2002 году ученые удивились, потому что атмосферный слой оказался плотнее, чем был раньше. Все дело в контакте азота с солнечными лучами после 120-летней зимы.
Сейчас Плутон отдаляется, поэтому атмосфера снова исчезает. Ее успел зафиксировать аппарат Новые Горизонты в 2015 году. Так что Плутон имеет атмосферу, просто она лишена привычной для нас стабильности.
Спектрометрические измерения уверенно указывают на присутствие на Плутоне метана. Но неясно, относятся ли наблюдающиеся метановые полосы к атмосфере или к инею на поверхности. Вероятно, иней метана есть, но и существование атмосферы также доказано, причем она даже не очень разреженная. Вначале исследователи исходили из того, что она состоит из метана, и заключали, что атмосфера Плутона тонка, но на пределе возможностей современной аппаратуры ее удается обнаружить. В полученном спектре отражения Плутона имеются полосы у длин волн 620, 790 и 840 нм., которые совпадают с расчетным спектром поглощения метана. Эти полосы, вероятнее всего, относятся к газовой фазе.
Толщина атмосферы Плутона оценивалась всего в 7,3?10 22 молекул/см 2 (около 1/3 содержания углекислого газа в столбе атмосферы Марса). Но эта оценка относится только к метану. Напомним: у Тритона и Титана азотные атмосферы. В атмосфере Плутона азота тоже может быть много. Возможно и присутствие аргона. Согласно последним измерениям, атмосфера Плутона может быть более плотной, чем предполагалось. В 1988 г. наблюдалось покрытие Плутоном звезды: ее яркость убывала постепенно, в течение нескольких секунд, что несомненно указывает на довольно плотную атмосферу.
Глобальные колебания температуры Плутона должны приводить к накоплению конденсатов метана и азота в полярных шапках зимой и увеличению атмосферной массы летом, в период таяния полярных шапок. Согласно расчетам, уменьшение температуры всего на 2 градуса приводит к конденсации половины атмосферного метана на Плутоне. Поэтому содержание метана в атмосфере должно особенно сильно меняться в зависимости от положения Плутона на орбите, вызывающего сезонные изменения температуры.
Если на Земле смена сезонов в основном обязана наклону экватора планеты к ее орбитальной плоскости, то на Плутоне и Хароне к большому наклону экватора добавляется и большой эксцентриситет орбиты (0,25), что изменяет поток падающего на поверхность солнечного тепла на ±56% за 248 лет. Это приводит к глобальному потеплению в перигелии орбиты и к охлаждению в афелии. Плутон прошел перигелий в 1989 г. Вероятно, значительная часть отложений метана и азота перешла при этом с поверхности в атмосферу.
Ось вращения Плутона ориентирована в нашу эпоху так, что в перигелии и афелии он повернут экватором к Солнцу. Это делает сезонные эффекты довольно замысловатыми. В полярных областях Плутона смена сезонов, в целом, такая же, как на Земле - одна зима и одно лето за год, хотя есть различие между полушариями: в южном быстро наступает лето и медленно - зима, а в северном наоборот. Но в экваториальных областях друг друга сменяют четыре сезона: два сезона низкого Солнца и два - высокого, которые можно назвать «летними», но при этом одно лето более теплое, а другое - более прохладное. В период теплого лета температура достигает -220 °С, а в зимний период опускается до -240 °С. Расчет показывает, что в результате прецессии ось Плутона описывает конус вокруг оси его орбиты с периодом в несколько миллионов лет (у Земли этот период всего 26 тыс. лет). Поэтому примерно через миллион лет ось Плутона, подобно земной оси, будет в перигелии и афелии смотреть в сторону Солнца (под углом 33°), и смена сезонов станет проще: в каждом полушарии будет четкая смена зимы и лета, причем в одном из полушарий лето будет «жарче», чем в другом.
Неожиданный результат был получен при расчете структуры атмосферы Плутона. Оказалось, что из-за малого расстояния между Плутоном и Хароном у них должна быть общая атмосфера. Но это требует подтверждения. Если существующие оценки массы Плутона и Харона правильны, то метан в атмосфере Плутона находится на грани диссипации. Для сохранения метановой атмосферы требуются примерно такие параметры: масса Плутона 2,3?10 22 кг. (1/3 массы Луны), радиус 1400 км., средняя температура поверхности не более 52 К, максимальная 62 К. При этом сферическое альбедо должно быть около 0,45, а ускорение свободного падения у поверхности около 0,8 м/с 2 .
В 1988-91 гг. методами астрометрии удалось определить положение центра масс и оценить среднюю плотность Плутона как 1,8-2,1 г/см 3 ., что типично для силикатно-ледяных тел вроде Тритона, Титана или Ганимеда. Плотность Харона получилась равной 1,2-1,3 г/см 3 . Отсюда следовало, что состав Плутона - это каменные породы и водяной лед, а Харон - это аналог ледяных спутников Сатурна. Такое различие должно было указывать на независимое происхождение этих небесных тел. Однако позже были получены иные оценки: расстояние между центрами компонентов 19640 км., диаметр Плутона 2300 км., диаметр Харона 1200 км. Полная масса системы 1,46?10 22 кг., из которых на Харон приходится около 10%. Отсюда плотность Харона 1,7 г/см 3 , что заметно ближе к плотности Плутона. Таким образом, вопрос о происхождении Плутона и Харона остается открытым до более детального их исследования.
| <<< Назад
|
Вперед >>>
|
