Затерянный мир: Плутон и Харон
Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы!
Исследование Солнечной Системы - Плутон и Харон
 Плутон и Харон
Затерянный мир Плутона
Плутон и Харон
Из истории исследований

Затерянный мир

    Существование Плутона теоретически предсказал американский астроном Персиваль Ловелл в 1915 году. Открыл Клайд Томбо в 1930 г. После открытия Плутона ученые применили косвенные методы при изучении планеты. Так, если Марс условно перенести на расстояние Плутона, то он будет освещен Солнцем в 625 раз слабее. Кроме того, из-за удаления от Земли он будет светить нам еще в 1600 раз слабее. В результате яркость Марса уменьшится на 15 звездных величин, т.е. станет такой же, как у Плутона. Следовательно, по размерам Плутон сравним с Марсом, а если его альбедо (отражательная способность) меньше, чем у Марса, - то и с Землей.
    Поэтому в течение 40 лет Плутон считали по размерам и массе равным Земле, в крайнем случае - Марсу. Но вот в апреле 1965 г. Плутон проходил вблизи звезды 15-й величины, причем так близко, что, если бы его диаметр превышал 5500 км, он бы полностью заслонил собой эту звезду. На самом же деле звезда закрыта не была. Это означало, что диаметр Плутона меньше 5500 км.

    Новые спутники Плутона
    Иногда планета из нашей солнечной системы проходит перед яркой звездой. Так как звезды и планеты занимают очень мало места на небе, такие явления достаточно редки. Однако Плутон и его большой спутник Харон прошли перед сравнительно яркой тройной звездной системой, известной как P126. Наблюдая ослабление блеска звезды P126 A, это явление можно было использовать для исследования сравнительно мало изученной атмосферы Плутона.
ЗАТЕРЯННЫЙ МИР

    Еще в 50—60-х годах нашего столетия было установлено, что блеск самой далекой планеты Солнечной системы периодически изменяется. Измерения показали, что период изменений блеска составляет 6 сут 9 ч 17 мин. Такое значение было принято в качестве периода вращения Плутона, но это был не только период вращения самого Плутона. Плутон - слабый объект, но имеется довольно много его «хороших» фотографий, на которых Плутон выглядит бесформенным расплывчатым пятнышком. Фотографии эти публиковались в научных изданиях, лежали в шкафах и на столах ученых. И, как это иногда случается, вместе с фотографиями на столах лежало будущее открытие. Стоило только присмотреться: снимки планеты выглядели слегка вытянутым пятнышком, ориентированным по-разному. К сожалению, до 1978 г. никто на это не обращал внимания. Никто не предполагал, что за вытянутостью пятна скрывается тесная двойная планета! Оба тела имеют близкие размеры, поэтому правильнее говорить именно о двойной планете или системе из двух спутников, а не о планете и спутнике. Харон постоянно обращен к Плутону одной стороной, как и Луна к Земле. Но идеальность этой синхронно движущейся пары заключается в том, что и Плутон всегда повернут к Харону одним и тем же полушарием. Другими словами, периоды вращений обоих тел вокруг своих осей и орбитальный период Харона совпадают, он равен 6,4 суток.
    Спутник Плутона, так велик и так близок к планете, что разделить их удалось только методами интерферометрии. Период 6,387 сут оказался периодом взаимного обращения компонентов (или периодом их вращения вокруг общего барицентра - центра масс).
    Новый этап в исследованиях Плутона начался в 1978 г., когда астроном Джеймс Кристи на Морской обсерватории в том же Флагстаффе с помощью полутораметрового рефлектора обнаружил у него неяркий спутник, получивший имя Харон (согласно древнегреческой мифологии, так звали перевозчика, переправлявшего души умерших через реки подземного царства). По периоду обращения спутника вокруг планеты астрономы вычислили массу Плутона - 1,3*1022 кг, что составляет примерно 1/500 массы Земли и 1/6 массы Луны. Исходя из оценок массы планеты, по значению периода удалось найти расстояние между Плутоном и Хароном. В космических масштабах оно оказалось неправдоподобно малым — всего 18—20 тыс. км.
    Оставалось определить точные размеры Плутона и Харона. И тут ученым необычайно повезло. Орбита Харона расположена таким образом, что раз в 124 года (половина периода обращения Плутона вокруг Солнца) для земных наблюдателей наступает пятилетний период, когда через каждые 6,4 суток Харон проходит перед диском Плутона и с таким же интервалом (но на 3,2 суток раньше или позже) скрывается за планетой. Очередная серия таких прохождений и покрытий пришлась на 1985-90 гг. Наблюдения этих явлений позволили точно установить диаметры Плутона (2290 км) и Харона (1186 км). Независимое определение размеров Плутона было выполнено по наблюдениям покрытия им звезды 9 июня 1988 г. Была рассчитана средняя плотность обоих тел - 1800 кг/м3. Это меньше плотности скальных пород, но больше плотности льда. По-видимому, Плутон состоит и из того, и из другого (Плутон состоит на 70% из смеси горных пород и камня и на 30% из замерзшей воды).
    Таким образом, Плутон является самой маленькой планетой среди больших планет. Кроме того, он (а не Земля) обладает самым массивным спутником (по отношению масс спутник/планета). Харон 1/8-1/10 массы Плутона. Еще в 1976 г. Дейл Крукшенк и его коллеги из университета штата Гавайи (США) обнаружили у Плутона разреженную атмосферу, состоящую из метана (CH4). Дальнейшие исследования подтвердили их открытие. Давление этой атмосферы у поверхности планеты в 7 тыс. раз меньше атмосферного давления у поверхности Земли.
    Поверхность Плутона покрыта метановым льдом и поэтому имеет сероватый оттенок в отличие от красноватого Харона, на котором преобладают обычные скальные породы и водяной лед.

Плутон и Харон
Это самый четкий к настоящему моменту снимок Плутона, и Харона. Снимок сделан 21 февраля 1994 ("Хаббл"), когда планета находилась на расстоянии 4.4 млрд. км от Земли, что примерно в 30 раз больше радиуса земной орбиты. По данным телескопа Хаббл была создана примерная карта Плутона.
ЗАТЕРЯННЫЙ МИР
Снимки Плутона и его спутников, сделанные телес-копом Хаббла 15 февраля 2006 года. Новые изобра-жения системы Плутона в разных спектральных диапазонах показали, что спутники планеты имеют практически одинаковый цвет и отражают солнечный свет с одинаковыми интенсивностями.
Плутон и два новых спутника

    В течение нескольких лет до и после прохождения перигелия Плутон бывает ближе к Солнцу, чем Нептун. Этот период можно считать "летом" для Плутона. Все же температура у поверхности планеты в это время составляет (по разным оценкам) от 45 до 67 К (от -228 до -206 °С). В последний раз Плутон прошел свой перигелий 9 сентября 1989 г. Через 124 года, когда он будет в афелии, приток солнечного тепла уменьшится втрое и температура упадет до 32-50 К.
    В 1995 г. американские ученые с помощью специальной аппаратуры, смонтированной на орбитальном Хаббловском космическом телескопе, сфотографировали всю поверхность Плутона и составили его карту. Северный полюс планеты покрыт шапкой из замерзших газов. В других областях светлые и темные районы перемежаются яркими вытянутыми полосами. Предполагается, что это связано с отложениями инея: древнейшим из них, успевшим разложиться под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца, соответствует более темная окраска, а более свежим - светлая.
    Орбиты Плутона и Нептуна лежат в разных плоскостях, так что они не пересекаются, как можно подумать, глядя на схему Солнечной системы, где все орбиты спроецированы на плоскость эклиптики. Более того, поскольку периоды обращения Нептуна и Плутона относятся как 2:3, жвижение этих планет происходит, как принято говорить, в резонансе, причем расстояние между ними не бывает меньше 18 а.е. Даже Уран подходит порой ближе к Плутону, чем Нептун: он может оказаться в 14 а.е. от самой далекой планеты.
    В 1936 г. английский астроном Реймонд Литлтон высказал гипотезу, согласно которой Плутон в прошлом был спутником Нептуна. Но убедительно обосновать ее пока не удалось. Плутон и Харон - далекий, затерянный мир, живущий своей жизнью. Испаряется метановый лед, поддерживая редкую атмосферу планеты. Газы увлекают в атмосферу мельчайшие льдинки, создавая дымку из аэрозолей. Падают на Плутон метеориты. Проносятся мимо кометы. На фоне знакомых нам созвездий тускло светит Харон...
    В 2005 году космический телескоп им. Хаббла надежно зарегистрировал присутствие еще двух компонентов системы Плутона. Они получили временные обозначения S/2005 P1 и S/2005 P2 и стали кандидатами в спутники Плутона. Кандидаты движутся против часовой стрелки на расстоянии 44 тысяч км от Плутона. Они видны на этих глубоких снимках космического телескопа, которые были получены с разницей в три дня. Эти маленькие спутники были также обнаружены и на снимках космического телескопа в 2002 году, а в феврале следующего года (2006) планируется провести наблюдения, чтобы подтвердить это открытие. По сравнению с размерами Плутона и Харона - 2300 км и 1300 км соответственно - предположительно спутники в поперечнике составляют от 60 до 200 км. Орбиты спутников лежат внутри пояса Койпера - области за орбитой Нептуна, в которой система Плутона является первой известной четырехкратной системой.
    Два спутника Плутона, открытых в 2005 году, возникли одновременно с Хароном, самым крупным спутником планеты, во время масштабного космического столкновения. Группа астрономов, заявивших в ноябре об открытии, потратила полгода на проверку своих выводов и теперь опубликовала свою работу с официальным подтверждением, а заодно и новую гипотезу о происхождении удаленных небесных тел. Робин Канап (Robin Canup) из американского Юго-Западного исследовательского института (South-west Research Institute) выполнил компьютерное моделирование рождения Харона - спутника Плутона. Пара Плутон-Харон уникальна в нашей Солнечной системе, потому что диаметр Харона - это примерно половина размера планеты, вокруг которой он движется, тогда как поперечники большинства лун составляют только несколько процентов от размеров их планет. Ранее астрономы успешно моделировали на компьютере, как столкновение молодой Земли и тела размером с Марс породило Луну (что подтверждено точными рассчетами и анализом лунного грунта). В отношении системы Плутон-Харона была выдвинута аналогичная версия, исследователи считают, что гравитация Плутона, возможно, захватила "беспризорный" объект из пояса Койпера.
    Мистер Канап создал компьютерную модель, которая впервые продемонстрировала, что теория ударного образования Харона - очень вероятна. Результаты показывают, что удар объекта, имеющего размеры между 1,6 и 2 тысячами километров, летящего на скорости приблизительно один километр в секунду мог породить луну Плутона - Харон. Вероятно, удар создал диск из обломков вокруг Плутона, из которого Харон позже и "склеился". Астрономы смогли вычислить, что плотность Харона составляет 1,71 от плотности воды, то есть он представляет собой каменно-ледяное тело. В пользу версии о катаклизме свидетельствуют согласованные траектории и близкая плотность спутников. Известно, что все три тела обращаются в одной плоскости по круговым орбитам, причем, пока Харон совершает один оборот, второй спутник успевает совершить в точности два, а третий - три. Ученые не исключают, что в той же плоскости находится кольцо космического мусора - мелких обломков, оставшихся после древнего катаклизма. Проверить это не представляется пока возможным - с Земли или из околоземного пространства трудноразличимы даже сами Плутон и Харон, и тем более - новые спутники, диаметр которых (в зависимости от альбедо) составляет не менее 46-61 километров и не более 137-167 км. Спутники Плутона S/2005P1 и S/2005P2 обращаются на расстоянии 64700 км (+/- 850 км) и 49400 км (+/- 600 км) от планеты соответственно. Период обращения Р1 составляет около 38 суток, Р2 - около 25 суток. Орбиты Р1 и Р2, вероятно, находятся в резонансе с орбитой Харона. Наблюдения показали, что в пределах орбит трех уже открытых спутников других спутников, вплоть до яркости, в 40 раз меньшей, чем у Р1 и Р2, нет. Это означает, во-первых, что система Плутона чрезвычайно компактна, и, во-вторых, довольно "пуста" - других сколь-нибудь крупных спутников у Плутона нет.

Снимок Плутона с синим и красным светофильтром (2.03.2006). Телескоп Hubble, камера ACS/HRC. Ученым видится вполне вероятным существование вокруг Плутона колец из выброшенного при столкновении материала. Если такое кольцо будет обнаружено вокруг Плутона или другого тела пояса Койпера, это станет принципиальным открытием - до сих пор ученым не было известно ни одного кольца вокруг твердого небесного тела.
ЗАТЕРЯННЫЙ МИР

    По этой же причине Плутон и родственные ему тела известны сравнительно недавно - планета была открыта в 1930-м, а ее главный спутник - в 1978 году. Помимо системы Плутона, астрономы за последние десятилетия обнаружили семейство "транснептуновых" объектов, образующих вместе с ней пояс Койпера. Авторы открытия предполагают, что там могут быть сосредоточены и другие "кратные" системы астероидов (или планетоидов) - по крайней мере, у объекта 2003 EL61 уже обнаружена пара спутников. Согласно современным оценкам, как минимум, 20% объектов пояса Койпера имеют спутники. Вероятно, у многих из них таких спутников несколько. Число объектов пояса Койпера грубо оценивается сейчас в 40 тыс., однако факт ударного происхождения спутников Плутона способен привести к существенному пересмотру частоты столкновений, а, следовательно, и количества небесных тел. С учетом других странных особенностей объектов пояса Койпера следует ожидать появления самых неожиданных гипотез.
    Новые изображения системы Плутона в разных спектральных диапазонах показали, что спутники планеты имеют практически одинаковый цвет и отражают солнечный свет с одинаковыми интенсивностями на различных длинах волн видимого спектра (наблюдения проводились с синим и красно-зеленым фильтрами). Все три спутника Плутона (Харон, S/2005 P1 и S/2005 P2) также имеют общую орбитальную плоскость. Всё это подтверждает высказанное ранее предположение о том, что все спутники образовались одновременно вследствие ударного процесса. Более того - стало возможным высказать предположения о вероятном характере поверхности новых малых спутников Плутона, открытых в прошедшем 2005 г. Поскольку Харон покрыт водяным льдом, а спектральные характеристики всех трех спутников очень близки друг к другу, скорее всего, все они покрыты обычным льдом. Интересно, что подобные спутникам Плутона спектральные свойства отличают и спутник Земли Луну. Сам Плутон не похож ни на один из своих спутников и отличается характерным красноватым оттенком, обусловленным, очевидно, присутствием метанового льда на его поверхности.


Характеристики

    Среднее расстояние от Солнца равно 39,23 а.е. У Плутона самый большой среди планет Солнечной системы эксцентриситет: е = 0,244. Таким образом, Плутон имеет самую вытянутую орбиту. Наиболее близкая к Солнцу точка орбиты находится на расстоянии 4447 млн. км от Солнца, а наиболее удаленная – на расстоянии 7392 млн. км. С 1979 по 1999 год Плутон находился ближе к Солнцу, чем Нептун, поэтому в тот период он был восьмой, а не девятой планетой. Средняя скорость движения Плутона по орбите: 4,8 км/с, наклонение плоскости орбиты к плоскости эклиптики 17,2°. Со времени открытия в 1930 году он не закончил еще и половины полного оборота. Период вращения вокруг оси равен 6,39 суток (153,29 часов). Наклон экватора к плоскости орбиты 122,5°. Ускорение свободного падения g = 0,07g = 0,78 м/с2. Планета, по-видимому, состоит из льда, перемешанного со скалистыми породами. Альбедо Плутона 0,3. У Плутона имеется разреженная атмосфера, в которой определяются метан, аргон, неон (по некоторым данным атмосфера - из азота с окисью углерода и метана). Орбита Плутона сильно вытянута: планета в настоящее время удаляется от Солнца. При этом атмосфера Плутона скоро застынет и выпадет на ее поверхность в виде снега (твердого метана). Только через двести лет Плутон снова окажется на наименьшем расстоянии от Солнца, и его атмосферу снова можно будет исследовать.

Новые спутники Плутона S/2005 P1 и S/2005 P2
ЗАТЕРЯННЫЙ МИР

    Поскольку Плутон такой маленький и с малой плотностью некоторое время его хотели даже разжаловать из рядов планет Солнечной системы, но международный астрономический союз (МАС) выступил с заявлением, что статус Плутона как планеты менять не будут. Плутон меньше чем такие семь спутников планет Солнечной системы, как Луна, Ио, Европа, Ганимед, Каллисто, Титан и Тритон. Плутон - единственая планета, не посещенная ни одним космическим кораблем. Даже космический телескоп Хаббл способен разрешить только самые крупные особенности на ее поверхности.

  Затерянный мир Плутона   
 
Перевозка автомобилей в сетках http://tyagachoff.ru/zhd-setka.
2005 - , Проект "Исследование Солнечной системы"
Открыт 15.12.2005, E-mail: lobandrey@yandex.ru