Содержание
История изучения
Астрономы подозревали о существовании Плутона с середины 19 века. В то время последней открытой планетой был Уран. Он двигался по орбите со странными отклонениями, объяснить их можно было лишь соседством с другим крупным объектом.
В 1906 году эстафету изучения небесного объекта принял Персиваль Лоуэлл. Он продолжал поиски неведомой «Планеты X» 10 лет, до самой своей смерти. Хотя на двух фотопластинках 1915 года Плутон попал в кадр, но тогда ученые его не смогли распознать.
В 1929 году поиски продолжились. Дело передали молодому астроному американцу Клайду Томбо. Ему было всего 23 года и он только начал работать в обсерватории Лоуэлла.
В течение года Клайд рассматривал и сравнивал снимки звездного неба, сделанные с перерывами в две недели, пока не обнаружил объект, меняющий свое положение.
Молодой ученый из Канзаса открыл новую планету Плутон. 13 марта 1930 года о событии сообщили в Гарвардскую обсерваторию. В 1931 году ученый получил медаль Лондонского королевского астрономического общества.
Современные исследования Плутона, несмотря на развитие техники, происходят не очень эффективно. Планета расположена слишком далеко и имеет весьма скромные размеры. Яркость Плутона всего 14m, поэтому, чтобы обнаружить его, нужен довольно серьезный телескоп.
Телескопические наблюдения с Земли практически бесполезны для изучения диска. Даже космический телескоп «Хаббл» различает на нем только крупные пятна разного цвета.
Венеция Берни — девочка, давшая планете название «Плутон».
Первооткрыватель Плутона Клайд Томбо.
В 1977 в полет к планетам отправился аппарат «Вояджер-1». Теоретически он мог пролететь рядом с Плутоном, но в приоритет поставили пролет мимо Сатурна и Титана. Лишь в 2006 году стартовала миссия «Новые Горизонты», одним из пунктов назначения которого был Плутон. На борту его был пепел Клайда Томбо, открывшего эту планету – он умер в 1997 году.
Расположение и размер
Плутон в Солнечной системе находится в поясе Койпера и является самым крупным объектом в нем, но разница этой планеты с другими объектами небольшая. В поясе тысячи других объектов, которые похожи по составу и размеру на карлика.
От Солнца Плутон отдаляется максимум на 7,4 млрд км, а приближается — до 4,4 млрд км. Благодаря своему расположению на планете один год равен 249 земным годам, а сутки равны 6387 земным.
Диаметр Плутона примерно в десять раз меньше радиуса Земли и составляет почти 2,4 километра. При этом объём «карлика» почти в три раза меньше объема Луны. Площадь планеты составляет 17,7 млн км2, что на 0,6 км2 больше площади Российской Федерации.
Масса Плутона, которую рассчитывали ученые, стремительно уменьшалась. В 1931 году ученые полагали, что она соизмерима с массой Земли. Но дальнейшие расчеты снизили первоначальную оценку. Уже в 1948 году масса планеты была приравнена к размерам Марса.
В 1976 году Д. Крукшенк, К. Пилчер и Д. Моррисон из Гавайского университета впервые вычислили альбедо Плутона. Было определено, что оно соответствует альбедо метанового льда. Исходя из этого ученые решили, 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 всей системы, используя третий закон Кеплера. Как только гравитационное влияние Харона на Плутон было вычислено, оценки массы системы Плутон — Харон упали до 1,31-1022 кг. Это на четверть меньше массы Эриды и составляет 0,22% от массы Земли.
Точное определение массы Плутона в настоящий момент невозможно, поскольку неизвестно соотношение масс Плутона и Харона.
Сегодня считается, что массы Плутона и Харона соотносятся в пропорции 89:11, с возможной ошибкой 1%. В целом допустимая погрешность определения основных параметров планеты и спутника составляет от 1 до 10%.
Орбита и движение
Орбита Плутона имеет вытянутую форму и наклон на 17,14 градусов относительно Земли и других окружающих его планет. Также некоторое время во время движения карлик располагается ближе к Солнцу, чем Нептун.
Плутон находится с Нептуном в орбитальном резонансе 3:2, то есть на каждые три оборота Нептуна вокруг Солнца приходится два оборота Плутона, весь цикл занимает 500 лет.
Плутон вращается вокруг своей оси в обратную сторону, прямо противоположно относительно направления вращения других планет вокруг Солнца.
До 2009 года северным полюсом Плутона, как и для других планет, считался тот из двух полюсов, который направлен в ту же сторону от неизменной плоскости Солнечной системы (она почти совпадает с плоскостью эклиптики), что и северный полюс Земли, его координаты были: прямое восхождение: 312°,993, склонение: 6°,163.
В 2009 году МАС ввел иные соглашения по системе координат, и с тех пор северным (или положительным) полюсом Плутона считается тот, который направлен в другую сторону от неизменной плоскости, его координаты — прямое восхождение: 132°,993, склонение: -6°,163.
Угол наклона оси вращения Плутона к плоскости эклиптики — около 120 градусов, это значительно ближе к 90 градусов, чем у оси вращения Земли, поэтому времена года на Плутоне выражены намного сильнее, в этом он подобен Урану. По состоянию на 2015 год, в северном полушарии Плутона — весна, к Солнцу и Земле повернут северный полюс.
Строение и поверхность
Как и большинство небесных тел из пояса Койпера, Плутон состоит из камня и льда, который занимает почти треть объема карликовой планеты. Ледяной панцирь очень твердый.
По предположениям ученых, Плутон имеет следующую структуру:
- ядро диаметром в 1772 км состоит из силикатов и водного льда;
- мантия толщиной 250 километров представляет собой водный лед;
- атмосфера – замерзший азот.
Плотность Плутона составляет 1,8-2,1 г/см3. Вероятно, его внутреннюю структуру составляют 50-70% горных пород и 50-30% льда.
В условиях системы может существовать водяной лед, азот, монооксид углерода и замерзший метан. Поскольку распад радиоактивных минералов нагрел бы льды достаточно для отделения от горных пород, ученые предполагают, что внутренняя структура Плутона дифференцирована: горные породы в плотном ядре, окруженные мантией изо льда, толщина которой может составлять примерно 300 км.
Также возможно, что нагревание продолжается и сегодня, создавая под поверхностью океан жидкой воды.
Согласно снимкам от 2015 года, сделанным зондом «Новые горизонты», светло-коричневая поверхность Плутона имеет неоднородную структуру. Спектроскопический анализ показывает, что она 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 планеты. Фотографии, полученные космическим телескопом «Хаббл», позволяют различить лишь самые общие детали.
Поверхность Плутона, обращенная к спутнику Харон, 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 по контрастности поверхности среди объектов Солнечной системы (после Япета).
Самый примечательный объект на поверхности Плутоне сейчас – долина Спутника. Это впадина размером более 1000 км. По размеру она занимает 5% всей площади планеты. Астрономы полагают, что это древний ударный кратер, разрушившийся со временем.
Долина Спутника заполнена льдом из замерзшего азота, а вокруг нее горы из водяного льда. Плотность водяного льда меньше плотности азотного, и его куски могут плавать по долине, подобно айсбергам.
В азотном льде происходят процессы конвекции, и образуются борозды, в которых видно много мелких темных холмов.
Это, видимо, и есть льдины из обычного водяного льда. Они очень медленно плавают по всей долине. Смещение ледяных айсбергов происходит всего на несколько сантиметров в год.
Атмосфера и температура
Атмосфера Плутона, представляющая собой смесь угарного газа, азота и метана, была обнаружена астрономами в 1985 году.
Состав атмосферы планеты:
- азот — 90%;
- оксид углерода — 5%;
- метан — 4%.
Остальной объем составляют соединения азота и углерода. В зависимости от расстояния до Солнца плотность и температура атмосферы меняется, а когда Плутон удаляется на значительное расстояние, последняя полностью вымерзает.
Атмосферное давление на Плутоне очень низкое и составляет всего 1 Па. Но, несмотря на это, она способна сглаживать температурные перепады.
Несмотря на низкую плотность атмосферы, метан в ее составе дает некий парниковый эффект. На поверхности температура в среднем около – 223 градусов по Цельсию, но с высотой она растет на 3-15 градусов на каждый километр высоты.
В среднем атмосфера теплее поверхности на 40 градусов. Поэтому даже такая тонкая атмосфера хорошо сглаживает суточные колебания температуры, и она не меняется скачкообразно при наступлении дня или ночи.
Спутники
Известных астрономам спутников Плутона всего 5. Самый крупный – Харон, за ним следуют еще четыре, меньших по размеру: Стикс, Никта, Кербер и Гидра. Их вращение осуществляется в ту же сторону, в которую вращается и сам Плутон. Астрономы считают, что образование спутниковой системы Плутона произошло в результате столкновения по касательной с другим небесным телом на низкой скорости.
Спутник Харон с диаметром в 1200 км. обнаружил в 1978 году Джейс Кристи. Его открытие позволило более точно определить массу Плутона, которая оказалась меньше предварительных расчетов. Также удалось просчитать точное расстояние между их центрами и поверхностями: 19600 и 17800 километров, соответственно.
Спутники Гидра с радиусом орбиты в 49000 километров и Никта с радиусом в 65000 километров были открыты в мае 2005 года. Соответствующие названия им были присвоены 21 июня 2006 года.
В июне 2011 г. был открыт четвертый спутник с радиусом орбиты в 58 тысяч километров, а в июле 2012 годы – пятый спутник с радиусом орбиты в 42000 километров. В июле 2013 года они были названы Кербером и Стиксом.
Статус Плутона
Открытый в 1930 году Плутон 76 лет считался планетой, и многие поколения людей выросли с этим знанием. Но в 2006 году ученые вычеркнули его из списка и утверждают, что планет в Солнечной системе всего 8.
Ученые начали сомневаться, что небесное тело соразмерно параметрам Земли. В результате исследований его определили в разряд карликовых планет. По данному поводу несколько раз устраивали дебаты, и окончательное решение приняли в 2006 году.
Ученые выделили несколько критериев для определения статуса планеты:
- Космическое тело должно вращаться по орбите вокруг Солнца, а также быть спутником одной из звезд, а не какой-либо планеты.
- Объект должен иметь такую массу, которая позволит ему под действием гравитации обрести форму сферы.
- Размеры тела должны быть настолько большими, чтобы в пределах его орбиты не было более крупных объектов. Исключением являются только его спутники или объекты под действием гравитации.
Но не все специалисты согласились с данным решением, поэтому споры об исключении Плутона из списка планет Солнечной системы не утихают до сих пор. Особенно протестуют американские ученые. В двух штатах США, Иллинойсе и Нью-Мексико, на законодательном уровне до сих пор считают Плутон планетой Солнечной системы.
Частые вопросы
Разглядеть Плутон можно только в телескоп от 200 мм. Планета очень медленно движется, поэтому наблюдать ее можно несколько ночей подряд.
Да, это так. ммдиалектологическое общество признало глагол «to pluto» («оплутонить») «новым словом 2006 года». Новый глагол означает «понижение в звании или ценности кого-либо или чего-либо, как это произошло с теперь уже бывшей планетой Плутон».
Насколько известно науке, на Плутоне не бывает землетрясений, потому что для этого необходима тектоника плит. Единственное известное нам место в Солнечной системе, имеющее тектонику — это Земля.
Возможно. На Плутоне так холодно, что вся вода на поверхности планеты может существовать лишь в твердом виде. Однако некоторые ученые считают, что в недрах Плутона намного теплее. И там могут быть «карманы», в которых температура может быть достаточно высокой, чтобы образовались озера. И, возможно даже, океан, состоящий из жидкой воды.
Для того чтобы жизнь существовала, необходимы определенные условия, важнейшим из которых является наличие жидкой воды. В настоящее время это невозможно, поскольку любая вода при низких температурах на этой планете тут же превратится в лед. Поэтому очень маловероятно, что на Плутоне может существовать жизнь. Однако если теоретические карманы с водой, о которых говорят ученые, действительно существуют, то возможность зарождения жизни в будущем при совпадении некоторых условий допустима.
Изначально ученые предполагали, что вокруг Плутона должны быть кольца, которые могли образоваться в результате столкновений. Но на фотографиях со спутника «Новые горизонты» никаких колец обнаружено не было. После тщательного анализа полученных данных ученые единогласно пришли к выводу, что они вокруг Плутона отсутствуют.
