Плутон - астрономические сведения. История открытия

Плутон - девятая планета Солнечной системы, открытая в Обсерватории Лоуэлла 18 февраля 1930 г. Клайдом Томбо (умершем в 1997-м году) как объект 15-й звездной величины. Это - самая дальняя из известных больших планет Солнечной системы. Увидеть ее можно либо на фотографиях, либо в мощные телескопы, т.к. в дальнейшем, больше столетия среднегодовое ее значение будет только падать. Из-за своего медленного движения по орбите, яркость Плутона мало меняется за год. Но удобнее, как и все внешние планеты, его наблюдать вблизи противостояний. Если же брать большие промежутки времени, за которые Плутон сможет пройти значительную часть своей орбиты, яркость его изменится сильно, так как орбита значительно вытянута. В конце 20-го века условия его наблюдения были наилучшими, Плутон в это время находился ближе к Солнцу, чем Нептун. Девятая планета Солнечной системы самая далекая от Солнца, самая маленькая, имеющая самые большие эксцентриситет и наклонение орбиты. Возможно, Плутон является самым большим небесным телом из пояса Койпера.

Общие сведения

Плутон был открыт Клайдом Томбо (США) в 1930 г. Среднее расстояние от планеты до Солнца составляет 39,52 а. е. Плутон выглядит как точечный объект 15 звездной величины, т. е. примерно в 4 тыс. раз слабее тех звезд, которые находятся на пределе видимости невооруженным глазом. Плутон очень медленно, за 247,7 года, совершает оборот по орбите, которая имеет необычно большой наклон (17°) к плоскости эклиптики, и вытянута настолько, что в перигелии Плутон подходит к Солнцу на более короткое расстояние, чем Нептун. Из-за огромной удаленности от Солнца и слабой освещенности изучать Плутон очень сложно. Непосредственные измерения углового диаметра Плутона на 5-метровом телескопе дали результат 0,23°. Диаметр Плутона около 2 280 км. Поверхность Плутона, нагреваемая Солнцем до минус 210° С, даже в наименее холодных полуденных участках, покрыта, по-видимому, снегом из замерзшего метана.

Атмосфера планеты разряженная и состоит из газообразного метана с возможной примесью инертных газов. Блеск Плутона меняется с периодом вращения 6 сут. 9 ч. В 1978 г. выяснилось, что эта периодичность соответствует орбитальному движению спутника Плутона, обнаруженного американскими астрономами.Открытие спутника 22 июня 1978 г. Дж. У. Кристи из Морской обсерватории в Вашингтоне решил просмотреть пластинки со снимками Плутона, сделанными за месяц-другой до этого при помощи полутораметрового телескопа во Флагстаффе (штат Аризона). Цель фотографирования была довольно рутинной - уточнить орбиту этой все еще слабо изученной планеты. Тут Кристи бросилось в глаза, что тело Плутона выглядит как-то странно: оно, вроде бы, вытянуто в одну сторону, примерно с севера на юг. Гора? Но даже помыслить невозможно о такой гигантской вершине, чтобы она была заметна за миллиарды километров, пускай и в наилучший телескоп. Кристи решил: спутник! Спутник Плутона относительно яркий, но расположен настолько близко к планете, что его изображение на фотоснимках сливается с изображением Плутона, лишь слегка выступая то с одной, то с другой стороны. Из периода обращения и расстояния между центрами вычислили массу системы "Плутон-спутник". Масса оказалась неожиданно малой: 1,7% массы Земли. Почти вся она сосредоточена в Плутоне, т. к. диаметр спутника, судя по блеску, мал по сравнению с диаметром планеты. В таком случае средняя плотность Плутона составляет приблизительно 2000 кг/м3, если принять его диаметр равным 3 тыс. км. Такая малая плотность означает, что Плутон состоит преимущественно из летучих химических элементов и соединений, т. е. примерно такой же состав, как планеты-гиганты и их спутники. Орбита Плутона имеет самое большое наклонение к эклиптике и самый большой эксцентриситет среди всех планет. Расстояние Плутона от Солнца составляет 30 - 50 а.е., экваториальный диаметр - 2,3 тыс. км, в 0,18 земного, масса - 1,3*1022 кг, 0,002 массы Земли. Период обращения вокруг Солнца - 249 лет. Через перигелий Плутон прошел в 1989г. и в течение 1979 - 1999гг. будет находиться ближе к Солнцу, чем Нептун. Название свое планета получила в честь бога подземного царства.

Прослышав об открытии, Дж. А. Грем на обсерватории Серро-Тололо (Чили) немедленно "изловил" новичка в ясном небе южного полушария. А Кристи тем временем обнаружил его в архиве - на снимках той же Флагстаффской обсерватории, сделанных лет за восемь и за тринадцать до того. Этот слабый выступ до него никто не разглядел. Первооткрыватель предложил для спутника имя Харон.

В сентябре 1980 г. французские астрономы Д. Бонно и Р. Фуа получили серию фотографий, на которых изображения можно выделить, используя ЭВМ. В результате было установлено, что радиус орбиты Харона равен 19000 км. Диаметр Плутона получился равным примерно 4000 км, а диаметр Харона около 2000 км. Очень близко поселился "перевозчик теней" к самому владыке загробного мира.
Даже Луна с Землей представляют собой менее компактную систему. Да и отношения масс у этих двух тел очень необычны. В случае если их средняя плотность одинакова (около 0,4 г/см3), масса Плутона составляет 1/500, а Харона - около 1/4000 массы Земли. Тем самым Харон становится массивнейшей луной в Солнечной системе, если считать в отношении к массе ее нейтрального тела. Поэтому некоторые специалисты даже предлагают считать эту систему парной, двойной планетой "Плутон - Харон", известны же двойные звезды, тоже обращающиеся вокруг общего центра масс, так что такое предложение звучит логично.

Орбита Плутона во многих отношениях непохожа на соседние с нею орбиты больших планет, более близких к Солнцу. Она имеет наибольший среди планетных орбит эксцентриситет (е = 0,253) и больше всех наклонена к плоскости эклиптики (угол наклона i = 17°8"). Расстояние Плутона от Солнца меняется в пределах от 49 до 29 астрономических единиц (а. е.) при среднем расстоянии 39,75 а. е. С 1979 почти до конца 20 в. Плутон будет ближе к Солнцу, чем Нептун. Плутон обращается вокруг Солнца за 250,6 лет со средней скоростью 4,7 км/сек. Его синодический период обращения равен 366,8 сут. Все эти характеристики (кроме последней) подвержены большим изменениям из-за сильных возмущений, которые оказывают Нептун и Уран на движение Плутона.

В среднем противостоянии угловой диаметр Плутона для земного наблюдателя не превышает 1/4"", так что для телескопов даже средних размеров Плутон не отличается от звёзд, и лишь в самые крупные инструменты при исключительно спокойной атмосфере можно заметить его диск, но, конечно, без всяких подробностей. Полученное на основе таких наблюдений значение линейного диаметра Плутона 5500-6000 км ненадёжно, но оно в известной мере подтверждается фотометрическими измерениями блеска Плутона, по которым диаметр Плутона оценивается между 2200 и 10000 км, соответственно для предельных возможных значений альбедо от 0,8 до 0,04. Однако верхний предел возможных значений диаметра удалось снизить на том основании, что, проходя на звёздном небе мимо одной звезды на расстоянии, меньшем 0,143"", Плутон не заслонил её. Из этого следует, что угловой диаметр Плутона меньше 0,29"" (при расстоянии от Земли 32 а. е.), а линейный диаметр - меньше 6800 км. Принимая в качестве вероятного значение диаметра 6000 км, получают значение альбедо Плутона равным 0,11, аналогичное альбедо Луны и астероидов, лишённых атмосферы. Масса Плутона определяется по небольшим возмущениям, которые он производит в движении Нептуна и Урана. Разные определения дают значения от 0,18 до 0,11 массы Земли. Первое значение приводит к маловероятному значению средней плотности П. 10,3 г/см2, второе - к более правдоподобному 6,3 г/см2. Возможно, что масса Плутона ещё меньше. Спутники у Плутона неизвестны. Малая масса, большая плотность, медленное вращение, отсутствие атмосферы и особенности орбиты Плутона делают его совершенно непохожим на внешние планеты-гиганты. Существует точка зрения, согласно которой Плутон ранее был спутником одной из этих планет (возможно, Нептуна).

История открытий

Поиски планеты за Нептуном начались в 1905 г.; стимулом для них послужило очевидное несоответствие между расчетными и наблюдаемыми орбитами Урана и Нептуна. Астрономы решили, что это происходит из-за влияния более дальней планеты. Надо сказать, что маленькая масса Плутона недостаточна, чтобы вызвать наблюдаемые отклонения Урана и Нептуна, поэтому многие ученые еще надеются отыскать десятую планету. Между 1985 и 1990 гг. для Плутона имела место редкая серия покрытий и прохождений. При наблюдениях с Земли такие события за 248-летний период обращения планеты случаются только дважды. Благодаря им появилась возможность различить спектральные картины Плутона и Харона и построить первые приближенные карты альбедо поверхности Плутона. Например, во время покрытия Плутоном звезды в 1988-м году удалось обнаружить у Плутона протяженную, но разряженную атмосферу. В 1978-м году на фотографии Плутона обнаружен выступ, который помог открыть спутник Плутона - Харон.

Также они подтвердили существовавшие предположения о крайней неоднородности и изменчивости поверхности планеты, которые основывались на изменении яркости в течение периода обращения и в более длительные сроки.

Всего несколько лет назад, в 1996-м году впервые удалось получить снимок, на котором Плутон и Харон видны раздельно. Еще позднее удалось получить информацию о самых больших деталях поверхности Плутона, отличие которых состоит для нас лишь в отражательной способности. На изображении справа показаны компьютерные обработки снимков обоих полушарий Плутона в сравнении с необработанными снимками (HST).

Химический состав, физические условия и строение Плутона

Считается, что эта планета - ледяной мир, состоящий из замерзших газов. Плутону при такой низкой температуре, какая царит так далеко от Солнца (-235 по Цельсию), под силу удержать атмосферу из тяжелых газов, и, судя по всему, она у него есть. Вообще, с этим далеким миром еще связано много загадок, очень уж далеко он расположен.

По сегодняшним данным, плотность Плутона где-то в два раза превышает плотность воды. Возможно, у него есть ядро из "пропитанных" водой (гидрированных) горных пород. Ядро покрывает толстый слой водяного льда. В 1976 году на Плутоне обнаружили метановый лед. В 1992-м - азот и углерод, тоже замерзшие. Поверхностная температура составляет около 40 K. В 1996 г. при наблюдениях с Космического телескопа "Хаббл" впервые удалось разрешить широкие светлые и темные детали на поверхности Плутона. Подобно Урану, Плутон вращается в обратном обычному направлении. Ось его вращения наклонена к плоскости эклиптики на 122, так что планета движется "лежа на боку"

Спутник Плутона - Харон

Открытие в 1978 г. спутника Плутона Харона дало возможность уточнить величину диаметра и массу планеты. Ее диаметр оказался равным 2300 ± 40 км. Общая плотность Плутона приблизительно вдвое превышает плотность воды, поэтому считается вероятным, что он состоит из толстого слоя водяного льда, покрывающего ядро из частично гидратированных горных пород.
Спутник отстоит от Плутона не больше, чем на 20 000 километров. Масса его составляет всего три десятитысячные массы Земли, но это без малого в 10 раз меньше массы самого Плутона. По сравнению со своей центральной планетой Харон очень велик (Луна легче Земли в 81 раз, но уже это считается несильным различием. Подобные системы еще принято называть двойными планетами). Диаметр Харона больше радиуса Плутона и составляет 1 212 км. Он обладает, по-видимому, той же плотностью и состоит из тех же компонентов, что и Плутон.

Харон и Плутон находятся во взаимном вращении с периодом 6,39 суток. Из-за достаточно большой массы Харона центр масс системы, вокруг которого происходит указанное вращение, расположен за пределами Плутона. В противоположность Плутону, который выглядит красноватым, поверхность Харона имеет серый цвет.

Открытые вопросы

В виду удаленности, Плутон можно назвать планетой вопросов. Ни одного космического аппарата даже близко не было рядом с Плутоном. О рельефе этой планеты можно гадать. То же можно сказать и о спутнике Хароне. Остается с оптимизмом или пессимизмом (по выбору) смотреть в будущее.

	0,0022 массы Земли (1,29.1022 кг)
	0,18 диаметра Земли (2 324 км)
Плотность:
Температура поверхности
Звездные сутки длятся:	6,39 земных суток (обратное вращение)
Среднее расстояние от Солнца:	39,53 а.е. (2 871 млн. км) 29,65-49,28а.е.
Период обращения по орбите:	248,54 земных лет
Наклон экватора к орбите:
Эксцентриситет:
Наклонение орбиты к эклиптике:
Долгота восходящего узла:
Средняя скорость движения:	4,74 км/сек
Расстояния от Земли:	от 4,3 до 7,5 млрд. км

Между 1985 и 1990гг для Плутона имела место редкая серия покрытий и прохождений. При наблюдениях с Земли такие события за 248-летний период обращения планеты случаются только дважды. Благодаря им появилась возможность различить спектральные картины Плутона и Харона и построить первые приближенные карты альбедо поверхности Плутона. Они подтвердили существовавшие предположения о крайней неоднородности и изменчивости поверхности планеты, которые основывались на изменении яркости в течение периода обращения и в более длительные сроки. В противоположность Харону, который выглядит серым, поверхность Плутона имеет красноватый цвет. В 1976г методами инфракрасной спектроскопии Дэйл Круикшенк и его коллеги из университета штата Гавайи (США) обнаружили на Плутоне метановый лед. Покрытие звезды Плутоном в 1988г показало присутствие протяженной разреженной атмосферы. В 1992г на поверхности планеты были обнаружены замерзшие азот и окись углерода. Плутон находится примерно в 40 раз дальше от Солнца, чем Земля, поэтому, естественно, поток солнечной лучистой энергии на этой планете более чем в полторы тысячи раз слабее, чем на Земле. Однако это не значит, что Плутон окутан вечной мглой: Солнце на его небосклоне выглядит более ярким, чем Луна для обитателей Земли. Но, конечно, температура на планете, до которой свет от Солнца идет более пяти часов, низка — ее среднее значение порядка 44К (от 33 до 55К), так что в атмосфере Плутона, не испытывая сжижения, может оставаться только неон (более легкие газы из-за малой силы тяготения из атмосферы улетучиваются). Диоксид углерода, метан и аммиак затвердевают даже при максимальной для этой планеты температуре (-200ºС летом).

Это первая карта поверхности Плутона. Она была составлена путем компьютерной обработки четырех отдельных фотографий. На карте, охватывающей 85% поверхности планеты, видно, что Плутон имеет темный экваториальный пояс и яркие полярные шапки. Спектроскопический анализ Плутона показывает, что его поверхность более чем на 98 % состоит из азотного льда со следами метана и моноокиси углерода.
Атмосфера Плутона была обнаружена в 1985 году при наблюдении покрытия им звёзд. Атмосфера Плутона — тонкая оболочка из азота, метана и моноокиси углерода, испаряющихся с поверхностного льда. В дальнейшем факт наличия атмосферы был подтверждён интенсивными наблюдениями за другими покрытиями в 1988г. Термодинамические соображения диктуют следующий состав этой атмосферы: 99 % азота, чуть меньше 1 % моноокиси углерода, 0,1 % метана. 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 Пезечёффом 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 разрежённую 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 Дэйл Круикшенк из исследовательского центра NASA (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. В 1996г при наблюдениях с Космического телескопа "Хаббл" впервые удалось разрешить широкие светлые и темные детали на поверхности Плутона. Данные о магнитном поле Плутона пока отсутствуют, но по теории бароэлектрического эффекта его магнитный момент на порядок ниже, чем у Земли. Приливные взаимодействия Плутона и Харона должны приводить и к возникновению электрического поля.
Наблюдения в 2001г, проведенные Марком юи из Lowell Observatory и Джеймсом Эллиотом из Массачусетского технологического института, показали, что тонкая атмосфера планеты существенно охладилась со времени последнего покрытия планетой одной из звезд нашей Галактики в 1988 году - ее температура опустилась почти на 20 градусов по Кельвину. И это не удивительно, потому что Плутон удаляется от Солнца.
Но на планете происходят и другие изменения. Например, исчезли признаки слоя тумана или внезапного падения температуры в нижнем слое атмосферы, наблюдавшегося в 1988 году. Бюи и Эллиот обнаружили, что поверхность Плутона стала несколько темнее, чем 15 лет назад, что означает, что она отражает меньше солнечных лучей и, следовательно, нагревается. Согласно всем моделям Плутона, планета должна становиться ярче, поскольку по мере ее движения по орбите, с Земли все больше виден ее оледенелый северный полюс. Бюи полагает, что потемнение Плутона объясняется испарением и перераспределением льда на поверхности, которая находится в хрупком равновесии с тонкой атмосферой. Астрономы полагают, что атмосфера Плутона остывает по мере удаления от Солнца и в конце концов исчезнет, когда газ полностью замерзнет.
Дальнейшее, более детальное изучение Плутона и пояса Койпера возлагается на программу полета межпланетного зонда "Pluto-Kouiper Express" (получившего название «New Horizons »), который был запущен 19 января 2006 году, а до планеты доберётся не ранее 19 января 2015 года. По расчетам, именно к тому времени атмосфера Плутона должна будет сжаться окончательно. Научные наблюдения за Плутоном начнутся за 5 месяцев до максимального приближения и продлятся, по крайней мере, в течении месяца с момента прибытия. «New Horizons» сделал первое фото Плутона ещё в конце сентября 2006 года, в целях проверки камеры LORRI (Long Range Reconnaissance Imager).

На фоне шумихи в СМИ, вызванной американским космическим аппаратом «Новые Горизонты» , предлагаем Вам вспомнить историю Плутона, а так же разобраться в причинах, по которым его исключили из списка планет.

История Плутона

В конце XIX – начале XX в. ученые-астрономы со всего мира охотились за планетой, которую условно называли «Планетой X» . Она судя по исследованиям, была дальше Нептуна и оказывала существенное влияние на его орбиту. В 1930 г. Клайд Томбо, исследователь из обсерватории Лоуэлла в Аризоне, заявил, что наконец-то нашел эту планету. Открытие было сделано на основании изображений ночного неба, сделанных с интервалом в две недели, что позволяло отследить изменения в местоположении объектов. Право дать название новому небесному телу принадлежало обсерватории Лоуэлла, и выбор пал на вариант, предложенный 11-летней школьницей из Англии. Венеция Берни, именно так звали девочку, предложила назвать планету «Плутон », в честь римского бога подземного мира. По ее мнению, такое название очень хорошо подходило такой отдаленной, темной и холодной планете.

Диаметр Плутона , по последним данным, составляет 2370 км, а масса 1022 кг. По космическим меркам это крошечная планета: объем Плутона в 3 раза меньше объема Луны, а масса и вовсе в 5 раз уступает лунной. При этом площадь Плутона составляет 16.647.940 км2, что примерно равно площади России (17.125.407 км2).

Пояс Койпера

Когда ученые обнаружили Плутон , они считали, что ничего больше за орбитой Нептуна нет. Однако несколько десятилетий спустя исследователи полностью изменили свое мнение. Благодаря новым мощным телескопам ученые обнаружили, что в отличие от других планет нашей солнечной системы, Плутон по всей длине своей орбиты окружен множеством других объектов, каждый из которых имеет диаметр более 100 км, а по составу похож на сам Плутон. Скопление этих объектов стали называть поясом Койпера . Эта область простирается от орбиты Нептуна до расстояния 55 а.е. (астрономических единиц) от Солнца (1 а.е. равна расстоянию от Земли до Солнца).

Почему Плутон не планета Солнечной системы

Пояс Койпера не был проблемой до тех пор, пока ученые не стали обнаруживать в нем все большие и большие объекты, которые по размерам были сопоставимы с самим Плутоном.

2005 год стал богатым на открытия. В январе 2005 ученые обнаружили Эриду . Эта планета не только обладала собственным спутником, но и вплоть до июля 2015 года считалась больше самого Плутона . В том же году ученые обнаружили еще 2 планеты – Макемаке и Хаумеа , чьи размеры также сопоставимы с Плутоном.

Таким образом, имея 3 новые планеты (одна из которых считалась больше Плутона), ученые должны были принять серьезное решение: либо увеличивать количество планет в солнечной системе до 12, либо пересмотреть критерии классификации планет. В итоге 24 августа 2006 участниками XXVI Генеральной ассамблеи Международного астрономического союза было принято решение изменить определение термина «планета» . Теперь, чтобы объект Солнечной системы официально назывался планетой, он должен соответствовать всем следующим условиям:

Обращаться по орбите вокруг Солнца;
не являться спутником другой планеты;
обладать достаточной массой, чтобы под действием собственных гравитационных сил принимать форму, близкую к шару (проще говоря — быть круглым);
силой гравитации расчищать окрестности своей орбиты от других объектов.

Ни Плутон, ни Эрида не соответствуют последнему условию, поэтому и не считаются планетами. Но что значит «расчистить орбиту от других объектов?».

Все очень просто. Каждая из 8 планет Солнечной системы является доминирующим гравитационным телом на своей орбите. Это значит, что при взаимодействии с другими, более мелкими объектами планета их либо поглощает, либо выталкивает прочь своей гравитацией.

Если рассмотреть ситуацию на примере нашей планеты, то масса Земли в 1,7 млн раз больше всех остальных тел на её орбите. Для сравнения, масса Плутона составляет всего лишь 0,07 от массы всех объектов на его орбите и этого абсолютно не достаточно для того, чтобы расчистить окрестности планеты от астероидов и других тел.

Для планет, которые не могут расчистить орбиту, ученые ввели новое определение — «карликовые планеты». Под эту классификацию попадают Плутон, Эрида, Макемаке и многие другие относительно крупные объекты нашей Солнечной системы.

Исследования Плутона. Результаты, полученные с «Новых Горизонтов».

Из-за своей удаленности и небольшой массы Плутон долгое время был одной из самых малоисследованных планет нашей Солнечной системы. В январе 2006 года НАСА запустила в космос автоматический межпланетный аппарат «Новые горизонты» , чьей основной миссией было изучение Плутона и его спутника Харона.

Поверхность «сердца Плутона»

В июле 2015, спустя 9 с половиной лет «Новые горизонты» достиг орбиты Плутона и начал передавать первые данные. Благодаря четким снимкам, сделанным станцией, ученые смогли сделать несколько важных открытий:

1. Плутон больше чем мы думали . Диаметр Плутона составляет 2.370 км, а значит, он все же больше Эриды, чей диаметр равен 2.325 км. Несмотря на это масса Эриды все так же считается на 27% больше массы Плутона.
2. Плутон красновато-коричневого цвета . Такой цвет, объясняется взаимодействием молекул метана в атмосфере Плутона и конкретным видом ультрафиолетового света, испускаемого как Солнцем, так и далекими галактиками.
3. У Плутона есть сердце и ледяные горы . Пролетая над планетой, «Новые Горизонты» засняли огромную светлую территорию в виде сердца. Как показали более детальные снимки, «сердце Плутона» , названное впоследствии областью Томбо, представляет собой местность, покрытую ледяным горами, которые достигают в высоту 3,400 м.
4. На Плутоне, возможно, выпадает снег . Согласно исследованиям, ледники на планете состоят из метана и азота, сильно видоизменяясь в течение года. Плутон совершает один оборот вокруг Солнца за 248 земных лет, значительно меняя свое расстояние от светила. В летние периоды, как предполагают ученые, ледники тают и испаряются в атмосферу, зимой выпадая обратно в виде снега.
5. У Плутона есть атмосфера, которая полностью состоит из азота . Как показывают исследования, азотная атмосфера Плутона стремительно улетучивается в космос. Интересно, что этот процесс во многом похож на тот, что происходил на Земле миллиарды лет назад. Избавление земной атмосферы от азота в конечном счете привело к появлению водорода и углекислого газа, благодаря которым и зародилась жизнь на нашей планете.

Первым, кто предсказал существование Плутона стал Урбен Леверье. В 1840 году ему даже удалось примерно определить местонахождение этой неизвестной на тот момент планеты. Все доказательства ученого о существовании Плутона в Солнечной системе основывались на законах ньютоновой механики.

Следующим, кто продолжил поиск Плутона стал Персиваль Лоуэлл. Еще в начале двадцатого века он решил организовать крупный проект, нацеленный на розыски "девятой" планеты, которую сначала назвали "Планетой Х" . В результате долгой и упорной работы ученых, весной 1915 года в личном научном центре Лоуэлла были получены две нечеткие фотографии искомого объекта.

В 1929 году новый директор научного центра Лоуэлла - Весто Мелвин Слайфер решил возобновить поиски Плутона, доверив двадцатитрехлетнему Клайду Томбо всю основную работу. Тогда в обязанности молодого астронома входило получение фотографий ночного неба с двухнедельным интервалом. После года работы Клайд обнаружил тело, предположительно совершающее движения. Факт находки подтвердился следующей партией исследовательских фотографий. За совершенное открытие в марте 1930 Томбо удостоили золотой награды крупного Астрономического сообщества.

Происхождение названия планеты Плутон

Право на "наречение" небесного тела решили оставить за сотрудниками центра Лоуэлла. Ученым было необходимо дать имя новой планете как можно скорее, чтобы их не опередили другие. Предложения с названиями в огромном количестве стали поступать со всех уголков Земли. Констанция Лоуэлл - вдова владельца обсерватории, также решила принять участие в выборе имени для только что открытой планеты. Сначала она предложила назвать ее в честь древнегреческого бога Зевса, затем в честь своего покойного мужа. В итоге идеальным вариантом имени для новой планеты она посчитала свое. Все эти предложения почти сразу были отклонены учеными.

Само название "Плутон" было предложено юной ученицей Оксфорда - Венецией Берни. Увлечения этой девочки не ограничивались лишь одной астрономией. Она также много изучала древнегреческую мифологию. Исходя из своих предпочтений, она решила, что имя бога царства мертвых станет лучшим вариантом названия для темного и неизведанного космического объекта.

Как-то утром Венеция рассказала о своей задумке дедушке - Фолконеру Мейдану, который был знаком с профессором Гербертом Тернер. Он также посчитал это название подходящим для недавно открытой планеты, о чем вскоре сообщил астрономам из США. Вскоре предложение английской школьницы было принято, за что она получила символическую награду от Мейдана в размере пяти фунтов стерлингов.

Поиски "Планеты Икс"

Через некоторое время после того, как был открыт Плутон, у некоторых ученых появились сомнения по поводу того, что он и лоуэлловская "Планета Х" являются одним и тем же объектом. Причиной этому стала тусклость планеты, а также отсутствие очертаний ее диска. В середине прошлого столетия показатели массы Плутона начали подвергаться регулярному пересмотру в пользу уменьшения. Точные данные о величине планеты исследователи смогли получить лишь после обнаружения ее спутника - Харона, которое состоялось в 1978 году. Показатели его массы, которые ограничились лишь 0,2% от нашей планеты, посчитали недостаточными для ранее выявленных несоответствий в орбите планеты Уран.

Дальнейшие попытки обнаружить "Планету Икс" не дали положительных результатов. Во время направления спутника "Вояджер-2" в месторасположение Нептуна была получена информация, отталкиваясь от которой ученые решили пересмотреть массу Нептуна в пользу ее уменьшения на полпроцента. Только в конце 20 века ученым Майлсом Стэндишом, занимавшимся перевычислением гравитационного влияние Нептуна на Уран, ликвидировались несоответствия в орбите Урана, вместе с чем исчезла необходимость продолжать розыск "Планеты Икс" .

Сегодня большинство ученых убеждены, что открытие Лоуэллом "Планеты Х" стало обычной случайностью.

Хронология событий

• 1906-1916 - Ученые из США Персиваль Лоуэлл предположил наличие в "Планеты-Х" в нашей Солнечной системе, или как принято назвать ее в обиходе ученых, - девятой планеты
• 12 марта 1930 - Клайд Томбо - работник центра Лоуэлла сумел зафиксировать объект, схожий по всей параметрам с девятой планетой
• 25 марта 1930 - Обнаруженной планете присвоили имя Плутон
• 24 августа 2006 - Плутон причислили к виду карликовых планет, перестав относить его к виду стандартных
• Август 2112 - Плутон впервые со времен его обнаружения достигнет афелия
• 2178 - Плутону впервые со времен его обнаружения удастся замкнуть круг движения вокруг Солнца

Обрита планеты Плутон

Положением своей орбиты Плутон сильно выделяется на фоне всех планет, вращающихся вокруг нашей звезды. Все дело в том, что угол его наклона составляет 17° относительно эклиптики. Орбиты иных планет, за исключением Меркурия, имеют округлые очертания и составляют более острый угол в соотношении с ее плоскостью.

Плутон находится от Солнца на дистанции 5, 9 млрд. км. Из-за значительного наклона орбиты планеты, одна ее часть иногда находится от звезды на меньшем расстоянии, нежели Нептун. В последний раз Плутон был замечен в такой позиции в 1979 и 1999 годах. Примерные вычисления говорят о том, что до открытия Плутон пребывал в таком положении в 1735 и 1749 годах (разница 14 лет). Хотя предыдущий период между сменами подобных позиций Плутона (1483 и 1503 год) составил 20 лет.

Из-за значительного наклона орбиты Плутона, его взаимодействие с орбитой Нептуна исключено. Даже более того - эти планеты всегда находятся на дальней дистанции друг от друга, которая составляет около 17 а.е.

Положение орбиты Плутона возможно рассчитать только на несколько миллионов лет вперед, и также назад. Причиной тому является нестабильная траектория движения Плутона, которая и не дает ученым точно спрогнозировать его дальнейший путь. Хотя, если наблюдать за передвижением данной планеты в течение относительно небольшого промежутка времени, станет казаться, что оно достаточно предсказуемо. В реале проекция орбиты Плутона все время изменяется с завершением каждого периода, поэтому предсказать ее положение можно только на ограниченный срок.

Орбиты Нептуна и Плутона

За время, которое затрачивает Плутон на совершение трех кругов вокруг Солнца, Нептун делает только два. Это значит, что эти планеты постоянно пребывают в орбитальном резонансе в соотношении 3:2. По аналогичной проекции орбит других планет они должны пересекаться. Но этого не происходит. Случается, что Плутон сближается с Ураном, но соприкосновение их орбит по-прежнему невозможно по причине того же резонанса. Во все циклы Плутона, заканчивающиеся проходом перигелия, Нептун всегда оказывается позади него. И, когда Плутон вновь достигнет перигелия, Нептун окажется ровно на таком же расстоянии от Плутона, как и после завершения первого круга, только впереди. А когда две планеты будут находиться по одну сторону от Солнца, одновременно образуя с ним единую линию, Плутон перейдет в афелий.

Именно поэтому Плутон никогда не сможет сблизиться с Нептуном более, чем на 17 а.е. А его приближение к Урану возможно максимум на 11 а.е.

Ранее существовало предположение, что некогда Плутон исполнял роль спутника Нептуна. Но данная гипотеза была полностью опровергнута, когда ученые доказали, что орбиты данных планет сохраняют стабильный орбитальный резонанс уже миллионы лет.

Дополнительные факторы, влияющие на орбиту Плутона

Плоды долгой и упорной работы астрофизиков всего мира помогли установить, что способы и сила взаимодействия между Нептуном и Плутоном уже на протяжении многих миллионов лет не изменяются. А способствуют данному явлению два фактора.

Фактор первый

Постоянная поддержка определенной дистанции между Нептуном и Плутоном обеспечивается тем, что перигелий Плутона всегда находится близко к прямому углу. Это является результатом эффекта Козаи, заключающимся в соотношении эксцентриситета планеты и ее наклона (Плутона), учитывая свойства более объемного объекта (Нептуна). По расчетам амплитуда либрации Плутона по отношению к Нептуну равно 38°. Исходя из этих данных, можно легко рассчитать наименьший угол разделения перигелия Плутона с орбитой Нептуна, который будет равен 52°. (90°-38°).

Фактор второй

Следующим фактором, влияющим на поддержание взаимодействия между планетами на одном уровне является то, что долготы орбитальных углов Нептуна и Плутона лежат выше вышеуказанных колебаний. Когда точки пересечения эклиптики этих двух планет совпадают, меньшая планета (Плутон) будет располагаться выше большей (Нептун). То есть, в момент, когда Плутон настигнет орбиту Нептуна, зайдя максимально глубоко на линию ее проекции, одновременно произойдет отклонение первого объекта от плоскости второго. Такое явление получило название суперрезонанс 1:1 .

Физические характеристики Плутона

Значительное расстояние, которое отделяет Землю от Плутона, делает сложнее подробное исследование небесного тела. Получение свежих фактов об этом небольшом небесном объекте планируется только в 2015 году, когда в местонахождение Плутона будет запущена машина "Новые горизонты".

Визуальные характеристики и строение

В связи с немалой дистанцией, разделяющей Плутон от нашей планеты, с его наблюдением не всегда справляются даже самые мощные телескопы. Выглядит Плутон почти всегда расплывчато из-за слишком маленьких размеров его углового диаметра. Он составляет всего лишь 0,11″. Самые мощные аппараты при максимальном приближении обычно фиксируют изображение круглого объекта светло-коричневого цвета. Исследования показали, что его 98% его поверхности составляет азот льда с примесями моноокиси углерода и метана.

Некоторые уточнения данных, снятых с телескопа "Хаббл", ученые смогли получить методом компьютерной обработки кадров. На них отмечается затемнение более яркой области планеты, которая начинает осуществлять меньшие колебания, чем более светлая часть. Прибегая к этому способому, возможно выяснить среднюю яркость пары Плутон-Харон, а также отслеживать ее на протяжении длительного времени. Полоса темного окраса, находящаяся чуть ниже экватора объекта отличается более сложным окрасом, что может говорить о том, что его поверхность постоянно подвергается каким-то изменениям. И, скорее всего, они связаны с механизмами ее формирования.

Масса и размеры Плутона

Ученые, изначально принявшие Плутон за "Планету Х" , вычисляли его массу, исходя из ее предполагаемого воздействия на орбиту Урана и Нептуна. В середине двадцатого века стали считать, что показатели массы Плутона и Земли являются почти одинаковыми. В ходе дальнейших исследований, показатели предполагаемой массы Плутона пошли на убыль. В 1971 году значение ее величины стали сопоставлять с габаритами Марса. В 1978 году ученым удалось наиболее точно вычистить альбедо Плутона, обнаружив, что оно равно альбедо льда метана. Взяв во внимание данный факт, астрофизики пришли к выводу, что масса Плутона не может составлять больше 1% от Земли.

Обнаружение в том же году Харона - спутника Плутона, помогло вычислить всю массу системы Плутона. Производя ее измерения, ученые опирались на третий закон Кеплера. В результате было выявлено, что масса системы Плутон-Харун составила 0,24% массы Земли. Но так как точное соотношение габаритов Плутона и Харона сегодня назвать не сможет никто, то рассчитать точную массу самой планеты ученые пока не в силах.

Плутон является одним из мелкогабаритных объектов Солнечной системы. Данное сравнение объемов Плутона применительно не только к планетам, но и к некоторым спутникам. Даже Луна значительно превосходит Плутон по своим размерам. Плутон составляет только 20% от массы земного спутника.

Атмосфера Плутона

Атмосфера данной планеты представляет из себя тонкую оболочку, образованную в процессе испарения с поверхности ее льда таких соединений, как монооксид углерода, матан и азот. По мере сближения Плутона с Солнцем, его льды начинают переходить в газообразное состояние. А по мере удаления планеты от Солнца, эти газы начинают кристаллизовываться, постепенно опускаясь на ее поверхность. Средняя температура нижних слоев атмосферы Плутона составляет примерно -230 °C. Но в верхних слоях она значительно выше - около -170°С.

Атмосферу Плутона стали изучать в 1985 году. К этому шагу ученых подтолкнуло наблюдение покрытия им звезд. Ученые смогли выявить наличие оболочки у данной планеты очень простым способом. Процесс покрытия звезды происходит быстро только в том случае, если у покрываемого объекта атмосфера полностью отсутствует. Но, если очертания звезды тускнеют постепенно, что произошло в случае с Плутоном, то это указывает на наличие у объекта оболочки.

Спутники Плутона

У Плутона имеется пять естественных спутников. Самый первый - Харон, который в 1978 году обнаружил ученый Джеймс Кристи. Еще два подобных объекта меньшего размера открыли в 2005 году. А Кербер - четвертый спутник Плутона зафиксировал аппарат "Хаббл" в 2011 году. Уже в 2012 сделали объявление о находке последнего - пятого спутника, которого ученые назвали "Стиксом".

Спутники Плутона находятся на меньшем к нему расстоянии, нежели все известные спутники иных планет Солнечной системы.

Данные "Хаббл" также помогли установить приблизительные размеры спутников Плутона. Ученые заявляют, что у этой планеты не имеется спутников, диаметр которых смог бы превысить 12 км.

Харон

Астрономы обнаружили этот спутник в 1978 года. Харон назвали в честь мифического персонажа, который по легенде переправлял души мертвых по реке Стикс. Его объем лишь на малую часть превышает половину объема Плутона. Диаметр Харона приблизительно равен 1205 км.

Ученым, исходя их итогов исследования покрытия звезды Хароном, которое происходило в 1980 году, удалось с достаточной точностью рассчитать его радиус. В этом же году были получены данные, позволяющие оценить радиус орбиты данного спутника. Но сегодняшние наблюдения, проводимые более современными машинами, позволили провести переоценку этой величины. Да данный момент принято считать, что примерный радиус орбиты Харона равен 19628-19644 км.

Многие астрономы называют Харон и Плутон парной планетой. Эти доводы основываются на том, что барицентр системы этих двух объектов не лежит на поверхности Плутона.

В 2007 году работники научного центра Джемини обнаружили на поверхности Харона водяные кристаллы с гидратами аммиака. Исходя из данного факта, можно предположить существование на спутнике криогейзеров.

Гидра и Никта

В 2005 году Фото еще двух спутников Плутона были получены астрономами, работающими с мощной машиной "Хаббл". В 2006 году объекты получили свои официальные названия: Никта и Гидра. Эти небольшие спутники расположены дальше Харона примерно в 2 или 3 раза. Первый спутник - Гидра находится от Плутона на дистанции 65 тыс. км. А второй - Никта, расположен на расстоянии от планеты в 5 тыс. км. Никта и Гидра находятся в резонансном соотношении друг с другом 6:1, а с Хароном в 4:1. Орбиты этих двух спутников имеют округлые очертания. Выявление их особенностей и отличий от других объектов Солнечной системы ведется и по сей день. Астрономами было замечено, что яркость Гидры зачастую проявляется сильнее, чем у Никты. И это может говорить о том, что поверхность первого спутника лучше отражает солнечный свет, чем поверхность второго.

Диаметр Гидры предположительно равен 61 км, а диаметр Никты - 46 км. Открытие этих небольших спутников сподвигло ученых на новые размышления о возможном наличии у Плутона некой системы колец, как у Юпитера. Но анализ работы телескопа "Хаббл" опроверг все предположения на этот счет. Даже, если кольцевая система у Плутона и существует, то она может достигать лишь 1000 км в ширину, что будет характеризовать ее, как незначительную.

Кербер и Стикс

В 2011 года телескоп "Хаббл" зафиксировал еще одно тело, вращающееся вокруг Плутона, приблизительный диаметр которого составил 13-34 км. И только в прошлом году ему было присвоено название Кербер.

В 2012 году был замечен еще один объект, вращающийся вокруг Плутона. Год спустя данный спутник получил имя Стикс. Ученые также успели рассчитать примерный диаметр Стикса, который составил 15-25 км. Также удалось выяснить, что данный спутник находится от Плутона на расстоянии 47 тыс. км.

Пояс Койпера

Происхождение Плутона на протяжении долго времени оставалось загадкой для многих ученых-астрономов всего мира. В 1936 году Реймонд Литлтон - известный ученый из Англии предположил, что сам Плутон ранее являлся спутником Нептуна. По его мнению Плутон был выброшен из системы большей планеты ее крупным спутником- Тритоном. Данное заявление вызвало много споров, а в конечном итоге было полностью опровергнуто на основе общепринятого факта о том, что Плутон никогда не сближается с Нептуном.

В конце прошлого века ученым стали попадаться новые объекты за орбитой Нептуна, которые были очень похожи на Плутон. Его сходство с обнаруженными астрономами ледяными космическими телами заключилось в идентичной форме орбиты, размере и составе оболочки. Данная область Солнечной систмы получила название "Пояс Койпера". Современные ученые считают, что Плутон является одним из крупных объектов этой части, так как его свойства схожи со свойствами тел, которые находятся в области этого пояса.

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.