Плутон

История изучения

Cнимки, на которых 18 февраля 1930 Клайд Томбо обнаружил Плутон

13 марта 1783 года Уильям Гершель открыл планету Уран. По наблюдениям планеты была определена ее орбита и построена теория движения Урана. Однако наблюдаемое движение Урана систематически отличалось от предсказанного. Это несоответствие позволило французу Урбену Леверье теоретически предсказать существование восьмой планеты - Нептуна, открытого Иоганном Галле 23 сентября 1846 года. Открытие Нептуна было подлинным триумфом теории всемирного тяготения Ньютона. Учет влияния Нептуна на Уран позволил уменьшить расхождения между теоретическим и наблюдаемым движением Урана в десятки раз, однако полной точности добиться не удалось. В 1848 году американский астроном Б. Пирс предположил существование девятой планеты.

Поиски неизвестной планеты начал в конце 19 века астроном Персиваль Ловелл (1855-1916). В 1896 году он уточнил погрешности в движении Урана. И, основываясь на своих вычислениях, предположил, что девятая планета имеет период обращения в 282 года. В 1905 году Ловелл приступил к практическим поискам, фотографируя небо на 5-дюймовом телескопе. Одним из наиболее вероятных созвездий для нахождения "планеты Х " он считал созвездие Близнецов. По иронии судьбы, через 15 лет на снимках Ловелла, полученных в 1914-1915 годах, "планета Х" все-таки была обнаружена. Астроном, ища объект с блеском 12-13 звездных величин, просто не обратил внимание на звезду 15 звездной величины. В 1919 году коллега Ловелла из Гарвардской обсерватории Генри Пикеринг повторил вычисления Ловелла, использовав данные траекторий сразу двух планет - Урана и Нептуна. Он также указал на созвездие Близнецов как на место, где нужно искать девятую планету. Однако никто не мог обнаружить загадочную планету и интерес астрономов к поискам стал падать.

Однако случай помог найти Плутон. В конце 20-х годов брат Ловелла, Аббот Лоуренс сделал дополнительный денежный вклад в фонд обсерватории. Часть этих денег пошла на новый широкоугольный 32,5-сантиметровый телескоп, который приступил к работе 1 апреля 1929 года. Активное участие в работе на телескопе принимал участие молодой сотрудник обсерватории Клайд Вильям Томбо (1906-1997). Именно он на снимках окрестности звезды Близнецов, сделанных 21, 23, 29 января 1930 года обнаружил медленно перемещающийся "звездоподобный" объект. Последующие наблюдения подтвердили, что это не комета или астероид. 13 марта директор Ловелловской обсерватории В. М. Слайфер объявил об открытии новой планеты. Эта новость тут же облетела по радио весь мир. Многие считали, что планету следует назвать "Ловелл", но, в конце концов, Ловелловская обсерватория остановилась на имени Плутон. Длительное время считалось, что размеры и масса планеты близки к земной или, в крайнем случае, к Марсу. Однако потом оказалось, что диаметр Плутона не превышает 5500 км. Были проведены независимые оценки массы Плутона. Американские астрономы Р. Данкомб, П. Сейдельман, Э. Джексон и польский астроном В. Клепчинский проделали огромную работу по обработке 5426 наблюдений положений Нептуна за 1846 - 1968 годы и с учетом возмущений от всех остальных планет получили наилучшее согласование теории с наблюдениями в случае, если масса Плутона равна 0,11 земной. В 1955 году американские астрономы М. Уокер и Р. Харди вычислили период вращения Плутона вокруг своей оси - 6 суток 9 часов 16,9 минуты. Спустя 12 лет советский астроном Р.И. Киладзе подтвердил этот период по своим собственным наблюдениям. 22 июня 1978 года Дж. У. Кристи, просматривая снимки Плутона, полученные в апреле-мае того же года во Флагстаффе (штат Аризона) обратил внимание на "выступ", видимый на некоторых снимках планеты. Кристи правильно интерпретировал его как близкий спутник. Коллега первооткрывателя Р. С. Харрингтон обнаружил равенство периодов вращения планеты и спутника. Оказалось, что Плутон и его спутник находятся в резонансе 1:1 и оба повернуты друг к другу только одной стороной. В это же время Кристи удалось найти спутник на снимках, полученных в той же обсерватории и сделанных за восемь и двенадцать лет до него. Как первооткрыватель, он предложил для спутника название - Харон. Согласно греческой мифологии, таким было имя перевозчика душ умерших через реку Стикс в подземное царство Плутона.

Статус Плутона

Является ли Плутон планетой? Проходит ли по классификации? Чтобы объект Солнечной системы считался планетой, он должен соответствовать четырем требованиям, определенным МАС (Международным Астрономическим Союзом):

1. Объект должен обращаться по орбите вокруг Солнца — И Плутон проходит.
2. Он должен быть достаточно массивным, чтобы своей силой гравитации обеспечить себе сферическую форму — И здесь с Плутоном, похоже, все в порядке.
3. Он не должен быть спутником другого объекта. Плутон сам имеет 5 спутников.
4. 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.

Общая характеристика

Интересные факты о Плутоне

• 1 апреля 1976 года английский астроном Патрик Мур в эфире радио BBC разыграл слушателей, объявив, что в 9:47 случится редкий астрономический эффект: Плутон пройдёт позади Юпитера, вступит с ним в гравитационное взаимодействие и немного ослабит гравитационное поле Земли. Если слушатели подпрыгнут в этот момент, они должны испытать странное чувство. Начиная с 9:47 BBC получило сотни звонков с рассказами о странном чувстве, а одна женщина даже заявила, что вместе со своими друзьями оторвалась от стульев и летала по комнате!
• Диаметр Плутона оценивается в 2300 км, таким образом, Плутон оказывается меньше семи крупных спутников планет Солнечной системы: Тритона (диаметр 2704 км), Титана (5150 км), Ганимеда (5268 км), Каллисто (4806 км), Европы (3130 км), Ио (3660 км) и Луны (3475 км), его масса в 5,64 раза меньше массы Луны.
• Плутон находится на огромном расстоянии от Земли, это затрудняет его изучение с помощью телескопов, поэтому перед учёными стоит труднейшая задача – изучить Плутон с помощью космических аппаратов. В настоящее время к Плутону направляется космический зонд, запущенный в январе 2006 г, в рамках программы «Новые горизонты» (New Gorizonts) . Его наибольшее сближение с планетой ожидается уже в июле 2015 года. В миссию зонда входит также изучение других миров внутри пояса Койпера. Символично, что космический аппарат несёт на борту пепел Клайда Томбо — первооткрывателя Плутона.
• Атмосфера Плутона — тонкая оболочка из азота, метана и монооксида углерода, испаряющихся с поверхностного льда
• Структура планеты: Каменное ядро, мантия из водяного льда, поверхность из замёрзшего метана и азота.
• Долгое время из-за огромного расстояния до Плутона астрономы мало что знали о его поверхности. Но шаг за шагом они всё больше приближаются к раскрытию многих его тайн. Благодаря орбитальному телескопу Хаббл, получены изображения Плутона. На них разные области поверхности планеты предстают в красноватых, желтоватых и сероватых тонах и с любопытным ярким пятном в районе экватора. Возможно, что это место богато замороженной окисью углерода. По сравнению с прошлыми фотографиями Хаббла, можно увидеть, что поверхность Плутона со временем меняет свой цвет, становясь более красной. Предположительно это связано с сезонными изменениями.
• Плутон – это единственная планета в мире, название которой было дано 11-летним ребёнком — девочкой Венецией Берни (Оксфорд, Англия). Венеция посчитала уместным назвать вновь открытую планету именем римского бога и высказала это мнение своему дедушке. Он же передал идею своей внучки в обсерваторию Лоуэлла. Название Плутон было принято. Необходимо отметить, что две первых буквы этого слова отражают инициалы Персиваль Лоуэлла.
• Американское диалектологическое общество признало глагол «to pluto» («оплутонить») «новым словом 2006 года». Новый глагол означает «понижение в звании или ценности кого-либо или чего-либо, как это произошло с теперь уже бывшей планетой Плутон»
• В марте 2009 года сенат штата Иллинойс (откуда родом первооткрыватель Плутона) принял решение, что Плутон будет считаться в штате планетой, а день 13 марта будет в штате днём Плутона.
• В 2178 году Плутон впервые с момента его открытия завершит полный оборот вокруг Солнца.
• В честь Плутона был назван химический элемент плутоний.

Спутники Плутона

В 1978 году астрономы обнаружили у планеты очень большой спутник, по размеру равный почти половине размера Плутона. Спутник получил имя Харон, в честь демона из греческой мифологии, переправлявшего души в загробный мир. Огромный размер спутника вызывает у учёных сомнения, не является ли Плутон и Харон двойной системой карликовых планет. Плутон и Харон друг от друга находятся на расстоянии 12 200 миль (19 640 км). Это сравнимо с расстоянием между Лондоном и Сиднеем. Харон обращается вокруг Плутона за 6,4 земных суток, при этом сам Плутон обращается вокруг собственной оси также за 6,4 земных суток. Харон «парит» над одной и той же точкой Плутона, демонстрируя ему всегда только одну сторону. Это явление известно, как приливный замок (tidal locking). Плутон имеет красный оттенок, Харон же кажется сероватым. Ученые предполагают, разница в цвете обусловлена тем, что Харон покрыт обычным водяным льдом. В 2005 году ученые фотографировали Плутон с телескопа Хаббл, и обнаружили ещё два крошечных спутника — Гидру и Никс(Никта). В 2011 году был открыт четвёртый спутник (Стикс), а в 2012 – пятый (Кербер). Размеры этих спутников не превышают 61 милю (100 км) и все они находятся от Плутона дальше, чем Харон. В соответствии с ведущей теорией, на стадии своего зарождения Плутон был поражён скользящим ударом другого космического объекта. В результате столкновения, из Плутона произошёл выброс вещества, а сам объект-пришелец был разрушен. Основная часть осколков в комбинации с веществом образовали Плутон, из меньшей части сформировался Харон. Я расскажу о самом крупном и интересном спутнике.

Харон

Карта спутников

Исследование Плутона межпланетными станциями

Плутон - единственная из официально признанных Международным Астрономическим Союзом планет Солнечной системы, к которой еще не приближался космический аппарат с Земли. «Вояджер-1» мог бы посетить Плутон, но предпочтение было отдано пролёту вблизи спутника Сатурна — Титана, в результате траектория полёта оказалась несовместимой с пролётом вблизи Плутона. А у «Вояджера-2» вообще не было возможности приблизиться к Плутону. Никаких серьёзных попыток исследовать Плутон не предпринималось вплоть до последнего десятилетия XX века. В августе 1992 года учёный Лаборатории реактивного движения Роберт Стеле позвонил первооткрывателю Плутона Клайду Томбо с просьбой дать разрешение на посещение его планеты. «Я сказал ему: добро пожаловать, — позже вспоминал Томбо, — однако вам предстоит долгое и холодное путешествие». Слова Томбо дали импульс проекту и в 1993 году началась разработка автоматической межпланетной станции (АМС) New Horizons Pluto-Kuiper Belt для исследования Плутона. В 2000-2002 годах проект был под угрозой отмены из-за сокращения финансирования. Однако под давлением научной общественности Конгресс США все-таки выделил средства. Не последнюю роль в его решении сыграло то, что в ближайшем будущем атмосфера Плутона замерзнет из-за постепенного удаления от Солнца. Руководитель этой миссии Алан Стерн подтвердил слухи о том, что часть пепла, оставшаяся от кремации Клайда Томбо, умершего в 1997 году, была помещена на корабль. АМС была запущена 19 января 2006 года с космодрома на мысе Канаверал. Разгонный блок Star-48B вывел АМС на траекторию полета к Юпитеру. Пройдя в пределах орбиты Калипсо от Юпитера (31,7-32,4 радиуса) в феврале-марте 2007 станция взяла курс на Плутон. К Плутону станция приблизится в июле 2015 года. Системе Плутона будет посвящено 6 месяцев полета станции, причем "ближняя фаза" займет лишь 4 суток до пролета, и 0,5 суток после. Фотографирование Плутона и Харона начнется за 4 месяца, за 12 недель фотографии со станции станут лучше, чем у Хаббла. Скорость АМС во время пролета будет составлять около 14 км/с, минимальное расстояние 11 и 26 тыс. км до поверхности Плутона и Харона соответственно. После пролета через 1-2 часа станция последовательно зайдет в радиотень Плутона и Харона, чтобы исследовать их атмосферы методом радиопросвечивания. Послепролетные исследования займут еще 10 недель, а затем около 5 месяцев будет продолжаться передача собранных данных на Землю. Всего за время пролета планируется собрать около 10 Гб научной информации. После этого АМС направится еще к 1 или 2 астероидам из пояса Койпера. Первая коррекция, обеспечивающая встречу с астероидом, будет выполнена через 14 суток после пролета Плутона по результатам поиска и определения параметров орбиты цели с Земли. Вторую коррекцию аппарат проведет сам по данным навигационных съемок. Для этих коррекций аппарат будет иметь запас скорости около 300 м/с. Миссия аппарата будет завершена весной 2021 г., когда станция достигнет расстояния 50 а.е. от Солнца, или двумя годами позже на отметке 55 а.е., что связано с небольшой мощностью радиоизотопной батареи, в отличие от АМС серии "Вояджер".

Фото АМС-«Новые горизонты»