Из чего состоит ядро плутона. Почему плутон больше не планета

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:

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.
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.
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.
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.
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.

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.

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.

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.

Не так давно Плутон был исключен из списка планет Солнечной системы и отнесен к карликовым планетам. Давайте разберемся, почему Плутон не планета.

Плутон впервые был обнаружен в 1930 г. Клайдом Томбо в обсерватории Лоуэлла в Аризоне. Астрономы уже давно предсказывали, что в Соленчной системе существует девятая планета, которую они называли Планетой X. Томбо была дана трудоемкая задача сравнения множества фотографических пластинок с изображениями областей неба, сделанными с интервалом в две недели. Любой движущийся объект, такой как астероид, комета или планета, должен был менять свое положение на разных фотографиях.
Земля, и Плутон

Диаметр Плутона меньше диаметра . Его масса слишком мала, чтобы расчистить пространство на своей орбите от других подобных объектов.

Через год наблюдений Томбо, наконец, обнаружил объект с подходящей орбитой и заявил, что наконец-то нашел Планету X. Так как открытие было сделано в обсерватории Лоуэлла, команда обсерватории получила право дать планете имя. Выбор был сделан в пользу имени Плутон, которое было предложено11-летней школьницей из Оксфорда, Англия (в честь римского бога подземного мира).

Солнечная система обзавелась 9-й планетой

Астрономы не могли определить массу Плутона до открытия его крупнейшего спутника, Харона, в 1978 году. Тогда же, определив массу Плутона (0,0021 массы Земли), они смогли более точно оценить его размеры. Согласно последним данным диаметр Плутона составляет 2400 км. Плутон просто крошечный, но тогда считалось, что ничего больше чем эта карликовая планета за орбитой Нептуна нет.

Что-то пошло не так, или корень проблемы

Однако за последние несколько десятилетий новые мощные наземные и космические обсерватории полностью изменили прежние представления о внешних областях Солнечной системы. Вместо того чтобы быть единственной планетой в своем регионе, как и все другие планеты Солнечной системы, Плутон и его спутники в настоящее время, как известно, представляют собой пример большого количества объектов, объединенных названием пояс Койпера. Этот регион простирается от орбиты Нептуна до расстояния в 55 астрономических единиц (граница пояса находится в 55 раз дальше от Солнца чем Земля).

Пояс Койпера. (Кликабельно)

По последним оценкам в поясе Койпера находится по крайней мере 70000 ледяных объектов диаметром в 100 км и более и имеющих такой же как у Плутона состав. В соответствии с новыми правилами определения планет, именно то, что орбита Плутона населена подобными объектами и является основной причиной того, почему Плутон не планета. Плутон - всего-навсего один их множества объектов пояса Койпера.

В этом-то и вся проблема. После открытия Плутона астрономы обнаруживали все большие и большие объекты в поясе Койпера. Карликовая планета 2005 FY9 (Макемаке), обнаруженная астрономом Калифорнийского технологического института Майком Брауном и его командой, лишь немного меньше, чем Плутон. Позже было обнаружено еще несколько других подобных объектов (например 2003 EL61 Хаумеа, Седна, Орк и т.д.).

Астрономы поняли, что обнаружение в поясе Койпера объекта с размерами, большими чем у Плутона, - это всего лишь вопрос времени.

Карликовые планеты

Карликовые планеты. (Кликабельно)

В 2005 году Майк Браун и его команда сообщили потрясающие известия. Они обнаружили объект, находящийся за орбитой Плутона, который был, вероятно, того же размера, а может даже и больше. Официально названный 2003 UB313, объект был позже переименован в Эриду. Позже астрономы определили, что диаметр Эриды составляет около 2600 км, плюс она имеет массу, примерно на 25% большую, чем масса Плутона.

Имея более массивную чем Плутон Эриду, состоящую из такой же смеси льда и камня, астрономы были вынуждены пересмотреть концепцию, согласно которой Солнечная система имеет девять планет. Что такое Эрида - планета или объект пояса Койпера? Чем является Плутон? Окончательное решение должно было быть принято на XXVI Генеральной ассамблее Международного астрономического союза, которая проходила с 14 по 25 августа 2006 года в Праге, Чехия.

Почему Плутон не Планета

Астрономам ассоциации была предоставлена возможность проголосовать за различные варианты определения планеты. Один из таких вариантов увеличил бы число планет до 12: Плутон и дальше считался бы планетой, дополнительно в число планеты были бы занесены Эрида и даже Церера, которая ранее рассматривалась как самый большой астероид. Различные предложения поддерживали идею 9-ти планет, а один из вариантов определения планеты приводил к вычеркиванию Плутона из списка планетного клуба. Но тогда как классифицировать Плутон? Не считать же его астероидом.

Что же такое планета по новому определению? Является ли Плутон планетой? Проходит ли по классификации? Чтобы объект Солнечной системы считался планетой, он должен соответствовать четырем требованиям, определенным МАС:

Объект должен обращаться по орбите вокруг Солнца - И Плутон проходит.
Он должен быть достаточно массивным, чтобы своей силой гравитации обеспечить себе сферическую форму - И здесь с Плутоном, похоже, все в порядке.
Он не должен быть спутником другого объекта. Плутон сам имеет 5 спутников.
Он должен суметь расчистить пространство вокруг своей орбиты от других объектов - Ага! Это правило и нарушает Плутон, это главная причина того, почему Плутон не планета.

Спутники Плутона. Источник: NASA/ESA Hubble Space Telescope. (Кликабельно)

Что значит «расчистить пространство вокруг своей орбиты от других объектов»? В то время, когда планета только формируется, она становится доминирующим гравитационным телом на данной орбите. Когда она взаимодействует с другими, более мелкими объектами, она либо поглощает их, либо выталкивает их прочь своей гравитацией. Плутон же составляет лишь 0,07 массы всех объектов, находящихся на его орбите. Сравните с Землей - ее масса в 1,7 миллиона раз больше массы всех других объектов, находящихся на ее орбите, вместе взятых.

Любой объект, который не соответствует четвертому критерию, считается карликовой планетой. Поэтому Плутон - это карликовая планета. В Солнечной системе существует очень много объектов с аналогичными размерами и массой, которые движутся по примерно такой же орбите. И до тех пор, пока Плутон не столкнется с ними и не приберет их массу к своим рукам, он будет оставаться карликовой планетой. Так же обстоит дело и с Эридой.

Хотя Плутон теперь считается карликовой планетой, он все равно является увлекательным объектом для исследования. И поэтому НАСА отправило космический аппарат New Horizons (Новые Горизонты) в гости к Плутону. New Horizons достигнет Плутона в июле 2015 года и первые в истории человечества сфотографирует Плутон крупным планом.

Конечно, стоит отметить, что Природе-то в общем всё равно, как крохотная цивилизация в одной из миллиардов звёздных систем классифицирует объекты этой системы. Земля, Марс, Плутон - всего лишь сгустки материи, вращающиеся вокруг намного более массивного тела, и Плутон всегда будет просто Плутоном, не важно к какой выдуманной нами категории объектов мы его будем относить.

На этом все. Теперь вы знаете, почему Плутон не планета и как он был понижен в должности.