Плутон - Pluto


Из Википедии, свободной энциклопедии

Плутон Второй астрономический символ Плутона
Плутон в True Color - High-Res.jpg
Северное полушарие Плутона в истинном цвете
открытие
Обнаруженный Клайд В. Томбо
дата открытия 18 февраля 1930
обозначения
MPC обозначение (134340) Плутон
Произношение / Р л ¯u т / ( слушать )Об этом звуке
Названный в честь
Плутон
Прилагательные адский
Орбитальные характеристики
Эпоха J2000
Самое раннее время наблюдения до открытия дата 20 августа 1909
афелий
  • 49,305  а.е.
  • ( 7375930000 км )
  • Февраль 2114
перигелий
  • 29,658 а.е.
  • ( 4436820000 км )
  • (5 сентября 1989)
  • 39,48 а.е.
  • ( 5906380000 км )
эксцентричность 0,2488
  • 248.00 лет
  • 90560 г
366.73 дней
4,67 км / с
14,53  град
наклонение
  • 17.16 °
  • (11,88 ° к экватору Солнца)
110.299 °
113.834 °
Известные спутники 5
Физические характеристики
Средний радиус
  • 1,188.3 ± 1,6 км
  • 0.1868 Earths
уплощение <1%
  • 1,779 × 10 7  км 2
  • 0,035 Earths
объем
  • (7,057 ± 0,004) × 10 9  км 3
  • 0,006 51  Earths
масса
  • (1,303 ± 0,003) × 10 22  кг
  • 0.00218  Earths
  • 0,177 Moons
Средняя плотность
1,854 ± 0,006 г / см 3
1,212  км / с
Сидерический период вращения
  • 6,387 230  г
  • 6 д, 9 ч, 17 м, 36 лет
скорость вращения Экваториальной
47,18 км / ч
122.53 ° (на орбите)
Северный полюс восхождение
132.993 °
Северный полюс склонение
-6.163 °
Альбедо 0,49 до 0,66 ( геометрическая , изменяется на 35%)
Поверхностная температура. мин имею в виду Максимум
кельвин 33 К 44 К (-229 ° С) 55 K
13,65 до 16,3
(среднее значение 15,1)
-0,7
0,06 "до 0,11"
атмосфера
Поверхностное давление
1,0 Па (2015)
Состав по объему Азот , метан , окись углерода
изображения Мозаика лучших разрешения Плутона с разных ракурсов

Плутон ( малая планета обозначение : 134340 Плутон ) является карликовой планетой в поясе Койпера , кольцо тел за орбитой Нептуна . Это был первый пояс Койпера объект , который будет обнаружен и является самым крупным известным плутоид (или льда карликовая ).

Плутон был обнаружен Томбо в 1930 году и был первоначально считается девятой планетой от Солнца После 1992 года его статус как планеты была поставлена под сомнение после обнаружения нескольких объектов подобного размера в поясе Койпера. В 2005 годе Эрид , карликовая планета в рассеянном диске , который на 27% больше , чем Плутон массивными, был обнаружена. Это привело Международный астрономический союз (МАС) , чтобы определить термин «планета» формально в 2006 году, во время их 26 - й Генеральной Ассамблеи. Это определение исключен Плутон и перерегистрировано как карликовая планета.

Плутон является самым большим и вторым наиболее массовой (после Эриды ) , известные карликовой планетой в Солнечной системе , и девятый по величине и десятой наиболее массивный известный объект непосредственно на орбиту Солнца . Это самый крупный известный транснептунового объект по объему , но менее массивны , чем Эрис. Как и другие объекты пояса Койпера, Плутон состоит в основном из льда и камня и является относительно небольшим, около одной шестой масса Луны и одну треть его объема. Это имеет умеренно эксцентричную и наклонную орбиту , в течение которого она находится в диапазоне от 30 до 49  астрономических единиц или AU (4.4-7.4 млрд км) от Солнца Это означает , что Плутон периодически приходит ближе к Солнцу , чем Нептун , но устойчивый орбитальный резонанс с Нептуном предотвращает их от столкновения. Свет от Солнца занимает около 5,5 часов , чтобы достичь Плутона на среднем расстоянии (39,5 а.е.).

Плутон имеет пять известных лун : Charon (самый крупный, с диаметром чуть более половины Плутона), Стикс , Никс , Kerberos , и гидры . Плутон и Харон иногда считаются двоичной системой , так как барицентр их орбит не лежит в одном из этих органов.

14 июля 2015 года New Horizons космического аппарат стал первым космическим кораблем , который пролетит Плутон. Во время своего краткого пролёта New Horizons сделал детальные измерения и наблюдения Плутона и его спутников. В сентябре 2016 года, астрономы объявили о том , что красно-коричневый колпачок северного полюса Charon состоит из tholins , органических макромолекул , которые могут быть ингредиенты для возникновения жизни , и получают из метана , азота и других газов , выделяющихся из атмосферы Плутона и передано около 19000 км (12000 миль) к орбите луны.

история

открытие

Та же площадь ночное небо со звездами, показали дважды, бок о бок.  Одним из ярких точек, расположенный со стрелкой, изменяет положение между двумя изображениями.
Discovery фотографии Плутона
Томбо, в Канзасе

В 1840 - х годах, Леверье использовали ньютоновскую механику , чтобы предсказать положение тогда неоткрытой планеты Нептун после анализа возмущений в орбите Урана . Последующие наблюдения Нептуна в конце 19 - го века привели астрономов предположить , что орбита Урана нарушалась другой планетой , кроме Нептуна.

В 1906 году Персиваль Лоуэлл -a богатый Bostonian , который основал Lowell Observatory в Флагстафф, штат Аризона , в 1894-начал обширный проект в поисках возможной девятой планеты, которую он назвал « Планета X ». К 1909 году Лоуэлл и Уильям Пикеринг предложил несколько возможных небесных координат для такой планеты. Лоуэлл и его обсерватория не провели свой поиск до его смерти в 1916 году, но безрезультатно. Неизвестный Лоуэлл, его исследования захватило два слабых изображения Плутона 19 марта и 7 апреля 1915 года, но они не были признаны за то , что они были. Есть четырнадцать другое известное наблюдение до открытия наблюдения, с самым ранним сделано Йеркской обсерваторией 20 -го августа 1909 года.

Вдова Персиваля, Констанция Лоуэлл, вошла в десять лет судебную тяжбу с обсерваторией Лоуэллы над наследием своего мужем, и поиски Планета X не не возобновлялись до 1929 года Весты Мелвинами Слайфера , директор обсерватории, дал работу обнаружения Планеты X до 23-летнего Клайда Томбо , который только что прибыл в обсерватории после Слайфер был впечатлен образцом его астрономические чертежи.

Задача Томбо была систематически изображений ночного неба в паре снимков, а затем изучить каждую пару и определить , было ли какие - либо объекты сдвинуты позиции. С помощью мигания компаратора , он быстро сдвигается назад и вперед между видами каждый из пластин , чтобы создать иллюзию движения любых объектов, которые изменили положение или вид между фотографиями. 18 февраля 1930 года, после почти года поисков, Томбо обнаружил возможный движущийся объект на фотографических пластинках , принятых на 23 и 29 января в меньшей качества сфотографировался 21 января помогли подтвердить движение. После того , как обсерватории получены дополнительные подтверждающие фотографии, новости об открытии телеграфа в колледже Гарвардской обсерваторию 13 марта 1930 года Плутон еще предстоит завершить полный оборот вокруг Солнца с момента его открытия , потому что один адский год давно 247.68 лет.

название

Открытие сделал заголовки по всему миру. Обсерватории Лоуэлла, который имел право назвать новый объект, получил более 1000 предложений со всего мира, начиная от атласа до Zymal. Томбо призвал Слайфер предложить имя для нового объекта быстро , прежде чем кто - то другой сделал. Констанция Лоуэлл предложил Зевсу , а затем Персиваль и , наконец , Констанс . Эти предложения были проигнорированы.

Имя Плутон, после бога подземного мира , было предложено Venetia Burney (1918-2009), в одиннадцати-летней школьница в Оксфорде , Англия, который был заинтересован в классической мифологии . Она предложила это в разговоре с дедом Falconer Мадан , бывший библиотекарем в университете Оксфорд «s Бодлеанской библиотеки , который передал имя профессора астрономии Герберт Холл Тернер , который телеграфировал его коллегам в Соединенных Штатах.

Каждый член обсерватории Лоуэлла разрешили голосовать по шорт-лист из трех возможных имен: Минерва (который был уже название для астероида), Кронос (который потерял репутацию за счет того , предложенный непопулярного астроном Томас Джефферсон Джексон См ) и Плутон. Плутон получил каждый голос. Название было объявлено 1 мая 1930 г. После объявления, Мадан дал Венетия £ 5 (эквивалент 300 фунтов стерлингов , или 450 долларов США в 2014 году) в качестве награды.

Окончательный выбор названия помогли частично тем , что первые две буквы Плутона являются инициалами Персиваля Лоуэлла. Плутон астрономического символ ( Плутон symbol.svg, Unicode U + 2647, ♇) Затем создаются как монограмма , построенной из букв «PL». Плутон астрологический символ напоминает Нептуна ( Нептун symbol.svg) , но имеет круг в месте среднего зубца трезубца ( астрологический symbol.svg Плутона) .

Название вскоре было воспринято широкой культурой. В 1930 году Уолт Дисней был , по- видимому вдохновленный ею , когда он ввел для Микки Маус собачий компаньон по имени Плуто , хотя Дисней аниматор Бен Sharpsteen не смог подтвердить , почему название было дано. В 1941 году Сиборг назвал недавно созданный элемент плутонием после Плутона, в соответствии с традицией именования элементов после недавно обнаруженных планет, после урана , который был назван в честь Урана, и нептуния , который был назван в честь Нептуна.

Большинство языков используют название «Плутон» в различной транслитерации. В японском языке, Houei Nojiri предложил перевод Meiōsei ( 冥王星 , «Звезда короля (Бога) Преисподней») , и это был заимствован в китайском, корейском и вьетнамском (который использует вместо «Сан - Diem VUONG», которая была получена от китайского термина閻王( Yánwáng ), как «Мин» является омофоном для китайско-вьетнамских слов для «темного» (冥) и «яркий» (明)). Некоторые индийские языки используют имя Плутон, но другие, такие как хинди , использовать имя Ямы , бога смерти в индуистской и буддийской мифологии. Полинезийские языки также , как правило, используют коренную бога подземного царства, как и в Маори Whiro .

Планета X опровергнуты

Когда Плутон был обнаружен, его робость и отсутствие разрешимой диска ставят под сомнение идею , что это был Лоуэлла Planet X . Оценки массы Плутона были пересмотрены в сторону понижения в течение всего 20 - го века.

Массовые оценки Плутона
Год масса Расчетный показатель на
1915 7 Земля Лоуэлл (предсказание для Планеты X )
1931 1 Земля Николсон и Mayall
1948 0,1 (1/10) Земли Койпера
1976 0,01 (1/100) Земли Cruikshank , Пилчер, & Morrison
1978 0,0015 (1/650) Земли Christy & Harrington
2006 0,00218 (1/459) Земли Буи и др.

Астрономы изначально рассчитывали его массу на основе его предполагаемого воздействия на Нептун и Уран. В 1931 год Плутон был рассчитан , чтобы быть примерно массой Земли , с последующими расчетами в 1948 году в результате чего массы до примерно у Марса . В 1976 году Дейл Cruikshank, Карл Пилчер и Дэвид Моррисон из Гавайского университета рассчитывается Плутона альбедо в первый раз, находя , что он соответствует , что для метана льда; это означало , Плутон должен был быть исключительно светящаяся для его размера и , следовательно , не может быть более 1 процента массы Земли. (Альбедо Плутона 1,4-1,9 раза больше , чем Земли.)

В 1978 году открытие луны Плутона Харона позволило измерение массы Плутона впервые: примерно 0,2% массы Земли, и слишком малы , чтобы объяснить несоответствия в орбите Урана. Последующие поиски альтернативной Планеты X, в частности , с помощью Роберт Саттон Харрингтон , не удалось. В 1992 годе Майлс Стэндиш использовал данные из Voyager 2 ' облета с Нептуном в 1989 году, которые были пересмотрены оценки массы Нептуна вниз на 0,5% -an величины , сравнимой с массой Марса-пересчитать ее гравитационное воздействие на Уране. С новыми цифрами добавлены в, расхождения, и с ними потребность в Планете X, исчезли. Сегодня большинство ученых согласны , что Планета X, а Лоуэлл определил его, не существует. Лоуэлл сделал прогноз орбиты Планеты X и положения в 1915 году , что было достаточно близко к фактической орбите Плутона и его положению в то время; Эрнест У. Браун заключил вскоре после открытия Плутона , что это было совпадение, взгляд по- прежнему проводится сегодня.

классификация

Earth Moon Charon Charon Nix Nix Kerberos Styx Hydra Hydra Pluto Pluto Dysnomia Dysnomia Eris Eris Namaka Namaka Hi'iaka Hi'iaka Haumea Haumea 2007 OR10 2007 OR10 S/(225088) 1 S/(225088) 1 Makemake Makemake MK2 MK2 Weywot Weywot Quaoar Quaoar Sedna Sedna 2002 MS4 2002 MS4 Vanth Vanth Orcus Orcus Actaea Actaea Salacia Salacia File:EightTNOs.png
Художественное сравнение Плутона , Эрида , Хаумеа , 2007 ИЛИ 10 , Макемаке , Кваваре , Седна , 2002 MS 4 , Орк , Salacia и Земли вместе с Луной .

Начиная с 1992 годов, многие тела были обнаружены на орбите в том же объеме , как Плутон, показывая , что Плутон является частью совокупности объектов , называемых пояса Койпера . Это сделало его официальный статус планеты спорной, со многим допросом , должен ли Плутон рассматриваться вместе или отдельно от окружающего населения. Музей и директора планетария иногда создаются противоречие, опуская Плутон из планетарной модели Солнечной системы. Hayden Planetarium вновь в феврале 2000 года, после ремонта, с моделью только восемь планет, которые сделали заголовки почти год спустя.

Поскольку объекты все ближе по размеру к Плутону были обнаружены в этом регионе, было высказано мнение о том , что Плутон должен быть классифицирован как один из объектов пояса Койпера, так же , как Церера , Паллада , Юнона и Веста потеряли свой статус планеты после открытия многих других астероидов , 29 июля 2005 года астрономы из Калифорнийского технологического института объявили об открытии нового транснептунового объекта , Эрис , который был значительно более массивной , чем Плутон , и самый массивный объект обнаружен в Солнечной системе , так как Тритон в 1846 году ее первооткрывателей и пресса первоначально назвал его десятой планетой , хотя не было никакого официального консенсуса в то время на том , чтобы назвать это планета. Другие в астрономическом сообществе считается открытие самым сильным аргументом для переклассификации Плутон как малая планета.

классификация IAU

Споры пришли в голову в августе 2006 года, с разрешением IAU , создавшего официальное определение термина «планета». Согласно этой резолюции, есть три условия для объекта в Солнечной системе , чтобы считать планету:

  1. Объект должен быть на орбите вокруг Солнца .
  2. Объект должен быть достаточно массивной , чтобы быть округлены собственной гравитации. Более конкретно, его собственная сила тяжести должна тянуть его в форме , определяемой гидростатического равновесия .
  3. Должно быть , очистил окрестность вокруг своей орбиты.

Плутон не удовлетворяет третьему условию. Его масса существенно меньше , чем суммарная масса других объектов в своей орбите: 0,07 раз, в отличии от Земли, что 1,7 миллионов раз оставшейся массы по своей орбите ( за исключением Луны). IAU также постановил , что органы , которые, как и Плутон, отвечают критериям 1 и 2, но не отвечают критерию 3 будет называться карликовыми планетами . В сентябре 2006 года IAU включен Плутон и Эрида и ее спутник дисномия , в их Minor Planet Каталоге , давая им официальные незначительные планеты обозначения "(134340) Плутон", "(136199) Эрида", и «(136199) Eris I дисномия». Если бы Плутон был включен после его открытия в 1930 году, он бы , вероятно , был назначен 1164, после 1163 Saga , который был обнаружен месяцем ранее.

Там было некоторое сопротивление в астрономическом сообществе по отношению к реклассификации. Алан Стерн , главный исследователь с НАСА «s New Horizons миссии к Плутону, высмеял решение МАС, заявив , что„определение воняет, по техническим причинам“. Штерн утверждал , что, по условиям нового определения, Земля, Марс, Юпитер и Нептун, все из которых разделяют их орбиты с астероидами, будут исключены. Он утверждал , что все крупные сферические луны, включая Луну , также следует рассматривать планеты. Он также отметил , что из - за менее чем пяти процентов астрономов за него проголосовали, решение не был представителем всего астрономического сообщества. Марк В. Буйе , затем в обсерватории Лоуэлла ходатайствовал против определения. Другие поддержали IAU. Майк Браун , астроном , который открыл Eris, сказал «через все эти сумасшедшие цирк, как процедуры, так или иначе правильный ответ был споткнулся на. Это было долгое время. Наука самокорректирующаяся в конце концов, даже когда сильные эмоции вовлечены.»

Общественный прием к решению IAU был неоднозначным. Многие приняли реклассификации, но некоторые пытались отменить решение с онлайн - петиций , призывающих МАЕ рассмотреть вопрос о восстановлении. Решение , вносимая некоторыми членами собрания штата Калифорния шутя назвал решение IAU «научным ересью». Нью - Мексико Палата представителей приняла резолюцию , в честь Томбо, давнего жителя этого государства, который объявил , что Плутон всегда будет считаться планетой в то время как в Нью - Мексико неба и что 13 марта 2007 года, был Плутон День планеты. Иллинойс Сенат принял аналогичную резолюцию в 2009 году, на том основании , что Томбо, первооткрыватель Плутона, родился в штате Иллинойс. В резолюции утверждалось , что Плутон был «несправедливо понижен до„карликовой“планеты» в НВФ.»Некоторые представители общественности также отклонил изменения, ссылаясь на несогласие в рамках научного сообщества по этому вопросу, или по сентиментальным причинам, утверждая , что они всегда знали Плутон как планета и будет продолжать делать это независимо от решения IAU.

В 2006 году в 17 - м ежегодном голосовании слова-оф-года, американское общество Диалект проголосовали plutoed как слово года. Для того, чтобы «Плутон» является «разжаловать или обесценить кого - то или что - то».

Исследователи с обеих сторон дебатов собрались в августе 2008 года, в Johns Hopkins University Лаборатории прикладной физики для конференции , которая включала спина к спине переговоры по текущему определению IAU планеты. Под названием «The Great Planet Дебаты», конференция опубликовала пост-конференции пресс - релиз о том , что ученые не могли прийти к единому мнению по поводу определения планеты. В июне 2008 года IAU было объявлено в пресс - релизе , что термин « плутоид » отныне будет использоваться для обозначения Плутона и других объектов, имеющих орбитальную большую полуось больше , чем у Нептуна и достаточно массы , чтобы быть в кратко- сферическая форма.

орбита

Плутон был открыт в 1930 году вблизи звезды & delta Близнецов , а просто по совпадению пересечения эклиптики в это время открытия. Плутон движется около 7 градусов на восток за десятилетие с небольшим очевидной ретроградного движения , как видно с Земли. Плутон был ближе к Солнцу , чем Нептун между 1979 и 1999 годами.
Анимация Плутон «сек орбиты с 1900 по 2100
   Sun  ·    Сатурн  ·    Уран  ·    Нептун  ·    Плутон

Орбитальный период Плутона в настоящее время около 248 лет. Его параметры орбиты существенно отличаются от тех планет, которые следуют почти круговые орбиты вокруг Солнца , близкой к плоской опорной плоскости , называемой эклиптикой . В отличие от этого , орбита Плутона умеренно наклонена по отношению к плоскости эклиптики (более 17 °) и умеренно эксцентричный ( эллиптическую ). Это означает , что эксцентриситет небольшой участок орбиты Плутона находится ближе к Солнцу , чем Нептун. Барицентр Плутон-Харон пришел к перигелия 5 сентября 1989 года, и последний раз был ближе к Солнцу , чем Нептун от 7 февраля 1979 года и 11 февраля 1999 года.

В долгосрочной перспективе, орбита Плутона хаотична . Компьютерное моделирование может быть использовано для прогнозирования ее позиции в течение нескольких миллионов лет (как вперед и назад во время), но после того, как интервалов дольше , чем время Ляпунова 10-20 миллионов лет, расчеты становятся спекулятивными: Плутон чувствителен к несоизмеримо мелким деталям Солнечная система, трудно предсказуемые факторы , которые постепенно меняют положение Плутона по своей орбите.

Большая полуось орбиты Плутона варьирует от приблизительно 39,3 и 39,6  а.е. с периодом около 19951 лет, что соответствует орбитальному периоду колеблется от 246 до 249 лет. Большая полуось и период в настоящее время становятся все длиннее.

Орбита Плутона - эклиптики вид. Этот «вид сбоку» орбиты Плутона (в красном) показывает его большую склонность к эклиптике .
Орбита Плутона - полярная точка зрения. Этот «вид сверху» показывает , как орбита Плутона (в красном) меньше круговой , чем Нептун (синим цветом), и как Плутон иногда ближе к Солнцу , чем Нептун. Более темные участки обеих орбит показывают , где они проходят ниже плоскости эклиптики .

Отношения с Нептуном

Несмотря на орбиту Плутона, появляющегося пересечь, что Нептун, если смотреть непосредственно выше, орбиты двух объектов выровнены так, что они никогда не могут сталкиваться или даже приблизиться вплотную.

Две орбиты не пересекаются. Когда Плутон находится ближе всего к Солнцу, и , следовательно , ближе к орбите Нептуна , как видно из выше, это также самый дальний путь выше Нептуна. Орбита Плутона проходит около 8 AU выше , что Нептун, предотвращения столкновения.

Это само по себе не достаточно , чтобы защитить Плутон; возмущения от планет (особенно Нептун) могут изменить орбиту Плутона (например, его орбитальная прецессии ) на протяжении миллионов лет , так что столкновение может быть возможным. Однако Плутон также защищен его 2: 3 орбитальном резонансе с Нептуном : на каждые две орбиты , что Плутон делает вокруг Солнца, Нептун делает три. Каждый цикл длится около 495 лет. Эта закономерность такова , что в каждом 495-летнем цикле, первый раз , когда Плутон находится вблизи перигелия , Нептун более 50 ° позади Плутона. Ко второму перигелии Плутон, Нептун завершит еще один и половину своих собственных орбит, и так будет почти 130 ° впереди Плутона. Минимальное расстояние Плутона и Нептуна составляет более 17 AU, которое больше , чем минимальное расстояние Плутона от Урана (11 AU). Минимальное расстояние между Плутоном и Нептуном на самом деле происходит вблизи время афелии Плутона.

2: 3 резонанс между этими двумя органами является весьма стабильным и сохранился на протяжении миллионов лет. Это предотвращает их орбиты от изменения относительно друг друга, и поэтому эти два тела никогда не может пройти рядом друг с другом. Даже если орбита Плутона не были склонны, два тела никогда не сталкиваются. Долговременная стабильность резонанса среднего движения происходит из - за защиты фаз. Если период Плутона немного короче , чем 3/2 Нептуна, его орбита относительно Нептуна будет дрейфовать, заставляя его делать ближе подходы за орбитой Нептуна. Сильное гравитационное притяжение между двумя причинами углового момента для передачи к Плутону, за счет Нептуна. Это перемещает Плутон в немного большую орбиту, где он проходит несколько медленнее, согласно третьему закону Кеплера . После многих таких повторений, Плутон достаточно замедляется, и Нептун в достаточной степени ускорил, что Плутон орбита по отношению к Нептуну дрейфует в противоположном направлении , пока процесс не будет отменен. Весь процесс занимает около 20 000 лет.

Другие факторы

Численные исследования показали, что на протяжении миллионов лет, общий характер выравнивания между орбитами Плутона и Нептуна не меняется. Есть несколько других резонансов и взаимодействия, которые повышают стабильность Плутона. Они возникают в основном из двух дополнительных механизмов (кроме 2: 3 среднего движения резонанса).

Во- первых, Плутона аргумент перигелия , то угол между точкой , где она пересекает эклиптику и точкой , где он находится ближе всего к Солнцу, librates около 90 °. Это означает , что , когда Плутон находится ближе всего к Солнцу, она находится на самой дальней выше плоскости Солнечной системы, предотвращая столкновения с Нептуном. Это вытекает из механизма Козаев , который относится эксцентриситет орбита его наклон к большему возмущающего тела, в данном случае Нептун. По отношению к Нептуну, амплитуда либрации составляет 38 °, и поэтому угловое разделение перигелия Плутона с орбитой Нептуна всегда больше , чем 52 ° (90 ° -38 °) . Ближайшее такое угловое разделение происходит каждые 10000 лет.

Во- вторых, долгот восходящих узлов двух тел-точек , где они пересекают эклиптику-в ближнем резонансе с выше либрации. Когда два долгот одинаковы, то есть, когда один может нарисовать прямую линию , проходящую через оба узла и перигелий Солнце-Плутон находится точно под углом 90 °, и , следовательно, ближе всего к Солнцу , когда он находится выше над орбитой Нептуна. Это известно как 1: 1 superresonance . Все Юпитер планета , особенно Юпитер, играет определенную роль в создании superresonance.

Квази-спутник

В 2012 году была выдвинута гипотеза о том , что 15810 Arawn может быть квазиспутник Плутона, определенный тип совместной орбитальной конфигурации. Согласно гипотезе, объект будет квази-спутником Плутона в течение приблизительно 350000 лет из каждых два миллиона-летнего периода. Измерения , проведенные с помощью New Horizons космического корабля в 2015 году позволило более точно рассчитать орбиту Аровн. Эти расчеты подтверждают общую динамику , описанную в гипотезе. Однако, это не согласовано между астрономами , следует ли Arawn быть классифицированы как квази-спутника Плутона на основе этого движения, так как его орбита в основном управляется Нептуном лишь изредка меньшие возмущения , вызванные Плутона.

вращение

Плутона период вращения , его день равен 6,39 земных дней. Как Уран , Плутон вращается вокруг своей «стороны» в его орбитальной плоскости, с осевым наклоном 120 °, и поэтому его сезонные колебания крайнее; на своих солнцестояниях , одна четверти ее поверхности находится в непрерывном дневном свете, в то время как другие четвертым в непрерывном темноте. Причина этой необычной ориентации была обсуждена. Исследования, проведенные в Университете штата Аризона предположил , что это может быть связано с образом , что спина тела всегда будет приспосабливаться к минимуму энергии. Это может означать , тело переориентирует себя поставить постороннюю массу вблизи экватора и регионов не хватает массу стремится к полюсам. Это называется полярным блуждать . Согласно документу , высвобождаемого из Университета штата Аризона, это может быть вызвано массой замороженного азота строительства в затененных областях карликовой планеты. Эти массы приведут тело переориентироваться, что приводит к необычному наклону оси на 120 °. Накопление азота происходит из - за огромное расстояние Плутона от Солнца На экваторе температура может упасть до -240 ° C (-400.0 ° F; 33,1 K), в результате чего азот , чтобы заморозить как вода замерзает на Земле. Тот же самый эффект , наблюдаемый на Плутоне будет наблюдаться на Земле , если антарктический ледяной покров в несколько раз больше.

геология

Высокого разрешение MVIC изображения Плутона в расширенном цвете , чтобы выявить различия в составе поверхности
Области, где был обнаружен водяной лед (синие области)

поверхность

Равнины на поверхности Плутона состоит из более чем 98 процентов льда азота , со следами метана и окиси углерода . Азот и окись углерода является наиболее распространенными на анти-Charon лице Плутона (около 180 ° долготы, где Сердце Плутона западного лопасть «с, Спутником Planitia , находится), тогда как метан является наиболее распространенным вблизи 300 ° востока. Горы сделаны из водяного льда. Поверхность Плутона весьма разнообразна, с большими различиями как яркости и цвета. Плутон один из самых контрастных тел в Солнечной системе, с такой же контраст , как Сатурн Луны с Япета . Цвет варьируется от черного угля, до темно - оранжевого и белого цвета. Цвет Плутона больше похож на Ио с чуть более оранжевый и значительно меньше , чем красный Марс . Известные географические особенности включают в себя Сердце Плутона, или «Сердце» (большой яркая область на стороне , противоположной Charon), Ктулху макулы , или «Кит» (большая темная область на заднем полушарии), а также « кастет » ( серия экваториальных темных областей на переднем полушарии).

Спутник Planitia, западная лопасть «Сердце», это 1000 км в ширине бассейн замороженного азота и окись углерода льдов, разделенное на полигональные клетки, которые интерпретируются как конвективные ячейки , которые несут плавающие блоки водяного льда коры и сублимацию ям в направлении их поля; Есть явные признаки ледниковых потоков , как в и из бассейна. Он не имеет кратеры , которые были видны New Horizons , что указывает на его поверхность составляет менее 10 миллионов лет. Последние исследования показали , что поверхность имеет возраст 180 000 +90 000
-40 000
лет. Научная группа Новых горизонтов обобщены первоначальные выводы , как «Плутон показывает удивительно широкий спектр геологических форм рельефа, в том числе в результате гляциологических и поверхностных взаимодействий атмосферы, а также влияний, тектонических , возможных cryovolcanic и массы-истощающих процессы.»

Распределение более 1000 кратеров всех возрастов на Плутоне. Изменение плотности (ни с найденной в Спутника Planitia ) указывает на долгую историю той или иной геологической активности.
Геологическая карта Спутник Planitia и окружение ( контекст ), с конвекционной ячейкой полямов изложены в черном
Спутник Равнина покрыта вспенивание азотом льда «клеток», которые геологически молодой и переворачивания вследствие конвекции .

В западных районах Спутник Planitia есть поля поперечных дюн , образованных ветра от центра Спутника Planitia в направлении окружающих гор. Дюна длина волны в диапазоне 0,4-1 км , и они, вероятно , состоят из частиц метана 200-300 мкм.

Внутренняя структура

Внутренняя структура Плутона
  • 1. Замороженное азот
  • 2. Водяной лед
  • 3. Рок

Плотность Плутона 1,860 ± 0,013 г / см 3 . Поскольку распад радиоактивных элементов, в конечном счете тепло льдов достаточно для породы , чтобы отделить от них, ученые ожидают , что внутренняя структура Плутона дифференцирована, с скальным материалом , обосновавшись в плотную сердцевину , окруженной мантией водяного льда. Диаметр сердечника гипотетически приблизительно 1700 км , 70% диаметра Плутона. Вполне возможно , что такое нагревание продолжается и сегодня, создавая подземный океан жидкой воды от 100 до 180 км толщины на границе ядра и мантии. В сентябре 2016 года, ученые в Университете Брауна смоделировали влияние как полагает, сформировал Спутник Planitia , и показали , что это могло быть результат жидкости апвеллинга воды снизу после столкновения, подразумевающего существование подповерхностного океана не менее 100 км в глубине. Плутон не имеет магнитного поля.

Масса и размер

оценки выбранного размера для Плутона
Год Радиус Заметки
1993 1195 км Миллис и др. (Если нет мутности)
1993 1180 км Миллис и др. (Поверхность и мутность)
1994 1164 км Young & Binzel
2006 1153 км Буи и др.
2007 1161 км Молодые, молодые, и Буйе
2011 1180 км Zalucha и др.
2014 1184 км Lellouch и др.
2015 1187 км Новые горизонты измерений (от оптических данных)
2017 1188.3 км New Horizons измерения (по данным радиозатменных)

Диаметр Плутона 2 376 0,6 ± 3,2 км , а его масса (1,303 ± 0,003) × 10 22  кг , 17,7% , что на Луне (0,22% , что Земли). Его площадь поверхности составляет 1,779 × 10 7  км 2 , или примерно такая же , как площадь поверхности России . Его поверхностная гравитация составляет 0,063 г ( по сравнению с 1 г на Земле).

Открытие Плутона спутника Харона в 1978 году позволило определить массу системы Плутон-Харон путем применения композиции Ньютона третьего закона Кеплера . Наблюдения Плутона в затенении с Charon позволили ученому более точно установить диаметр Плутона, в то время как изобретение адаптивной оптики позволило им определить свою форму более точно.

Размер сравнения: Земля , то Луна и Плутон
Ganymede Titan Callisto Io Moon Europa Triton Pluto File:Pluto compared2.jpg
Плутон (справа внизу), по сравнению с размерами крупнейших спутников в Солнечной системе (слева направо и сверху вниз): Ганимед, Титан, Каллисто, Ио, Луны, Европа и Тритон

С менее чем 0,2 лунных масс, Плутон гораздо менее массивные , чем планеты земной группы , а также менее массивные , чем семь лун : Ганимед , Титан , Каллисто , Ио , на Луне , Европа и Тритон. Масса намного меньше , чем думали раньше Харон был обнаружен.

Плутон больше , чем в два раза превышает диаметр и в десятки раз масса карликовой планеты Цереры , крупнейшего объекта в поясе астероидов . Это менее массивное , чем карликовая планета Эрис , в транснептуновом объекте , обнаруженном в 2005 году, хотя Плутон имеет больший диаметр 2376.6 км по сравнению с диаметром около Эрис о 2326 км.

Определения размера Плутона были осложнено его атмосферой, и углеводородной дымкой. В марте 2014 года, Lellouch, де Берг и др. Опубликованные данные , касающиеся соотношений смешивания метана в атмосфере Плутона в соответствии с Плутоном диаметром более 2360 км, с «лучшим предположением» в 2368 км. 13 июля 2015 года, изображения из НАСА New Horizons миссии Long Range Reconnaissance Imager (Лорри), наряду с данными других инструментов, определенный диаметр Плутона будет 2370 км (1470 миль), который впоследствии был пересмотрен , чтобы быть 2372 км (1474 миль) 24 июля, а затем до 2374 ± 8 км . Используя данные радиозатменных из New Horizons Radio Science Experiment (REX), диаметр оказался 2 376 0,6 ± 3,2 км .

атмосфера

Близкий-полноцветный изображение , полученное с помощью New Horizons после облета. Многочисленные слои синего дымка поплавка в атмосфере Плутона. Вдоль и вблизи лимба, гора и их тень видна.
Изображение Плутона в рентгеновских лучах с помощью Чандра (голубого пятна). Рентгеновские лучи, вероятно , создается взаимодействием газов , окружающих Плутона с солнечным ветром, хотя детали их происхождения не ясны.

Плутон имеет слабую атмосферу , состоящую из азота (N 2 ), метан (CH 4 ) и окись углерода (CO), которые находятся в равновесии с их льдами на поверхности Плутона. Согласно измерениям по новым горизонтам , давление поверхности составляет около 1  Па (10  мкбар ), примерно один миллион в 100000 раз меньше , чем атмосферное давление Земли. Первоначально думали , что, как Плутон отдаляется от Солнца, его атмосфера должна постепенно замерзает на поверхности; исследования New Horizons данных и наземные покрытия показывают , что увеличение плотности атмосферы Плутона, и что он , вероятно , остается газообразным по всей орбиты Плутона. Новые Горизонты наблюдение показало , что атмосферная утечку азота в 10000 раз меньше , чем ожидались. Алан Стерн утверждал , что даже небольшое увеличение температуры поверхности Плутона может привести к экспоненциальной увеличению плотности атмосферы Плутона; от 18 гПа до целых 280 гПа (три раза больше , чем Марс до четверти , что Земли). При таких плотностях, азот может протекать по всей поверхности в виде жидкости. Так же , как пот охлаждает тело , как она испаряется из кожи, сублимация атмосферы Плутона охлаждает его поверхность. Наличие атмосферных газов была прослежена до 1670 километров в высоту; атмосфера не имеет резкую верхнюю границу.

Присутствие метана, мощного парникового газа в атмосфере Плутона создает температурную инверсию , со средней температурой ее атмосферы десятков градусов теплее , чем его поверхности, хотя наблюдения New Horizons выявили верхние слои атмосферы Плутона быть намного холоднее , чем ожидалось ( 70 к, в отличие от около 100 к). Атмосфера Плутона разделена на примерно 20 равномерно расположенных слоев дымки до 150 км в высоту, как полагают, является результатом волн давления , создаваемого воздушным потоком через горы Плутона.

спутники

Плутон имеет пять известных естественных спутников . Наиболее близкий к Плутону Харон . Впервые выявленного в 1978 году астрономом Джеймсом Кристи , Харон единственный спутник Плутона в гидростатическом равновесии ; Масса Харона достаточно , чтобы вызвать барицентр системы Плутон-Харон находится вне Плутона. За Харон есть четыре значительно меньшие circumbinary лун. Для расстояния от Плутона они Styx, Никс, Kerberos и Гидра. Никс и Гидра оба были открыты в 2005 году, Kerberos был обнаружен в 2011 году, и Стикс был обнаружен в 2012 году орбиты спутников являются круговой (эксцентриситет <0,006) и в одной плоскости с Плутона экватора (наклон <1 °), и , следовательно , наклонены приблизительно 120 ° по отношению к орбите Плутона. Плутона система очень компактна: пяти известных спутников орбита в пределах 3% внутренней области , где Prograde орбита будет стабильной.

Орбитальные периоды спутников все Плутон связаны в системе орбитальных резонансов и вблизи резонансов . При прецессии учитывается, орбитальные периоды Стикс, Nix и Hydra находятся в точном соотношении 18:22:33. Существует последовательность приближенных соотношений, 3: 4: 5: 6, между периодами Стикса, Nix, Kerberos и Hydra с тем, что Харон; отношения становятся ближе к точным , то дальше на спутники.

Косая проекция системы Плутон-Харон , показывая , что Плутон вращается вокруг точки вне себя. Два тела взаимно приливно заблокированы .

Система Плутон-Харон является одним из немногих в Солнечной системе, барицентр лежит вне основного тела; Патрокл-Менетия система представляет собой уменьшенный пример и ВС-Юпитер система является единственным крупным. Сходство в размере Харона и Плутона побудило некоторых астрономов назвать это двойной карликовой планетой . Эта система также необычна среди планетарных систем в том , что каждый приливно запертых к другим, а это значит , что Плутон и Харон всегда имеют один и то же полушарие , обращенное друг к другу. Из любого положения на любом теле, другой всегда в том же положении , в небе, или всегда затемняется. Это также означает , что период вращения каждого равна время занимает всю систему , чтобы вращаться вокруг своего барицентра.

В 2007 году наблюдения в обсерватории Gemini пластырей гидратов аммиака и кристаллов воды на поверхности Харона предположить наличие активных крио-гейзеры.

Спутники Плутона предположили, были образованы в результате столкновения между Плутоном и аналогичного размера тела, в начале истории Солнечной системы. Столкновение выпустили материал, который затвердевает в луны вокруг Плутона.

1. Система Плутон Плутон, Харон, Styx , Никс , Kerberos , и Гидра , визуализировали с помощью космического телескопа Хаббла в июле 2012 года 2. Плутона и Харона, в масштабе. Изображение приобрел новые горизонты 8 июля, 2015. 3. Семейный портрет пяти лун Плутона, в масштабе. 4. Плутона спутник Харон , как видно по новым горизонтам 13 июля 2015

происхождения

Участок известных объектов пояса Койпера, против четырех гигантских планет

Происхождение и идентичность Плутона уже давно озадачены астрономы. Одним из первых гипотеза заключалась в том, что Плутон был беглый спутник Нептуна, выбит из орбиты своего наибольшего тока Луны, Тритон. Эта идея была отвергнута в конце концов, после того, как динамические исследования показали, что это невозможно, потому что Плутон никогда не подходит к Нептуну на своей орбите.

Истинное место Плутона в Солнечной системе стало проявляться только в 1992 году, когда астрономы начали находить объекты небольших ледяной орбиты Нептуна , которые были подобны Плутону не только на орбите , но и по размеру и составу. Это транснептуновое население считается источником многих короткопериодических комет . Плутон в настоящее время известно, что самый большой член пояса Койпера , стабильный лента объектов , расположенных между 30 и 50 AU от Солнца По состоянию на 2011 год , обзоры пояса Койпера до величины 21 были почти завершена , и все оставшиеся объекты Плутона размера , как ожидается , будет за 100 а.е. от Солнца Как и другие объекты Койпера пояса (КБО), акции Плутона особенности с кометами ; например, солнечный ветер постепенно дует поверхность Плутона в космос. Было заявлено , что если Плутон были размещены как можно ближе к Солнцу, чем Земля, она будет развиваться хвост, как и кометы. Это утверждение было оспорено с аргументом , что параболическая скорость Плутона слишком высока, чтобы это произошло. Тем не менее, он также утверждал , что Плутон может быть сформирован в результате агломерации многочисленных комет и связанных с ними объектов пояса Койпера.

Хотя Плутон является самым крупным объектом пояса Койпера обнаружил, луна Нептуна Тритон , который немного больше , чем Плутон, похож на него как геологически и атмосферно, и считается захваченным Койпера объект пояса. Эрида ( смотри выше ) примерно такого же размера , как и Плутон (хотя и более массивные) , но не является строго считать членом пояса Койпера населения. Скорее всего , он считается членом привязанного населения называет рассеянный диск .

Большое количество объектов пояса Койпера, как и Плутон, находятся в 2: 3 орбитального резонанса с Нептуном. КБО с этим орбитальным резонансом называется « Плутиными », после того, как Плутон.

Как и другие члены пояса Койпера, Плутон считается остаточным планетезималь ; компонент исходного протопланетного диска вокруг Солнца , что не в полной мере слиться в полноценную планету. Большинство астрономов считают , что Плутон обязан своим нынешним положением в неожиданной миграции , испытываемое Нептуном в начале формирования Солнечной системы. Как Нептун мигрировал наружу, он подходил к объектам в поясе прото-Kuiper, установив один на орбите вокруг себя (Triton), блокировка других в резонансы, и отбрасывая других в хаотические орбиты. Объекты в рассеянном диске , динамически неустойчива область перекрытия пояса Койпера, как полагают, были помещены в их текущем положении в результате взаимодействия с мигрирующими резонансами Нептуна. Компьютерная модель , созданная в 2004 году Алессандро Морбиделли из Обсерватории Лазурного берега в Ницце предположил , что миграция Нептуна в поясе Койпера может быть вызвано образованием 1: 2 резонанса между Юпитером и Сатурном, который создал гравитационный толчок , который приводится в движение как Урана и Нептуна на более высокие орбиты и заставил их поменять места, в конечном счете , удваивая расстояние Нептуна от Солнца Результирующий изгнание объектов из пояса Койпера прото-может также объяснить Late Heavy бомбардировкой 600 миллионов лет после формирования Солнечной системы и происхождения трояны Юпитера . Вполне возможно , что Плутон был почти круговой орбита около 33 а.е. от Солнца , прежде чем миграция Нептуна возмущенной его в резонансный захват. Хорошая модель требует , чтобы там было около тысячи Плутона размеров тела в исходном планетезималей диска, который включал Тритон и Эрис.

Наблюдение и разведка

Расстояние Плутона от Земли делает его углубленное изучение и разведка трудно. 14 июля 2015 года, НАСА New Horizons космический зонд пролетел через систему Плутона, предоставляя много информации о нем.

наблюдение

Генерируемые компьютером вращающееся изображение Плутона на основе наблюдений с космического телескопа Хаббла в 2002-2003

Плутон визуальной очевидная величина в среднем 15,1, увеличивая яркость до 13,65 в перигелии. Чтобы увидеть его, требуется телескоп; около 30 см (12 дюймов) диафрагмы является желательным. Он выглядит как звезды и без видимого диска даже в больших телескопах, поскольку его угловой диаметр составляет всего 0,11" .

Самые ранние карты Плутона, сделанные в конце 1980-х годов, были яркость карты, созданные из близких наблюдений затмений его крупнейшего спутника Харона. Наблюдения были сделаны изменения в общей средней яркости системы Плутон-Харон во время затмений. Например, затмевая яркое пятно на Плутон делает больше общего изменения яркости, чем затмевая темное пятно. Компьютерная обработка многих подобных наблюдений можно использовать для создания карты яркости. Этот метод может также отслеживать изменения в яркости с течением времени.

Лучше карты были получены из изображений , полученных с помощью космического телескопа Хаббла (HST), который предложил более высокую разрешение , и показал значительно более подробно, разрешение вариаций несколько сотен километров в диаметре, в том числе полярных районах и больших ярких пятен. Эти карты были произведены сложной компьютерной обработкой, которая находит наиболее подходящие проецируются карты для нескольких пикселей хаббловских изображений. Они остались самым подробные карты Плутона до облета Новых горизонтов в июле 2015 года, потому что две камеры на HST , используемые для этих карт уже не в обслуживании.

Исследование

Участки поверхности Плутона , отображенные на New Horizons (аннотированный)

New Horizons космический корабль, который пролетал Плутона в июле 2015 года, является первым и до сих пор лишь попытка исследовать Плутон непосредственно. Запущенная в 2006 году, она захватила свои первые (дальние) изображения Плутона в конце сентября 2006 года во время испытания Разведки Imager Long Range. Изображения, снятые с расстояния примерно 4,2 миллиарда километров, подтвердили способность космического аппарата отслеживать отдаленные цели, критические для маневрирования в сторону Плутона и других объектов пояса Койпера. В начале 2007 года корабль сделал использование силы тяжести помощь от Юпитера .

Новые Горизонты сделали свой самый близкий подход к Плутону 14 июля 2015 года, после того, как в 3462-дневном путешествии по Солнечной системе. Научные наблюдения за Плутон начались за пять месяцев до сближения и продолжались в течение по крайней мере месяца после встречи. Наблюдения проводились с использованием дистанционного зондирования пакет , который включал визуализации инструменты и инструмент радио науки расследования, а также спектроскопические и другие эксперименты. Научные целями Новых горизонтов были охарактеризовать глобальную геологию и морфологию Плутона и его спутника Харона, сопоставьте их состав поверхности и анализ нейтральной атмосферы Плутона и его скорость эвакуации. 25 октября 2016 года, в 05:48 вечера по восточному, последний бит данных (в общей сложности 50 миллиардов бит данных, или 6,25 гигабайта) был получен от New Horizons от его тесного сближения с Плутоном.

Поскольку New Horizons облет, ученые выступили за орбитальные миссии , которая будет возвращаться к Плутону для выполнения новых задач науки. Они включают в себя карту поверхности на 30 футов на пиксель, наблюдение меньших спутников Плутона, наблюдение , как Плутон меняется , как она вращается вокруг своей оси, и топографического отображение областей Плутона, которые рассматриваются в долгосрочной темноте из - за его осевой наклон. Последняя цель может быть выполнена с использованием лазерных импульсов , чтобы сформировать полную топографическую карту Плутона. Новые Горизонты главного исследователь Алан Стерн выступал за Кассинь -Style орбитального что бы запустить около 2030 года (100 - й годовщина открытия Плутона) и использовать гравитацию Харона , чтобы скорректировать свою орбиту по мере необходимости для выполнения задач науки после прибытия в системе Плутона. Орбитальный аппарат может затем использовать гравитацию Харона , чтобы выйти из системы Плутона и изучать больше после того, как все КБА цель Плутон наук завершена. Концептуальное исследование финансируется Innovative Advanced Concepts НАСА ( НИАС программы) описывает слитый с поддержкой Плутона орбитальный и спускаемый аппарат на основе Princeton поля обращенно реактора конфигурации .

Видео

Плутон эстакады анимированный (14 июля 2015)
Эта мозаика полоса - простирающуюся через полусферы, что столкнулись космический корабль New Horizons, как он пролетел мимо Плутона. (Нет звука - 1080p 60fps)

Смотрите также

Заметки

Рекомендации

дальнейшее чтение

  • Codex Regius (2016), Плутон и Харон , CreateSpace Independent Publishing Platform ISBN  978-1534960749
  • Stern, SA и Толеном, DJ (1997), Плутон и Харон , Университет штата Аризона Пресс ISBN  978-0816518401
  • Стерн, Алан; Grinspoon, Дэвид (2018). Погоня Новых горизонтов: В первой миссии эпической к Плутону . Пикадор. ISBN  978-125009896-2 .

внешняя ссылка