Плутон — один из самых малоизученных объектов в Солнечной системе. Из-за большой удаленности от Земли его сложно наблюдать в телескопы. Его вид больше напоминает маленькую звездочку, чем планету. Но до 2006 года именно он считался девятой планетой известной нам Солнечной системы. Почему Плутон исключили из списка планет, что к этому привело? Рассмотрим все по порядку.

Неизвестная науке «Планета Х»

В конце XIX века астрономы предположили, что в нашей Солнечной системе должна быть еще одна планета. Предположения основывались на научных данных. Дело в том, что, наблюдая за Ураном, ученые обнаружили сильное влияние на его орбиту посторонних тел. Так, через некоторое время открыли Нептун, но влияние было гораздо сильнее, и начались поиски еще одной планеты. Ее назвали «Планета Х». Поиски продолжались до 1930 года и увенчались успехом — был открыт Плутон.

Движение Плутона заметили на фотопластинках, сделанных в течение двух недель. Наблюдения и подтверждение существования объекта за известными пределами галактики еще одной планеты заняли более года. Клайд Томбо, молодой астроном из обсерватории Лоуэлла, инициировавшей исследования, в марте 1930 года сообщил об открытии всему миру. Так, в нашей Солнечной системе на 76 лет появилась девятая планета. Почему исключили Плутон из Солнечной системы? Что было не так с этой загадочной планетой?

Новые открытия

Одно время Плутон, причисленный к категории планет, считался последним из объектов Солнечной системы. По предварительным данным, его масса считалась равной массе нашей Земли. Но развитие астрономии постоянно меняло этот показатель. На сегодняшний день масса Плутона составляет менее 0,24% от а его диаметр — меньше 2400 км. Эти показатели стали одной из причин, почему Плутон исключили из списка планет. Он больше подходит для карлика, чем на полноправную планету Солнечной системы.

У него также множество своих особенностей, не присущих для обычных планет Солнечной системы. Орбита, его маленькие спутники и атмосфера уникальны сами по себе.

Необычная орбита

Привычные для восьми планет Солнечной системы орбиты практически круглые, имеющие небольшой наклон по эклиптике. Но орбита Плутона — сильно вытянутый эллипс и имеет угол наклона более 17 градусов. Если представить то восемь планет будут равномерно вращаться вокруг Солнца, а Плутон — пересекать орбиту Нептуна из-за своего угла наклона.

Ввиду такой орбиты он совершает оборот вокруг Солнца за 248 земных лет. И температура на планете не поднимается выше минус 240 градусов. Интересно, что Плутон вращается в противоположном направлении от нашей Земли, как Венера и Уран. Эта необычная для планеты орбита явилась еще одним поводом, почему Плутон исключили из списка планет.

Спутники

Сегодня известно пять Харон, Никта, Гидра, Кербер и Стикс. Все они, кроме Харона, очень малы, и их орбиты слишком приближены к планете. Это еще одно из отличий от официально признанных планет.

Помимо того, Харон, открытый в 1978 году, по размерам наполовину меньше самого Плутона. Но для спутника он слишком велик. Интересно, что центр тяжести находится за пределами Плутона, и поэтому его словно раскачивает из стороны в сторону. По этим причинам некоторые ученые считают данный объект двойной планетой. А это также служит ответом на вопрос о том, почему исключили Плутон из списка планет.

Атмосфера

Очень трудно изучать объект, находящийся на практически недосягаемом расстоянии. Предполагается, что Плутон состоит из скальных пород и льда. Атмосфера на нем была обнаружена в 1985 году. Состоит она в основном из азота, метана и монооксида углерода. Наличие ее смогли определить при изучении планеты, когда она закрывала звезду. Не имеющие атмосферы объекты закрывают звезды резко, а имеющие — постепенно.

Из-за очень низкой температуры и эллиптической орбиты таяние льда производит антипарниковый эффект, что приводит к еще большему понижению температуры на планете. После исследований, проведенных в 2015 году, ученые пришли к выводу, что атмосферное давление зависит от приближения планеты к Солнцу.

Новейшие технологии

Создание новых мощных телескопов положило начало дальнейшим открытиям за пределами известных планет. Так, со временем были обнаружены находящиеся в пределах орбиты Плутона. В середине прошлого века это кольцо получило название пояса Койпера. На сегодняшний день известны сотни тел с диаметром не менее 100 км и составом, похожим на Плутон. Найденный пояс оказался главной причиной того, почему Плутон исключили из планет.

Создание космического телескопа «Хаббл» дало возможность более детально исследовать космическое пространство, а особенно дальние галактические объекты. В результате был открыт объект, получивший название Эрида, который оказался дальше Плутона, а со временем — и еще два небесных тела, которые диаметром и массой были ему подобны.

Космический аппарат АМС «Новые горизонты», отправленный для исследования Плутона в 2006 году, подтвердил многие научные данные. У ученых возник вопрос о том, что делать с открытыми объектами. Причислять их к категории планет? И тогда в Солнечной системе будет не 9, а 12 планет, или же исключение Плутона из списка планет решит этот вопрос.

Пересмотр статуса

Когда Плутон исключили из списка планет? 25 августа 2006 года участники конгресса Международного Астрономического Союза в составе 2,5 тысячи человек приняли сенсационное решение — исключить Плутон из списка планет Солнечной системы. Это означало, что необходимо пересмотреть и переписать множество учебников, а также карт звездного неба и научных работ в этой области.

Почему было принято такое решение? Ученым пришлось пересмотреть критерии, по которым классифицируются планеты. Долгие дебаты привели к такому выводу, что планета должна соответствовать всем параметрам.

Во-первых, объект должен вращаться вокруг Солнца по своей орбите. Плутон по этому параметру подходит. Хотя его орбита сильно вытянута, она обращается вокруг Солнца.

Во-вторых, он не должен быть спутником другой планеты. Этот пункт тоже соответствует Плутону. Одно время считалось, что он являлся но это предположение было отброшено с появлением новых открытий, а особенно его собственных спутников.

Третий момент — обладать достаточной массой для того, чтобы приобрести сферическую форму. Плутон хоть и небольшой по массе, но является круглым, и это подтверждено фотоснимками.

И, наконец, четвертое требование — иметь сильное чтобы расчистить свою орбиту от других По этому одному пункту Плутон и не подходит на роль планеты. Он находится в поясе Койпера и не является самым большим объектом в нем. Его массы недостаточно, чтобы расчистить себе путь на орбите.

Теперь понятно, почему Плутон исключили из списка планет. Но куда же причислить такие объекты? Для подобных тел было введено определение «карликовые планеты». К ним начали относить все объекты, которые не соответствуют последнему пункту. Так что Плутон — все равно планета, хотя и карликовая.

«загадки плутона» — Исследовательская работа

Министерство образования Республики Мордовия

Региональный учебный округ

Лямбирский муниципальный район

МОУ «Большеелховская средняя общеобразовательная школа»

Исследовательская работа

по астрономии

«Загадки Плутона»

Мишина Марина Владимировна

Большая Елховка 2009

Содержание

Введение 4

Глава I. Программное обеспечение 5

Глава II. Загадки Плутона 6

Загадка 1. Открытие Плутона – случайность или закономерность? 6

Загадка 2. Какой он, Плутон? 7

Размеры и масса 7

Внутреннее строение планеты 8

Поверхность Плутона 9

Атмосфера 10

Загадка 3. Плутон – двойная планета? 11

Загадка 4. Наличие трех спутников – очередная уникальность? 12

Загадка 5. Почему изменён статус Плутона? 13

Загадка 6. Разгадка близка? 15

Выводы 17

Заключение 18

Список источников 19

Приложение. Презентация «Загадки Плутона» на CD

С давних времен небо притягивало взгляд человека. Россыпи звезд, яркие вспышки метеоров, полеты комет, солнечные и лунные затмения – все эти загадочные картины и явления привлекали внимание наших древних предков. Привлекали их и «блуждающие» светила – планеты, которые по внешнему виду нелегко отличить от звёзд. Словом «планета» древние греки называли светила, которые не только участвуют в суточном вращении небесной сферы, но еще и смещаются (иногда незаметно) на фоне зодиакальных созвездий.

Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн были известны людям с глубокой древности. Уран – планету, находящуюся за орбитой Сатурна и не видимую невооруженным глазом, открыли в XVIII веке с помощью телескопа. В XIX веке, основываясь на законах небесной механики, астрономы вначале вычислили положение в пространстве, а затем и обнаружили в созвездии Водолея Нептун. Девятую планету Солнечной системы – Плутон, нашли уже в ХХ веке, а в XXI веке, в 2006 году, его лишили статуса планеты.

Каково же было моё удивление, когда в учебнике для второклассников «Наш мир», изданном в 2007 году и допущенном Министерством образования Российской Федерации, я прочитала, что «Девять планет входят в систему, в центре которой находится Солнце» и на красочном рисунке Солнечной системы увидела изображение Плутона [16].

Несколько предложений о Плутоне в школьном учебнике «Астрономия» [14] не помогли найти ответы на возникшие вопросы. Для меня так и осталось загадкой, почему долгие годы не могли открыть Плутон, почему через 76 лет он был лишён статуса планеты и почему в одном из учебников его всё ещё относят к планетам.

Уверена, что ответы на эти и многие другие вопросы, связанные с Плутоном, будут интересны не только мне, но и многим другим любознательным ребятам.

Рассказ о загадках Плутона получится более интересным и увлекательным, если его сопроводить мультимедийной презентацией. Компьютерные презентации позволяют акцентировать внимание на значимых моментах изучаемой информации и создавать наглядные эффектные образы. Визуальная насыщенность представляемого материала делает его ярким, убедительным, способствует лучшему усвоению.

Перед выполнением работы я поставила перед собой цель: изучить загадки, связанные с историей открытия и исследования Плутона.

Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:

1. найти и изучить материал по открытию и исследованию Плутона;

2. систематизировать загадки, связанные с историей открытия и исследования Плутона, найти на них ответы на уровне современных знаний;

3. разработать мультимедийную презентацию по теме данной работы.

При выполнении работы использовалось лицензионное программное обеспечение, установленное на школьных компьютерах (рис.1).

Рис.1. Программное обеспечение

Для просмотра и сохранения электронных материалов, опубликованных в Интернете, применялся браузер Internet Explorer 6. Данная программа входит в стандартный комплект поставки операционной системы Windows XP.

Текстовый документ был создан в программе Microsoft Office Word 2003, предоставляющей пользователю широкие возможности по форматированию текста, в том числе полученного из Интернета, по вставке фотографий и картинок.

Презентация разрабатывалась в Microsoft Office PowerPoint 2003. Эта программа доступна, имеет достаточно простой интерфейс и всё необходимое для создания простой тематической презентации.

Загадка 1. Открытие Плутона – случайность или закономерность?

С

Рис. 1.

Персиваль Ловелл

(1855–1916)

О

Рис. 2.

Клайд Томбо

(1906–1997)

13 марта было сделано официальное объявление о ее открытии. Дату выбрали намеренно – день рождения Персиваля Лоуэлла, который основал эту обсерваторию на высокогорном плато в штате Аризона близ города Флагстаффа.

Новая планета получила свое имя 1 мая 1930 года. Из множества вариантов астрономы Лоуэлловской обсерватории выбрали предложенное 11-летней английской девочкой из Оксфорда имя бога подземного мира, в котором так же темно, как и на самой дальней из планет.

И хотя открытие Плутона закономерно – оно произошли в результате долгих лет поисков, элемент случайности в нем всё-таки присутствует. Как показали дальнейшие расчеты, небольшая масса Плутона не могла вызвать даже легкого возмущения движения Урана и Нептуна – отправной точки поиска девятой планеты.

Загадка 2. Какой он, Плутон?

Плутон при открытии имел блеск звезды 15-й звездной величины. Наблюдать его можно только в сильные телескопы, а исследовать – только из космоса. Плутон до настоящего времени остается загадочным объектом.

Размеры и масса

Длительное время считали, что размеры и масса Плутона близки к земным, хотя никаких оснований для этого не было. В первом издании справочника К. Аллена «Астрофизические величины» (1955 г.) указано, что радиус Плутона 7200 км, масса – 0,9 массы Земли [1]. Это значение массы фигурировало в справочниках до 1968 года. Но еще в 1950 году известный американский астроном Дж. Койпер на крупнейшем в то время 5-метровом телескопе обсерватории Маунт Паломар измерил видимый диаметр Плутона. Ему соответствовал линейный диаметр 5900 км. В 70-80 годы прошлого века этот диаметр указывался и в отечественных энциклопедиях [13], и в энциклопедиях, написанных зарубежными авторами [15].

При массе в 0,9 массы Земли и значении диаметра порядка 6000 км получалось совершенно нереальное значение средней плотности Плутона – 50 г/см³. В ночь с 28 на 29 апреля 1965 года представился случай проверить измерение Койпера. Путь Плутона по небу проходил вблизи звезды 15-й величины, и, если бы его диаметр превосходил 4400 км, он закрыл бы ее хоть на мгновение. Но наблюдения на двенадцати обсерваториях мира не обнаружили эффекта покрытия. Значит, измерение Койпера было близко к истине. Плутон мог быть только меньше, но никак не больше полученного им значения диаметра. Но это означало, что оценка массы Плутона неверна, она должна быть по крайней мере в 10-20 раз меньше принятой величины. Чему же она равна? Американские астрономы Р. Данкомб, П. Сейдельман и другие провели громадную работу по учету возмущений в движении Нептуна, вызываемых, как они полагали, Плутоном. Обработав свыше 5000 наблюдений Нептуна, они сначала получили массу Плутона, равную 0,18, а затем 0,11 массы Земли. Но даже при последнем значении массы и диаметре 4400 км плотность девятой планеты получалась 15 г/см³, что опять-таки было нереально. Точно определить массу Плутона удалось лишь недавно.

2

Рис. 3

Солнечная система

Задачу измерения диаметра Плутона решили английские астрономы С. Арнольд и А. Боксенберг и американский астроном У. Сарджент с помощью метода спектр-интерферометрии. Диаметр планеты равен 3000 км, т.е. сравним по размерам с Луной (рис. 3). Проведенные в последние годы наблюдения позволили вычислить диаметр Плутона с еще большей точностью. Уральская В. С., старший научный сотрудник Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга МГУ, в своем докладе «Физические свойства карликовых планет» [3] указывает диаметр Плутона равным 2306 км.

В

О внутреннем строении планеты пока можно судить только по величине ее средней плотности, которая составляет 1,7 г/см³, что вдвое меньше, чем у Луны, и втрое, чем у Земли. Такая плотность указывает, что Плутон состоит на 1/3 из каменных горных пород и на 2/3 из водного льда. Если материал разделен на оболочки (что наиболее вероятно), то у Плутона должно быть большое каменное ядро диаметром 1 600 км, окруженное слоем водного льда толщиной 400 км (рис. 4). На поверхности планеты – кора изо льдов различного химического состава, главная роль в которой отведена азотному льду. Не исключено, что между каменным ядром и его ледяной оболочкой существует слой жидкой воды – глубинный океан, подобный тем, которые вероятнее всего имеются на трех больших спутниках Юпитера – Европе, Ганимеде и Каллисто.

Поверхность Плутона

Знания о поверхности Плутона ученых пока основываются на довольно скудных данных.

К

Атмосфера

В период с 1979-го по 1999 год Плутон находился ближе к Солнцу, чем Нептун, а сейчас постепенно удаляется. Чем дальше от Солнца, тем ниже опускается температура на поверхности Плутона. Многие астрономы считают, что где-то после 2015-2020 года это приведет к замерзанию большей части атмосферы Плутона. В этом случае мы не сможем получить ценные данные о составе и свойствах разряженной атмосферы этого космического объекта.

А

На Плутоне очень холодно, средняя температура там -230°С. На ночной стороне планеты существенно холоднее, чем на дневной, поэтому атмосферный газ там охлаждается и конденсируется на поверхности в виде инея. Самые же крупные изменения атмосферы Плутона происходят при смене времен года. Увеличение температуры азотного льда на поверхности планеты всего на два градуса приводит к возрастанию массы атмосферы в два раза. Сейчас на Плутоне как раз «летний» период: планета прошла наиболее близкую к Солнцу точку своей орбиты в 1989 году и все еще находится в «теплой» части орбиты. Правда, из-за удаленности и большого коэффициента отражения Плутон получает на единицу поверхности в 1 500 раз меньше солнечного тепла, чем Земля. Когда же Плутон передвинется по своей сильно вытянутой орбите на более далекое расстояние, то нагрев Солнцем уменьшится почти в три раза, температура существенно упадет и наступит глобальная зима, сезонный ледниковый период. Газы сконденсируются и выпадут на поверхность Плутона в виде кристаллов льда. Атмосфера на длительное время исчезнет. Такое не происходит больше ни на одной из планет.

Загадка 3. Плутон – двойная планета?

Еще несколько десятилетий спустя после открытия Плутона не было известно, что у него есть спутник. Он практически случайно был обнаружен в 1978 году. Его открыл астроном Джеймс Кристи, проводя наблюдения на станции Военно-морской обсерватории США, расположенной во Флагстаффе – в том же городе, где в 1930 году был открыт и сам Плутон. Работая с ф

Масса Харона составляет 1/5 массы Плутона, что уникально – ни у одной планеты нет спутника со столь большой относительной массой. Компьютерное моделирование рождения Харона, которое выполнил Робин Канап (Robin Canup) из американского Юго-Западного исследовательского института, продемонстрировало большую вероятность ударного образования Харона, аналогичного образованию Луны при столкновении молодой Земли и тела размером с Марс (что подтверждено точными расчетами и анализом лунного грунта). Результаты показывают, что удар объекта, имеющего размеры между 1,6 и 2 тысячами километров, летящего на скорости приблизительно один километр в секунду, мог породить луну Плутона – Харон. Вероятно, удар создал диск из обломков вокруг Плутона, из которого Харон позже и «склеился» [3].

Статус Харона, который традиционно считается спутником Плутона, «остаётся неопределённым, так как в настоящее время нет точного определения по разграничению планет со спутником от двойных планетных систем»³. Однако, существует мнение, что поскольку центр масс системы Плутон–Харон находится вне Плутона, Плутон и Харон должны рассматриваться в качестве двойной планетной системы. Эту точку зрения поддерживает Уральская В. С., старший научный сотрудник Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга МГУ. В своем докладе «Физические свойства карликовых планет» [4] она отмечает, что «карликовая планета Плутон может рассматриваться только как двойная планета»⁴.

Загадка 4. Наличие трех спутников – очередная уникальность?

К

Харон и два спутника находятся в орбитальном резонансе; за то время, когда Харон совершает один оборот, один из спутников – в точности два, а второй – три.

Наличие у Плутона двух небольших спутников представляет собой загадку, так как непонятно, как они могли сконденсироваться вблизи массивного Харона. Круговой характер их орбит говорит о маловероятности случайного захвата этих тел тяготением Плутона. Группа астрономов, открывших в 2005 году новые спутники, высказала гипотезу, что Харон и два спутника Плутона возникли одновременно в результате мощного столкновения. Учёные не исключают, что Плутон может обладать и кольцом – результатом того же столкновения.

Согласно современным оценкам, как минимум, 20% объектов пояса Койпера имеют спутники, так у объекта 2003 EL61 их уже обнаружено два [3]. Однако Плутон остается единственным транснептуновым объектом, обладателем трех спутников, в очередной раз подтверждая свою уникальность.

Загадка 5. Почему изменён статус Плутона?

Плутон был официально признан планетой Международным астрономическим союзом в мае 1930 года. Тогда считалось, что он значительно больше по размеру.

В конце XX века появились сомнения, имеет ли смысл относить Плутон к большим планетам, а не к транснептуновым объектам. Приводились три причины:

1. Все внешние планеты являются газовыми гигантами, а Плутон – нет.

2. Плутон намного меньше по массе любой из планет Солнечной системы.

3. Орбита Плутона очень вытянута и даже пересекает орбиту другой планеты – Нептуна.

В

Рис. 9

Резолюция МАС

В августе 2006 года на XXVI Ассамблее Международного астрономического союза (МАС) принято решение впредь называть Плутон не «планетой», а «карликовой планетой» (рис. 9). Собравшиеся в Праге 2500 астрономов со всего мира приняли это решение голосованием. Соответствующую рекомендацию Ассамблее дала комиссия МАС по номенклатуре. Согласно выработанному комиссией определению, планетами считаются только небесные тела, вращающиеся вокруг Солнца, обладающие достаточной гравитацией, чтобы иметь форму, близкую к сфере и занимающие свою орбиту в одиночку.

Дискуссия вокруг статуса планет возникла не случайно и связана с нежеланием MAC увеличивать число планет Солнечной системы. Накануне научного съезда ряд ученых настаивали на присвоении статуса планет астероиду Церера, расположенному между Марсом и Юпитером, а также спутнику Плутона Харону и расположенной еще дальше от Солнца планете Зена. По сути, перед MAC стояла дилемма: либо увеличить количество планет Солнечной системы до 12, либо сократить их до 8. Ассамблея склонилась ко второму варианту. Теперь по новой классификации в Солнечной системе будут существовать четыре планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля и Марс), столько же планет-гигантов (Юпитер, Сатурн, Нептун и Уран) и неограниченное количество планет-карликов.

Доктор физико-математических наук, руководитель отдела Института астрономии Российской академии наук (РАН) Лидия Рыхлова, которая является членом МАС, считает, что «данная классификация более полно отражает нынешнее положение дел в астрономии, она учитывает информацию о небесных телах, накопленную за последние десятилетия благодаря появлению новых средств наблюдения»⁵.

При этом Рыхлова высказала мнение, что «говорить о понижении статуса Плутона несправедливо». «Он как был, так и остается планетой. При этом ему отводится почетное место родоначальника нового подкласса – планет-карликов», – пояснила она. Ученый-астроном признала, что введение новой классификации небесных тел «потребует внесения изменений в учебники, но эти коррективы не будут значительными и это дело не сегодняшнего дня».

Широкая публика по-разному восприняла утерю Плутоном статуса планеты. Большинство спокойно приняли это решение. Некоторые члены законодательного собрания штата Калифорния осудили решение МАС, назвав его научной ересью. Палата представителей штата Нью-Мексико объявила, что в честь Клайда Томбо (он многие годы жил в этом штате и работал в университете) в Нью-Мексико Плутон всегда будет считаться планетой и с 13 марта 2006 года каждый год в штате будет проходить так называемый «день планеты Плутон»⁶.

Некоторые российские ученые, как следует из статьи Андрея Козенко, опубликованной в газете «Коммерсантъ» и размещенной в информационном выпуске Пресс-службы Российской Академии Наук №31 (21-28 августа 2006 года) [9], также не согласны с лишением Плутона статуса планеты. Например, в Государственном астрономическом институте имени Штернберга МГУ считают, что такое решение «MAC принял ради собственной популяризации». По словам научного сотрудника института имени Штернберга Марата Абубекерова, «никаких веских оснований для таких перемен нет. Чтобы привлечь к себе внимание, MAC доиграется до того, что и Землю статуса планеты лишит. Так что исследования продолжаются, Солнечная система переживет эту нелепость»⁷. Его поддержал член президиума РАН академик Владимир Фортов: «Нам прекрасно известны основные характеристики Плутона, и они не изменятся. Какие-то минимальные изменения в учебники будут внесены. То же самое касается и готовящихся научных трудов об этой планете. Но это всего лишь вопрос терминологии, а не сути предмета»⁸.

Загадка 6. Разгадка близка?

К Плутону еще не приближался космический аппарат с Земли. Разработка автоматической межпланетной станции (АМС) New Horizons Pluto-Kuiper Belt для исследования Плутона, тогда еще официально признанной Международным Астрономическим Союзом планеты Солнечной системы, была начата NASA в начале 90-х годов. Не последнюю роль в решении сыграло то, что в ближайшем будущем атмосфера Плутона замерзнет из-за постепенного удаления от Солнца.

25 февраля 2003 года руководством NASA было принято решение о начале финансирования первой экспедиции к Плутону. Поддержку получил малобюджетный проект «Новые горизонты» (New Horizons).

Первичные цели миссии – получение глобальной геологической карты планеты и ее спутника (детали рельефа и т.д.) и характеристики атмосферы Плутона. Другие цели миссии включают в себя изучение изменчивости поверхности и атмосферы Плутона, нанесение на карту областей Плутона и Харона с высоким разрешением; изучение верхней атмосферы планеты, ионосферы, окружающего пространства; аппарат также предназначен для поиска возможной атмосферы Харона.

С

Н

Детальные наблюдения Плутона и его окрестностей начнутся примерно за 5 месяцев до встречи. Эти данные позволят максимально точно скорректировать траекторию движения зонда. За 3 месяца до встречи, начиная с расстояния около 100 млн. км, зонд New Horizons начнет картографическую съемку Плутона и Харона. А за месяц до встречи должны начаться ежедневные наблюдения Плутона. К этому моменту ученые надеются точно определить, есть ли у Плутона еще спутники и есть ли у него кольца из мелких обломков льда или скальных пород, которые могут представлять опасность для зонда при его пролете мимо Плутона. К этому времени в баке New Horizons должна остаться половина гидразинового топлива, и в случае необходимости аппарат без проблем сможет изменить курс.

В момент этого рандеву расстояние между Плутоном и Землей будет таково, что радиосигнал дойдет до Земли почти через 4,5 часа. Для того чтобы отправить на Землю 2-3 самых важных снимка поверхности Плутона, понадобится несколько дней, а для передачи всего комплекта данных о Плутоне, записанных аппаратурой зонда, потребуется 9 месяцев.

Пролетев мимо Плутона, New Horizons отправится дальше. Для коррекции курса в окрестностях Плутона на зонде будет достаточно топлива, но для выхода на орбиту Плутона этого слишком мало (современные ракеты пока не могут отправлять в дальний космос такие тяжелые аппараты). Предполагается, что на своем дальнейшем пути к границе солнечной системы New Horizons проведет наблюдения и исследования нескольких астероидов из пояса Койпера, но конкретные кандидатуры астероидов будут выбраны позднее.

1. Открытие Плутона не было случайным, так как его поиск велся на протяжении 15 лет. Однако в его открытии присутствует и элемент случайности, ведь, как показали дальнейшие расчеты, небольшая масса Плутона не могла вызвать даже легкого возмущения движения Урана и Нептуна – отправной точки поиска девятой планеты.

2. Из-за малых размеров и огромной удаленности от Солнца изучать Плутон очень сложно. В настоящее время считается, что его диаметр приблизительно равен 2300 км, масса – около 0,2 % от массы Земли. Он на 1/3 состоит из каменных пород и на 2/3 – из водного льда. Поверхность покрыта льдом из метана, азота, и моноокиси углерода. Сильно разреженная атмосфера состоит из азота с примесью метана и угарного газа. Температура на Плутоне около -230^оС.

3. Плутон имеет спутник Харон, масса которого составляет 1/5 часть массы Плутона. По мнению многих астрономов, система Плутон-Харон должна рассматриваться в качестве двойной планеты. Окончательно вопрос будет закрыт после определения статуса Харона.

4. Плутон – уникальный транснептуновый объект, единственный, обладающий тремя спутниками.

5. Из-за того, что Плутон не очищает окрестность вокруг своей орбиты от других космических тел в августе 2006 года Ассамблея Международного астрономического союза (МАС) приняла решение называть Плутон не «планетой», а «карликовой планетой». С этим решением не согласны некоторые ученые и общественные деятели как в России, так и за рубежом.

6. Ученые надеются получить ответы на многие вопросы в ходе исследования Плутона с помощью автоматической станции «Новые Горизонты», которая достигнет системы Плутон-Харон в 2015 году.

Считаю, что при выполнении работы поставленная цель по изучению загадок, связанных с историей открытия и исследования Плутона, достигнута.

Все задачи решены:

• найден и изучен материал, опубликованный в открытых источниках, в том числе и электронных, по открытию и исследованию Плутона;

• систематизированы загадки, связанные с историей открытия и исследования Плутона, найдены на них ответы на уровне современных знаний;

• разработана мультимедийная презентация.

Наряду с этим следует отметить и тот момент, что в ходе поиска в Интернете необходимой информации и мультимедийных материалов, в процессе разработки презентации я расширила свой опыт работы по информационно-коммуникационным технологиям.

На мой взгляд, данная работа могла бы быть полезной как любознательным ученикам, так и учителям при объяснении материала о строении Солнечной системы.

1. – сайт «Астрогалактика».

2. – сайт «Астрофизика».

3. – сайт «Исследование Солнечной системы».

4. /neb/rw/natsat/ – сайт отдела небесной механики Государственного астрономического института им. П.К.Штернберга МГУ

5. – сайт «Википедия. Свободная энциклопедия»

6. – сайт «Федерация интернет-образования»

7. – сайт «Астролаб».

8. – сайт Международного астрономического союза (МАС).

9. – сайт Российской академии наук.

10. – сайт журнала «Вокруг света».

11. CD «Открытая Астрономия 2.5». ООО «ФИЗИКОН», 2002.

12. CD «Приложение к тому «Космонавтика». «Аванта+», 2004.

13. Детская энциклопедия для среднего и старшего возраста в 12 томах. Т. 2. Мир небесных тел. Числа и фигуры. – М.: «Педагогика», 1972.

14. Левитан Е. П. Астрономия: Учебник для 11 класса общеобразовательных учреждений – М.: Просвещение, 2004.

15. Радость познания. Популярная энциклопедия в 4-х томах. Т. 1. Наука и Вселенная: Пер. с англ. – М.: Мир, 1983

16. Федотова О. Н. и др. Наш мир: Учебник для 2 класса. В 2 частях. Часть 1. – М.: Академкнига/Учебник, 2007.

17. Энциклопедический словарь юного астронома / Сост. Н. П. Ерпылев. – М.: Педагогика, 1986.

3 /wiki/%D0%9A%D0%B0%D1%80%D0%BB%D0%B8%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D0%BD%D0%B5%D1%82%D0%B0

4 /grav/russian/life/chteniya/sagi2007/carlikitext.pdf

5 /news/shownews.aspx?id=1ac5e6e0-c004-40b1-b9df-d8ba77d01e05&_Language=ru#content

6/wiki/%D0%9F%D0%BB%D1%83%D1%82%D0%BE%D0%BD_(%D0%BA%D0%B0%D1%80%D0%BB%D0%B8%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D0%BD%D0%B5%D1%82%D0%B0)

7 /digest/showdnews.aspx?id=94d521ab-6791-4322-95de-6e0455174de6&_Language=ru

8 /digest/showdnews.aspx?id=94d521ab-6791-4322-95de-6e0455174de6&_Language=ru

Что такое планета плутон. Что такое Плутон? Размер, масса и орбита

Девятая планета Солнечной системы не так давно перестала быть таковой. Что случилось? Почему далекую планету с красивым названием перевели в разряд карликов? Что мы вообще знаем об этом объекте? И много ли подобных ему в Солнечной системе?

Открытие

Существование Плутона было предсказано за несколько десятилетий до реального обнаружения. Все дело в том, что движение двух крайних планет Солнечной системы не подчинялось законам небесной механики. Это говорило о том, что за ними движется какое-то массивное тело, сопоставимое с ними по величине. Поиски его начал в 1906 году состоятельный американский астроном Персиваль Лоуэлл. Им был запущен даже специальный проект под названием «Планета Икс». Однако из-за некачественного фотоснимка звездного неба, сделанного в 1915 году, он не сумел Плутон разглядеть. А затем в связи со смертью инициатора поиски были прекращены.

И только в 1930 году Плутон все же был обнаружен молодым астрономом Клайдом Томбо. Причем последний специально был принят в Лоуэлловскую обсерваторию для поиска неизвестной планеты. Ему поставили задачу фотографировать участки звездного неба для выявления движущихся объектов. Обнаружить ее были шансы и у других обсерваторий. Но в то время небесный объект 15 звездной величины на фотоснимках был мало отличим от брака эмульсии.

Имя

Удивительно, но название новой планете дал не ее открыватель. Он, конечно, получил престижную медаль Лондонского королевского астрономического общества и много других наград. Но право дать имя новой планете было предоставлено не ему, а лаборатории. В итоге на специальном голосовании ученые выбрали из трех наиболее популярных вариантов один. Его предложила одиннадцатилетняя девочка из Англии по имении Венеция Берни. Юная леди справедливо подметила, что раз Плутон был богом подземного царства, то и самой дальней планете, где так темно и холодно, как нельзя лучше подойдет его имя. К тому же это соответствовало давней традиции брать названия для небесных объектов из мифологии Древнего Рима.

Где находится

Среднее расстояние от Солнца до Плутона составляет примерно сорок астрономических единиц. Проще говоря, он в 40 раз дальше Земли. В привычных нам единицах — это где-то 6 миллиардов километров. Однако орбита, по которой планета движется, настолько вытянута, что некоторое время своего долгого периода обращения вокруг светила она находится ближе к последнему, чем даже Нептун (афелий дальше перигелия почти на 3 000 000 000 км). Движения этих планет не пересекаются лишь потому, что находятся в разных плоскостях.

А еще между ними существует так называемый орбитальный резонанс: за то время, пока Нептун совершает три оборота вокруг Солнца, Плутон их делает два. При этом иногда он даже оказывается ближе к Урану. Вообще, Плутон — единственная планета, орбита которой находится под углом в семнадцать градусов к солнечному экватору. Все остальные вращаются примерно в одной плоскости. Полный оборот вокруг Солнца Плутон делает почти за двести сорок восемь лет.

Условия

Кроме того, сейчас принято разделять небесные тела, обращающиеся вокруг Солнца, на планеты, их спутники, карликовые планеты и малые объекты солнечной системы. Во многом судьбу Плутона решило открытие в 2005 году Эриды. То есть планеты, сопоставимой с ним по размерам. Тогда и решили изменить формулировку. Планета теперь — это космический объект, который вращается по орбите вокруг Солнца, обладает гидростатическим равновесием и такой массой, которая позволяет очистить окружающее пространство от схожих с ним по величине тел. Вот почему Плутон — не планета. Во-первых, он находится практически в поясе Койпера, в непосредственной близости от других похожих объектов. Во-вторых, его спутник, Харон, расположен слишком близко к нему и очень массивен.

Возникновение

Существует множество гипотез того, как образовалась планета Плутон. Фото, сделанные современными телескопами, не позволяют нам досконально разглядеть его поверхность. Но очевидно, что эта карликовая планета чуть ли не наполовину состоит изо льда. Последнее говорит в пользу отнесения ее к так называемым транснептуновым объектам. В поясе Койпера, как предполагается, находятся мириады комет. Как и последние, Плутон имеет ядро и содержит огромное количество льда. И если бы его перигелий находился еще ближе к Солнцу, у планеты появлялся бы хвост. Что-то вроде этого и происходит, когда при максимальном приближении к светилу у Плутона возникает газообразная атмосфера.

По другой версии, эта планета когда-то была спутником Нептуна, выбитым с орбиты другим крупным космическим объектом. Есть также предположение, что Плутон вообще был захвачен притяжением из другой звездной системы.

Теорий много, в том числе и фантастических. Однако по своим физическим характеристикам планета Плутон все же схожа с другими объектами Солнечной системы и, видимо, всегда была ее частью.

Исследования

До 2006 года ученые могли только наблюдать за этим далеким космическим объектом и строить догадки. Но совсем скоро карликовая планета Плутон станет нам ближе и понятнее. В 2006 году к ней был отправлен космический аппарат под названием «Новые Горизонты». И уже в 2015 году он должен приблизиться к окраинам Солнечной системы. Он покажет нам, как выглядит Плутон. Возможно, это вновь изменит наши представления о нем. Кроме того, ученых интересует и Солнечная система, фотосъемка которой в таких местах еще не производилась. Ведь оттуда рукой подать и до Облака Оорта — одного из самых загадочных мест космоса. Также предполагается, что по результатам этой миссии будет создана первая карта Плутона.

Критика

Общественность неоднозначно восприняла новую картину мира. Астрологи, например, вообще заявили, что вывод Плутона из разряда планет противоречит их многовековой «науке». А в некоторых странах до сих пор по традиции в школах преподают по-старому. Как, например, в США, но там это, возможно, потому, что первооткрывателем девятой планеты был как раз американец (единственный раз в истории). В английском языке, кстати, появилось новое выражение — «оплутонить», что в переводе буквально означает «понизить рангом». А уж сколько фантастических историй создано о далекой планете! Серьезные критики же говорят о том, что все это не более чем махинации с формулировкой. А планета Плутон есть, была и будет. Меняется лишь человеческий взгляд на мироздание.

В заключение

В 2006 году, несмотря на многочисленные протесты общественности, Международный астрономический союз заявил, что Плутон — больше не планета. Изменилось ли что-то от этого в нашей жизни? Вряд ли. Разве что большинство стран переписали учебник под названием «Астрономия». Планеты Солнечной системы все еще недостижимо далеки от человека. И изучать мы их можем в основном с помощью наблюдений. Но даже такой способ позволяет человечеству двигаться вперед в познании Вселенной. Ведь с каждым годом нарисованная нами картина мира все больше становится похожей на правду. И кто знает, может, еще через пару лет планет в Солнечной системе снова будет девять? А что там, за поясом Койпера? Но пока до статуса планеты Солнечной системы Плутон явно не дотягивает…

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.

Самым далеким небесным телом Солнечной системы является карликовая планета Плутон. Еще совсем недавно в школьных учебниках писалось, что Плутон — это девятая планета. Однако факты, которые удалось получить в процессе изучения этого небесного тела на рубеже тысячелетий, заставили научное сообщество сомневаться, является ли Плутон планетой. Несмотря на этот и многие другие спорные моменты, маленький и далекий мир продолжает волновать умы астрономов, астрофизиков и огромную армию любителей.

История планеты Плутон

Еще в 80-е годы XIX столетия многие астрономы безуспешно пытались найти некую Планету-Х, которая своим поведением оказывала влияние на орбитальные характеристики Урана . Поиски велись в самых отделенных областях нашего космоса, ориентировочно на расстоянии 50-100 а.е. от центра Солнечной системы. Американец Персиваль Лоуэлл более четырнадцати лет потратил на безуспешные поиски таинственного объекта, который продолжал волновать умы ученых.

Пройдет полвека, пока мир получит доказательство существования еще одной планеты в системе Солнца. Открытие планеты удалось осуществить Клайду Томбо, астроному из Флагстафской обсерватории, которую основал все тот же беспокойный Лоуэлл. В марте 1930 года Клайд Томбо, наблюдая в телескоп за тем участком космоса, в котором Лоуэлл допускал существование крупного небесного тела, обнаружил новый достаточно крупный космический объект.

Впоследствии выяснилось, что из-за маленьких размеров и небольшой массы Плутон не в состоянии влиять на более крупный Уран. Колебания и взаимодействие орбит Урана и Нептуна имеют другую природу, связанную с особыми физическими параметрами двух планет.

Открытая планета получила название Плутон, продолжая тем самым традицию именовать небесные тела Солнечной системы в честь богов античного Пантеона. Существует и другая версия в истории названия новой планеты. Считается, что Плутон получил свое имя в честь Персиваля Лоуэлла, потому что Томбо предложил подбирать название в соответствии с инициалами беспокойного ученого.

Вплоть до конца XX века Плутон прочно занимал место в планетарном ряду Солнечного семейства. Изменения статуса планеты произошли на рубеже тысячелетий. Ученым удалось выявить в поясе Койпера ряд других массивных объектов, что поставило под сомнение исключительное положение Плутона. Это побудило научный мир заняться пересмотром положения девятой планеты и дать ответ на вопрос, почему Плутон — не планета. В соответствии с новым формальным определением термина «планета» Плутон выпадал из общего ансамбля. Результатом долгих прений и дискуссий стало решение Международного астрономического союза в 2006 году перевести объект в категорию карликовых планет, поставив Плутон в один ряд с Церерой и Эридой. Чуть позже статус бывшей девятой планеты Солнечной системы еще понизили, включив ее в категорию малых планет с бортовым номером 134 340.

Что мы знаем о Плутоне?

Бывшая девятая планета считается самой дальней из всех известных до сегодняшнего дня крупных небесных тел. Наблюдать столь далекий объект можно только с помощью мощных телескопов или по фотографиям. Фиксировать тусклую маленькую точку на небосклоне достаточно трудно, так как орбита у планеты имеет специфические параметры. Отмечены периоды, когда Плутон имеет максимальную яркость и его светимость составляет 14m. Однако в основном далекий странник не отличается ярким поведением, и все остальное время его практически не видно, и только в период противостояний планета открывает себя для наблюдений.

Один из лучших периодов для изучения и исследования Плутона как раз пришелся на 90-е годы XX века. Самая дальняя планета находилась на минимальном расстоянии от Солнца, ближе своего соседа Нептуна.

По астрономическим параметрам объект выделяется среди небесных тел Солнечной системы. У малыша самый большой эксцентриситет орбиты и наклонение. Свой звездный путь вокруг главного светила Плутон совершает за 250 земных лет. Средняя скорость движения по орбите самая маленькая в Солнечной системе , всего 4,7 километров в секунду. При этом период вращения маленькой планетки вокруг собственной оси составляет 132 часа (6 суток и 8 часов).

В перигелии объект находится от Солнца на расстоянии 4 млрд. 425 млн. км, а в афелии убегает почти на 7,5 млрд. км. (если быть точными — 7375 млн. км.). При таких огромных расстояниях Солнце дарит Плутону тепла в 1600 раз меньше, чем получаем мы — земляне.

Отклонение оси составляет 122,5⁰, отклонение орбитального пути Плутона от плоскости эклиптики имеет угол в 17,15⁰. Говоря простым языком, планета лежит на боку, перекатываясь во время своего движения по орбите.

Физические параметры карликовой планеты следующие:

• экваториальный диаметр составляет 2930 км;
• масса Плутона составляет 1.3 × 10²² кг, что является 0,002 земной массы;
• плотность карликовой планеты 1,860 ± 0,013 г/см³;
• ускорение свободного падения на Плутоне всего 0,617 м/с².

Своими размерами бывшая девятая планета составляет 2/3 диаметра Луны. Из всех известных карликовых планет только Эрида имеет больший диаметр. Невелика и масса этого небесного тела, которая в шесть раз меньше массы нашего спутника.

Свита карликовой планеты

Однако, несмотря на столь малые размеры, Плутон удосужился получить пять естественных спутников: Харон, Стикс, Никта, Кербер и Гидра. Все они перечислены в порядке удаленности от материнской планеты. Размеры Харона заставляют его иметь единый с Плутоном барический центр, вокруг которого обращаются оба небесных тела. В связи с этим ученые считают Плутон-Харон двойной планетарной системой.

Спутники у этого небесного тела имеют различную природу. Если Харон имеет сферическую форму, то все остальные представляют собой огромные и бесформенные гигантские камни. Вероятно, эти объекты были захвачены гравитационным полем Плутона из числа астероидов , странствующих в поясе Койпера.

Харон — самый крупный спутник Плутона, который обнаружили только в 1978 года. Расстояние между двумя объектами составляет 19640 км. При этом диаметр крупнейшей луны карликовой планеты в 2 раза меньше – 1205 км. Соотношение масс обоих небесных тел 1:8.

Другие спутники Плутона — Никта и Гидра — примерно одинаковы по размерам, однако сильно уступают в этом параметре Харону. Стикс и Никс вообще представляют собой едва заметные объекты с размерами в 100-150 км. В отличие от Харона, оставшиеся четыре спутника Плутона, расположены на значительном удалении от материнской планеты.

При наблюдении в телескоп «Хаббл» ученых заинтересовал тот факт, что у Плутона и Харона существенно отличается цвет. Поверхность Харона выглядит более темной, чем поверхность Плутона. Предположительно поверхность самого крупного спутника карликовой планеты покрыта толстым слоем космического льда, состоящего из замершего аммиака, метана, этана и водяных паров.

Атмосфера и краткое описание строения карликовой планеты

При наличии естественных спутников Плутон можно считать планетой, хотя и карликовой. В немалой степени этому способствует и наличие плутоновской атмосферы. Конечно, это не земной рай с большим содержанием азота и кислорода, однако воздушное покрывало у Плутона все же имеется. Плотность атмосферы у этого небесного объекта варьируется в зависимости от расстояния от Солнца.

Впервые об атмосфере Плутона заговорили в 1988 году, когда планета проходила через солнечный диск. Ученые допускают мысль, что у карлика воздушно-газовая оболочка возникает только в период максимального сближения с Солнцем. При значительном удалении Плутона от центра Солнечной системы его атмосфера вымерзает. Судя по спектральным снимкам, полученным с борта космического телескопа «Хаббл», состав атмосферы Плутона примерно следующий:

• азот 90%;
• оксид углерода 5%;
• метан 4%.

Оставшийся один процент приходится на органические соединения азота и углерода. О сильной разреженности воздушно-газовой оболочки планеты свидетельствуют данные об атмосферном давлении. На Плутоне оно варьируется в пределах от 1-3 до 10-20 микробар.

Поверхность планеты имеет характерный слегка красноватый оттенок, который вызван наличием в атмосфере органических соединений. После изучения полученных снимков, на Плутоне были обнаружены полярные шапки. Допускается версия, что мы имеем дело с замершим азотом. Там где планета покрыта темными пятнами, вероятно, имеются обширные поля замершего метана, которые темнеют под действием солнечного света и космической радиации. Чередование светлых и темных пятен на поверхности карлика говорит о присутствии сезонов. Как и Меркурия , который тоже имеет сильно разреженную атмосферу, Плутон покрыт кратерами космического происхождения.

Температуры в этом далеком и темном мире очень низкие и несовместимые с жизнью. На поверхности Плутона стоит вечный космический холод с температурой 230-260⁰С ниже нуля. Ввиду лежачего расположения планеты, полюса планеты считаются самыми теплыми участками. Тогда как обширные пространства поверхности Плутона — зона вечной мерзлоты.

Что касается внутреннего строения этого далекого небесного тела, то здесь возможна типичная картина, характерная для планет земной группы. У Плутона достаточно крупное и массивное ядро, состоящее из силикатов. Его диаметр оценивается в 885 км, что объясняет довольно высокую плотность планеты.

Интересные факты исследований бывшей девятой планеты

Огромные расстояния, которые разделяют Землю и Плутон, существенно затрудняют изучение и исследования с помощью техническим средств. Ждать землянам, пока космический аппарат долетит до Плутона, придется около десяти земных лет. Запущенный в январе 2006 года космический зонд «Новые горизонты» смог достичь этого района Солнечной системы только в июле 2015 года.

В течение пяти месяцев по мере приближения автоматической станции «Новые горизонты» к Плутону, активно велись фотометрические исследования этого района космоса.

Полет зонда «Новые горизонты»

Этот аппарат стал первым, которому удалось пролететь в непосредственной близости от далекой планеты. Запущенные ранее американские зонды «Вояджеры», первый и второй, сосредоточились на изучении более крупных объектов — Юпитера, Сатурна и его спутников.

Полет зонда «Новые горизонты» позволил получить детальные снимки поверхности карликовой планеты под номером 134 340. Исследование объекта велось с расстояния 12 тыс. км. На Землю поступили не только детальные снимки поверхности далекой планеты, но и фотографии всех пяти спутников Плутона. До сих пор в лабораториях НАСА идет работа по детализации полученной информации с борта космического аппарата, в результате чего мы в будущем получим более ясную картину того удаленного от нас мира.

© Владимир Каланов,
сайт «Знания-сила».

Вскоре после открытия Непту́на, сделанного в сентябре 1846 года немецким астрономом Иоганном Галле по расчетам Адамса и Леверье, возникла идея поиска новой планеты за орбитой Непту́на. Предполагалось, что неведомая планета может иметь влияние на особенности движения Урана (наряду́ с влиянием Непту́на, Сатурна и Юпитера).

Плутон

Ещё в 1848 году американский математик и астроном Бенджамин Пирс (1809-1880) выдвинул гипотезу о существовании транснепту́новой планеты. В 1874 году другой американский астроном, Саймон Ньюкомб (1835-1909) , разработал новую теорию движения Урана, которая учитывала тяготение неизвестной занепту́новой планеты.

Поиску этой планеты посвятил 14 лет упорного труда американский астроном, известный своими исследованиями Марса , Персиваль Лоуэлл (1855-1916) . Он организовал масштабные поиски девятой планеты Солнечной системы, указал место в созвездии Близнецов, где следует искать неизвестную планету, но преждевременная смерть не дала ему возможности завершить начатую работу. Через 14 лет после смерти Лоуэлла, 13 марта 1930 года, американский астроном Клайд То́мбо, работавший в обсерватории возле города Флагстафф (штат Аризона), построенной в своё время на деньги Лоуэлла, обнаружил девятую планету. Она находилась точно в том месте, которое вычислил Персиваль Лоуэлл.

Считаем своим долгом отметить, что Клайд То́мбо, которому на момент открытия было только 24 года от роду, к этому выдающемуся успеху пришел в результате огромного, кропотливого труда, работая оператором блинк-компаратора — специального прибора, позволяющего сопоставлять два фотоснимка одного и того же участка неба, снятого в разное время с помощью фотографического телескопа, Клайд То́мбо должен был анализировать и сравнивать сотни фотопластинок, сидя за микроскопом блинк-компаратора.

На фотопласти́нках были отражения слабых звёзд, число которых по мере приближения к полосе Млечного пути составляло от 160 тысяч до 400 тысяч на каждой пластинке. Какой усидчивостью и каким трудолюбием надо было обладать, чтобы тщательно анализировать эти пластинки!

В дальнейшем оказалось, что Плутон могли открыть ещё при жизни Лоуэлла, а также в 1919 году. Обработка сохранившихся фотопластинок Флагстаффской обсерватории по современной технологии показала, что изображение новой планеты на одной из пластинок попало на дефект фотопластинки, а на других изображения были настолько нечёткими, что заметить их было просто невозможно.

В названии, точнее в астрономическом знаке планеты Плутон, просматривается определённая символика: две латинские буквы P и L совпадают с начальными буквами имени Персиваля Лоуэлла (Persival Lowell) . Хотя такое совпадение наверняка случайное, но оно воспринимается как некая историческая справедливость. Если обратиться к мифологии, то Плутон у древних греков был богом подземного царства, обители мёртвых. Совсем не весёлое имя дали девятой планете, но не будем принимать это всерьёз, миф он и есть миф.

Прежде чем продолжить рассказ о Плутоне, сразу оговоримся, что термин «планета» по отношению к этому небесному телу теперь не применяется. В августе 2006 года в Праге состоялась XXVI Ассамблея Международного Астрономического Союза, которая приняла решение о том, что Плутон не является полноценной планетой Солнечной системы и по своим размерам переводится в разряд планет-карликов . Надо сказать, что среди астрономов это решение воспринято неоднозначно и в целом довольно сдержанно.

Общие сведения о Плутоне

Плутон — самая малая и самая дальняя планета Солнечной системы . Плутон находится на среднем расстоянии от Солнца в 5900 миллионов километров (39,9 а.е.) . Характерной особенностью движения Плутона является большая вытянутость его околосолнечной орбиты и большой её наклон к плоскости эклиптики. Приближаясь к одному из крайних своих положений на орбите (к перигелию), Плутон оказывается на некоторое время ближе к Солнцу, чем Нептун. В самом деле: минимальное удаление Непту́на от Солнца составляет 4456 млн. км, а Плутона — 4425 млн. км. Последний такой период, когда Нептун был самой удалённой планетой, пришёлся на годы с 1979 до 1998.

Схема: орбиты Нептуна и Плутона

Удивляться большой продолжительности этого периода (19 лет) не нужно, ведь период обращения Плутона вокруг Солнца составляет 248 лет. Зато максимально удалённая точка орбиты Плутона отстоит от Солнца на 7375 млн. км. В этот момент Плутон находится уже несравненно дальше от Солнца, чем Нептун.

Получается, что при соответствующем расположении в пространстве относительно Солнца наша Земля может находиться на расстоянии от Плутона, равном приблизительно 7525 млн. км. На таком огромном расстоянии исследования планеты Плутон сильно затруднены́. В самый мощный телескоп Плутон со своим спутником выглядят с Земли в виде небольшой звёздочки, почти слитой с другой, ещё меньшей по размеру.

Правда, с помощью космического телескопа «Хаббл» , выведенного на околоземную орбиту, учёные смогли получить определённый объём информации об этих далёких небесных телах. Например, определён диаметр Плутона — 2390 км, что почти в два раза меньше диаметра Меркурия (4878 км) и значительно меньше диаметра Луны (3480 км).

Период вращения Плутона вокруг собственной оси составляет 6 суток и 8 часов, т.е. сутки на Плутоне длятся 152 земных часа. Вращение Плутона вокруг оси имеет направление, обратное направлению его вращения по орбите. Это ещё одна особенность этой планеты.

Масса Плутона составляет 0,0025 от массы Земли (в 400 раз меньше массы Земли). Наклон плоскости орбиты к плоскости эклиптики — 17°2″. Такой большой наклон плоскости орбиты не имеет ни одна из остальны́х восьми планет Солнечной системы. Например, этот параметр составляет: у Непту́на — 1°8″, у Урана — 0°8″, у Сатурна — 2°5″, у Юпитера — 1°9″.

Период обращения вокруг Солнца, т.е. год на Плутоне составляет, как мы уже знаем, 248 земных лет, т.е. почти четверть тысячелетия.

Средняя скорость обращения вокруг Солнца составляет 4,7 км/с, или почти 17000 км/ч.

Мы можем представить себе лётчика за штурвалом реактивного самолёта, летящего со скоростью немного больше 1000 км/ч в течение нескольких часов. Но нельзя представить полёт такого самолёта вдоль орбиты Плутона. Такой полёт немыслим, потому что для облёта Солнца по орбите Плутона со скоростью около 1000 км/ч потребовалось бы 4200 лет: ведь нужно было бы пролететь около 22,2 млрд. км.

Этот фантастический расчет мы приводим потому, что речь идёт о самой далёкой планете Солнечной системы. Космос таит в себе много загадок, и кто знает, смогут ли люди открыть ещё одну планету. Возможно, орбиты Непту́на и Плутона — это и есть границы Солнечной системы. И вот чтобы дать читателям представление о размерах пространства, заключенного в этих границах, мы привели этот простой расчёт.

Атмосфера и поверхность Плутона

Атмосфера Плутона была обнаружена в 1985 году при наблюдении покрытия им звёзд. В дальнейшем наличие атмосферы было подтверждено́ наблюдениями за другими покрытиями в 1988 и 2002 годах.

Атмосфера Плутона очень разрежена и состоит в основном из смеси азота (99 %), монооксида углерода и метана (0,1%). Главным компонентом атмосферы является молекулярный азот (N 2). Предполагается, что азот образовался из вещества, составляющего поверхность Плутона. В настоящее время азот находится в летучем (сублимированном) состоянии. При температуре атмосферы в среднем минус 230°C — это естественное агрегатное состояние азота. По уточнённым данным температура атмосферы (минус 180°C) выше температуры поверхности планеты (минус 230°C). Сублимация производит охлаждающий эффект на поверхность Плутона.

В атмосфере присутствуют также образовавшиеся в результате фотохимических процессов и воздействия заря́женных частиц молекулы и ионы водорода, синильной кислоты, этана и других веществ. Считается, что метан существовал ещё при формировании планеты и вышел из её недр.

На высоте 1215 км атмосферное давление составляет около 2,3 микроба́ра. На этой высоте атмосфера как бы делится на две части. Выше находится слой аэрозоля из смеси перечисленных выше веществ. При удалении от Солнца сублимация поверхностных льдов уменьшается и, соответственно, падает давление.

Благодаря снимкам, переданным с телескопа «Хаббл», учёные имеют представление примерно о 85 процентах поверхности Плутона. Поверхность Плутона выглядит в виде контрастных зон — от светлых до тёмных. Некоторые тёмные участки можно считать образованиями, похожими на кратеры и углубления, появившиеся вследствие столкновений с крупными астероидами.

Поверхность Плутона

Поверхность Плутона состоит из водяного льда и замерзшего метана. Светлые зоны поверхности — это районы, предположительно покрытые твёрдым азотом. Состояние азота меняется по мере смены длинных сезонных циклов. Изменение структуры азота приводит к изменению яркости поверхности. В зависимости от температурных условий меняется и структура водяного льда. При приближении Плутона к Солнцу часть льда сублимирует, т.е. превращается в газ, и атмосфера становится более плотной. При удалении планеты от Солнца атмосфера частично конденсируется и выпадает в виде кристаллов, образуя своеобразный «снег» на поверхности. Так образуются более светлые участки поверхности.

Три вида Плутона
Фото поверхности на основе снимков телескопа Хаббл

Однородные сероватые пятна, которые удалось «рассмотреть» с помощью телескопа «Хаббл», образуются метаном. Это подтверждается спектроскопическими исследованиями, выполненными с Земли. Метан составляет около 1% массы планеты.

Одним из компонентов поверхности Плутона может быть двуокись углерода, содержание которой менее 1%. Возможно, что в состав поверхности, кроме указанных веществ, входят и другие составляющие, но пока их не удалось идентифицировать.

Плотность вещества на Плутоне в среднем составляет 2,03 (г/см³) . Температура поверхности — от минус 228 до минус 238 °C. Давление на поверхности колеблется от 3 до 160 микроба́р. Освещённость поверхности слабая: слишком велика удалённость от Солнца. Тем не менее в дневное время поверхность Плутона освещена во много раз сильнее, чем наша Земля ночью освещена Луной.

Многое о Плутоне оставалось неизвестным до 2015 года, когда мимо него пролетел аппарат «Новые горизонты» (New Horizons)

Неоднородность поверхности Плутона была подтверждена намного лучшими фотогра́фиями зонда New Horizons.

Альбедо разных участков его поверхности варьирует от 10 до 70 %, что делает его вторым по контрастности объектом Солнечной системы после Я́пета.

Внутреннее строение Плутона

Плутон — планета особенная, но скорее всего её можно отнести к планетам земной группы. По основной гипотезе считается, что под поверхностью, состоящей в основном из замерзших воды и метана, находится заледене́лая мантия толщиной до 250 км, состоящая изо льда (слой в 130 км), молекулярного азота и других структур. Глубже находится ядро из каменистых силикатов и частично изо льда и гидратов. По одной из версий, между заледене́лой мантией и силикатным ядром возможно наличие слоя органических веществ толщиной до 100 км.

Лёд на поверхности и в мантии образовался из воды, поднятой из глубины планеты теплом, которое выделилось при радиоактивном распаде элементов, входящих в состав каменистых образований ядра. Другие предположения по этому вопросу заключаются в том, что вода выделилась из первичных окаменелостей планеты в результате столкновения с крупным астероидом.

© Владимир Каланов,
«Знания-сила»

Уважаемые посетители!