ПЛУТОН (ПЛАНЕТА): ХАРАКТЕРИСТИКИ, СЪСТАВ, ОРБИТА, ДВИЖЕНИЕ - ARTE - 2025

Плутон е небесен обект, който в момента се смята за джудже планета, въпреки че дълго време беше най-отдалечената планета в Слънчевата система. През 2006 г. Международният астрономически съюз реши да го включи в нова категория: тази на планетите джуджета, тъй като на Плутон липсват някои от необходимите изисквания, за да бъде планета.

Трябва да се отбележи, че спорът за природата на Плутон не е нов. Всичко започна, когато младият астроном Клайд Томбо го откри на 18 февруари 1930 г.

Фигура 1. Изображение на Плутон, направено през 2015 г. от сондата New Horizons. Източник: НАСА чрез Wikimedia Commons.

Астрономите предположиха, че може би има планета по-далеч от Нептун и за да я намерят, следваха същата схема на откриването на това. Използвайки законите на небесната механика, те определиха орбитата на Нептун (и Уран), сравнявайки изчисленията с наблюденията на действителните орбити.

Нередностите, ако има такива, бяха причинени от неизвестна планета отвъд орбитата на Нептун. Точно това направи Персивал Лоуел, основател на обсерваторията Лоуел в Аризона и ентусиазиран защитник на съществуването на интелигентен живот на Марс. Лоуел откри тези нередности и благодарение на тях изчисли орбитата на неизвестната "планета X", чиято маса той оцени на 7 пъти масата на Земята.

Фигура 2. Пърсивал Лоуъл отляво и Клайд Томбо с телескопа си вдясно. Източник: Wikimedia Commons.

Няколко години след смъртта на Лоуъл, Клайд Томбо намери новата звезда с помощта на самостоятелно направен телескоп, само планетата се оказа по-малка от очакваната.

Новата планета е кръстена на Плутон, римския бог на подземния свят. Много подходящо, защото първите две букви съответстват на инициалите на Персивал Лоуел, водещ на откритието.

Въпреки това, предполагаемите нередности, които Лоуел откри, не бяха нищо повече от резултат от някои случайни грешки в неговите изчисления.

Характеристики на Плутон

Плутон е малка звезда, така че нередностите в орбитата на гигантския Нептун не биха могли да се дължат на него. Първоначално се е смятало, че Плутон ще бъде размерът на Земята, но малко по малко наблюденията водят до намаляване на масата му все повече и повече.

Последните оценки на масата на Плутон от съвместни орбитални данни от него и неговия сателит Харон показват, че масата на системата Плутон-Харон е 0,002 пъти по-голяма от масата на Земята.

Наистина е твърде малка стойност, за да смущава Нептун. По-голямата част от тази маса съответства на Плутон, който от своя страна е 12 пъти по-масивен от Харон. Следователно плътността на Плутон е изчислена на 2000 кг / м ³, съставена от 65% скала и 35% лед.

Много важна характеристика на ледения и хаотичен Плутон е неговата силно елиптична орбита около Слънцето. Това го кара от време на време да се доближава до Слънцето от самия Нептун, както се случва през периода между 1979 и 1999 година.

В тази среща звездите никога не се сблъскват, защото наклонът на съответните орбити не го позволява и защото Плутон и Нептун също са в орбитален резонанс. Това означава, че орбиталните им периоди са свързани поради взаимно гравитационно влияние.

Плутон си запазва още една изненада: той излъчва рентгенови лъчи, високоенергийно излъчване на електромагнитния спектър. Това не би било изненадващо, тъй като сондата New Horizons потвърди наличието на тънка атмосфера на Плутон. И когато молекулите в този тънък слой газове взаимодействат със слънчевия вятър, те излъчват радиация.

Но рентгеновият телескоп Чандра намери много по-висока емисия от очакваното, което изненада експертите.

Обобщение на основните физически характеристики на Плутон

-Маса: 1,25 х 10 ²² кг

-Радиус: 1185 км (по-малък от Луната)

-Форма: закръглена.

-Средно разстояние до Слънцето: 5900 милиона км.

- Наклон на орбитата: 17 ° по отношение на еклиптиката.

-Температура: -229,1 ºC средна.

-Гравитация: 0,6 m / s ²

-Собствено магнитно поле: Не.

-Атмосфера: Да, дим.

-Гъстота: 2 g / cm ³

-Сателити: 5 известни досега.

-Пръстени: В момента не

Защо Плутон не е планета?

Причината Плутон да не е планета е, че той не отговаря на критериите на Международния астрономически съюз за небесно тяло, което да се счита за планета. Тези критерии са:

-Orbit около звезда или нейния остатък.

-Има достатъчно маса, така че нейната гравитация позволява да има повече или по-малко сферична форма.

- Липса на собствена светлина.

-Имат орбитално господство, тоест изключителна орбита, която не пречи на тази на друга планета и без по-малки обекти.

И въпреки че Плутон отговаря на първите три изисквания, както вече видяхме, неговата орбита пречи на тази на Нептун. Това означава, че Плутон не е изчистил своята орбита, така да се каже. И тъй като няма орбитално господство, не може да се счита за планета.

В допълнение към категорията планета джудже Международният астрономически съюз създаде друго: второстепенните тела на Слънчевата система, в които се намират комети, астероиди и метеороиди.

Изисквания да бъдете планета джудже

Международният астрономически съюз също внимателно определи изискванията за планета джудже:

-Орбит около звезда.

-Имайте достатъчно маса, за да има сферична форма.

-Не излъчвайте собствената си светлина.

- Липса на ясна орбита.

Така че единствената разлика между планетите и планетите джуджета е в последната точка: планетите джуджета просто нямат "чиста" или изключителна орбита.

Фигура 3. 5-те планети джуджета, известни досега, заедно със своите спътници. В долната част на изображението е Земята за справка. Източник: Wikimedia Commons.

Движение за превод

Орбитата на Плутон е много елиптична и се намира толкова далеч от Слънцето, има много дълъг период: 248 години, от които 20 са по-близо до Слънцето, отколкото самия Нептун.

Фигура 4. Анимация, показваща силно елиптичната орбита на Плутон. Източник: Wikimedia Commons.

Орбитата на Плутон е най-наклонена от всички по отношение на равнината на еклиптиката: 17º, така че когато пресече тази на Нептун, планетите са доста далеч една от друга и няма опасност от сблъсък между тях.

Фигура 5. Пресичане между орбитите на Плутон и Нептун, както се вижда, планетите са доста далеч една от друга, така че няма опасност от сблъсък. Източник: Wikimedia Commons. CC BY-SA 3.0, Орбиталният резонанс, който съществува между двете планети, е от вида, който гарантира стабилността на техните траектории.

Данни за движението на Плутон

Следните данни накратко описват движението на Плутон:

-Меен радиус на орбитата: 39,5 AU * или 5,9 милиарда километра.

- Наклон на орбитата: 17 ° по отношение на равнината на еклиптиката.

-Eccentricity: 0,244

- Средна орбитална скорост: 4.7 km / s

- Период на трансфер: 248 години и 197 дни

- Период на въртене: приблизително 6,5 дни.

* Една астрономическа единица (AU) се равнява на 150 милиона километра.

Как и кога да наблюдаваме Плутон

Плутон е твърде далеч от Земята, за да бъде видян с просто око, като е малко над 0,1 арсекунда. Затова е необходимо използването на телескоп, дори и хобистки модели. В допълнение, последните модели включват програмируеми контроли за намиране на Плутон.

Въпреки това, дори и с телескоп, Плутон ще се разглежда като мъничка точка сред хиляди други, така че за да го различите, първо трябва да знаете къде да търсите и след това да го следвате в продължение на няколко нощи, както направи Клайд Томбо. Плутон ще бъде точката, която се движи върху фона на звездите.

Тъй като орбитата на Плутон е извън орбитата на Земята, най-доброто време да я видите (но трябва да се изясни, че тя не е единствената) е когато е в опозиция, което означава, че Земята стои между планетата джудже и Слънцето., Това важи и за Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, така наречените висши планети. Най-добрите наблюдения се правят, когато са в опозиция, въпреки че, разбира се, те могат да бъдат видими и в други моменти.

За да знаете противопоставянето на планетите е препоръчително да отидете на специализирани интернет сайтове или да изтеглите астрономическо приложение за смартфони. По този начин наблюденията могат да бъдат правилно планирани.

В случая на Плутон от 2006 г. до 2023 г. той преминава от съзвездието Серпенс Кауда към това на Стрелец.

Въртящо движение

Ротационно движение на Плутон. Източник: PlanetUser / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Плутон има въртеливо движение около собствената си ос, като Земята и другите планети. На Плутон са нужни 6 1/2 дни, за да обиколи себе си, защото скоростта му на въртене е по-бавна от тази на Земята.

Като е толкова далеч от Слънцето, въпреки че това е най-светлият обект в небето на Плутон, слънчевият цар изглежда като точка, малко по-голяма от останалите звезди.

Ето защо дните на планетата джудже минават в тъмнината, дори и най-ясните, защото тънката атмосфера е способна да разпръсне малко светлина.

Фигура 6. Представяне на художника на ледения пейзаж на Плутон, вляво Нептун и вдясно, далечното Слънце изглежда като звезда с голяма величина. Дори през деня планетата е в непрекъснат мрак. Източник: Wikimedia Commons.ESO / L. Calçada / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0).

От друга страна нейната ос на въртене е наклонена 120 ° по отношение на вертикалата, което означава, че северният полюс е под хоризонтала. С други думи, Плутон се обръща на своя страна, също като Уран.

Този наклон е много по-голям от този на земната ос от само 23,5º, следователно сезоните на Плутон са екстремни и много дълги, тъй като са необходими малко повече от 248 години за орбита на Слънцето.

Фигура 7. Сравнение между осите на въртене на Земята вляво и оси на Плутон вдясно, наклонено 120 ° спрямо вертикалата. Източник: Ф. Сапата.

Много учени смятат, че ретроградното въртене, както в случаите с Венера и Уран, или осите на въртене, така наклонени, отново като Уран и Плутон, се дължат на случайни удари, причинени от други големи небесни тела.

Ако е така, важен въпрос, който все още трябва да бъде решен, е защо оста на Плутон спря точно на 120 °, а не на друга стойност.

Знаем, че Уран го е направил при 98 °, а Венера - 177 °, докато Меркурий, най-близката до Слънцето планета, има оста си напълно вертикална.

Фигурата показва наклона на оста на въртене на планетите, тъй като оста е вертикална, в Меркурий няма сезони:

Фигура 8. Наклон на оста на въртене в осемте основни планети на Слънчевата система. Източник: НАСА.

композиция

Плутон е изграден от скали и лед, въпреки че те биха изглеждали много по-различно от тези на Земята, тъй като Плутон е студен, който не вярва. Учените изчисляват, че температурите на планетата джудже варират между -228 ° C и -238 ° C, като най-ниската температура, наблюдавана в Антарктида, е -128 ° C.

Разбира се, химичните елементи са често срещани. На повърхността на Плутон има:

метан

-Nitrogen

-Въглероден окис

Когато орбитата на Плутон го приближава до Слънцето, топлината изпарява леда от тези вещества, които стават част от атмосферата. И когато се отдалечи, те замръзват обратно на повърхността.

Тези периодични промени причиняват появата на светли и тъмни участъци на повърхността на Плутон, които се редуват с времето.

В Плутон е обичайно да се намерят любопитни частици, наречени "толини" (име, дадено им от отбелязания астроном и популяризатор Карл Саган), които се създават, когато ултравиолетовата радиация от Слънцето разгражда молекулите на метана и отделя тези на азот. Реакцията между получените молекули образува по-сложни молекули, макар и по-неупотребявани.

Толините не се образуват на Земята, но се намират в обекти във външната Слънчева система, придавайки им розов цвят, като например на Титан, спътника на Сатурн и разбира се на Плутон.

Вътрешна структура

Засега всичко показва, че Плутон има скалисто ядро, образувано от силикати и вероятно покрито със слой ледена вода.

Теорията за образуването на планети показва, че най-плътните частици се натрупват в центъра, докато по-леките, като тези от лед, остават отгоре, конфигурирайки мантията, междинния слой между ядрото и повърхността.

Може да има слой течна вода под повърхността и над замръзналата мантия.

Фигура 9. Вътрешна структура на Плутон. Източник: Wikimedia Commons. PlanetUser / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0).

Вътрешността на планетата е много гореща поради наличието на радиоактивни елементи, разпадът на които произвежда радиация, част от която се разпространява под формата на топлина.

Радиоактивните елементи са нестабилни по своя характер, поради което те са склонни да се трансформират в други по-стабилни, непрекъснато излъчващи частици и гама лъчение, докато се постигне стабилност. В зависимост от изотопа определено количество радиоактивен материал се разпада на части от секундата или отнема милиони години.

геология

Студената повърхност на Плутон е предимно замръзнал азот със следи от метан и въглероден оксид. Последните две съединения не са разпределени хомогенно по повърхността на планетата джудже.

Изображенията показват светли и тъмни участъци, както и цветови вариации, което предполага съществуването на различни образувания и преобладаването на някои химични съединения на определени места.

Въпреки много малко слънчева светлина, която достига слънцето, ултравиолетовото лъчение е достатъчно, за да предизвика химически реакции в тънката атмосфера. Получените по този начин съединения се смесват с дъжда и снега, които падат по повърхността, придавайки му цветовете между жълто и розово, с което Плутон се вижда от телескопите.

Почти всичко, което се знае за геологията на Плутон, се дължи на данни, събрани от сондата New Horizons. Благодарение на тях учените сега знаят, че геологията на Плутон е изненадващо разнообразна:

- Ледени равнини

-Glaciers

-Кръщи от замръзнала вода

-Някои кратери

-Доказателство за криовулканизъм, вулкани, които изхвърлят вода, амоняк и метан, за разлика от земните вулкани, които излъчват лава.

Плутонови спътници

Плутон има няколко природни спътника, от които Харон е най-големият.

Известно време астрономите вярваха, че Плутон е много по-голям, отколкото всъщност е, защото Харон орбитира толкова близо и почти кръгово. Ето защо астрономите не можаха да ги различат в началото.

Фигура 10. Плутон вдясно и основният му сателит Харон. Източник: Wikimedia Commons.

През 1978 г. астрономът Джеймс Кристи открива Харон чрез снимки. Той е наполовина по-голям от Плутон, а името му също идва от гръцката митология: Харон е бил фериботарят, който е превозвал души в подземния свят, царството на Плутон или Хадес.

По-късно, през 2005 г., благодарение на космическия телескоп Хъбъл, бяха открити двете малки луни Hydra и Nix. И тогава, съответно през 2011 и 2012 г., се появиха Cerberus и Styx, всички с митологични имена.

Тези спътници също имат кръгови орбити около Плутон и могат да бъдат заснети предмети от пояса на Койпер.

Плутон и Харон образуват много интересна система, в която центърът на масата или центърът на масата се намира извън по-големия обект. Друг изключителен пример е системата Слънце-Юпитер.

И двете са в синхронно въртене помежду си, което означава, че винаги се показва едно и също лице. Значи орбиталният период на Харон е приблизително 6,5 дни, което е същото като Плутон. И това е и времето, което е необходимо на Харон да направи една революция около оста си.

Фигура 11. Синхронно въртене на Плутон и неговия сателит Харон. Източник: Wikimedia Commons. Tomruen / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0).

Много астрономи смятат, че това са основателни причини да считат двойката за двойна планета. Такива двойни системи не са рядкост в обектите на Вселената, сред звездите е обичайно да се намират двоични системи.

Дори беше предложено, че Земята и Луната също се считат за двоична планета.

Друг интерес на Харон е, че той може да съдържа в себе си течна вода, която достига до повърхността чрез фисури и образува гейзери, които веднага замръзват.

Плутон има ли пръстени?

Това е добър въпрос, тъй като Плутон в края на краищата е на ръба на Слънчевата система и някога е бил смятан за планета. И всички външни планети имат пръстени.

По принцип, тъй като Плутон има 2 луни, достатъчно малки с малко гравитация, ударите срещу тях могат да повдигнат и разпръснат материал, достатъчен да се натрупва в орбитата на планетата джудже, образувайки пръстени.

Данните от мисията на New Horizons на НАСА обаче показват, че Плутон към момента няма пръстени.

Но пръстеновите системи са временни структури, поне в астрономическо време. Наличната в момента информация за пръстеновидните системи на гигантските планети разкрива, че тяхното формиране е сравнително скорошно и че колкото се може по-бързо да се образуват, те могат да изчезнат и обратно.

Мисии до Плутон

New Horizons е мисията, възложена от НАСА за изследване на Плутон, неговите сателити и други обекти в пояса на Койпер, региона, който заобикаля Слънцето в радиус между 30 и 55 астрономически единици.

Плутон и Харон са сред най-големите обекти в този регион, който съдържа и други, като комети и астероиди, така наречените второстепенни тела на Слънчевата система.

Бързата сонда New Horizons излетя от нос Канаверал през 2006 г. и достигна Плутон през 2015 г. Получи множество изображения, показващи невиждани досега характеристики на планетата джудже и нейните спътници, както и измервания на магнитно поле, спектрометрия и други.

New Horizons продължава да изпраща информация и днес, а сега е на около 46 AU от Земята, в средата на пояса на Койпер.

През 2019 г. той изучава обекта, наречен Arrokoth (Ultima Thule), и сега се очаква скоро да извърши измервания на паралакс и да изпрати изображения от звездите от съвсем различна гледна точка от земята, която ще служи като навигационен пътеводител.

Очаква се също така New Horizons да продължат да изпращат информация най-малко до 2030 година.

Препратки

1. Lew, K. 2010. Космос: Планетата джудже Плутон. Маршал Кавендиш.
2. POT. Изследване на слънчевата система: Плутон, планета джудже. Възстановени от: solarsystem.nasa.gov.
3. Домът на Плутон. Експедиция за откриване. Възстановени от: www.plutorules.
4. Пауъл, М. Планетите с голи очи в нощното небе (и как да ги идентифицираме). Възстановени от: nudeeyeplanets.com
5. Семена, М. 2011. Слънчевата система. Седмо издание. Учене в Cengage.
6. Wikipedia. Геология на Плутон. Възстановено от: en.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Плутон (планета). Възстановено от: es.wikipedia.org.
8. Zahumensky, C. Те откриват, че Плутон излъчва рентгенови лъчи. Възстановен от: es.gizmodo.com.