Планета Плутон — мир холода и мрака

Планета Плутон была открыта в 1930 году и до 2006 года считалась полноценной планетой Солнечной системы. Но на границе веков были открыты другие небесные тела, сравнимые с Плутоном по массе и размерам. Это стало поводом к понижению статуса Плутона до карликовой планеты, каких в тех местах немало. Однако это не делает эту планету, пусть и карликовую, менее интересной.

Как бы люди не классифицировали Плутон, он остаётся на своём месте, и это любопытный мир, во многом необычный, хотя и очень мало исследованный.

Интересные факты о Плутоне

С этой планетой связано немало интересных фактов:

• Название планеты придумала 11-летняя школьница из Оксфорда Венеция Берни. Она решила, что имя бога подземного царства подходит для планеты, настолько удалённой от Солнца. Это название подошло идеально, тем более, что первые буквы P и L обозначают и инициалы Персиваля Лоуэлла.
• С момента обнаружения Плутона в 1930 году он успел пройти только треть своего пути по орбите. Там сменился всего один сезон.
• Плутон хотя и считается теперь карликовой планетой, но он крупнейший в своём классе среди всех известных. Такая же планета Эрида чуть меньше – её диаметр 2326 км против плутоновских 2372 км.
• Плутон на треть состоит из водяного льда. Его поверхность покрыта льдом, а запасы воды на Плутоне втрое больше, чем на Земле, считая и все земные океаны.
• Плутон меньше многих крупных спутников других планет. Он почти вдвое меньше Луны и более чем в 5 раз её легче. Он меньше Ганимеда, Титана, Ио, Каллисто, Европы и Тритона.
• Орбита Плутона очень вытянута и не лежит в плоскости других планет.
• У Плутона был только один космический аппарат – зонд «Новые Горизонты» пролетел около него в 2015 году.
• У Плутона есть атмосфера, которая периодически почти исчезает, а иногда становится плотнее. Когда он ближе к Солнцу, метановый лёд начинает таять, а когда удаляется, метан снова конденсируется.
• У Плутона есть крупный спутник Харон, причём общий центр тяжести расположен за их пределами, поэтому оба они совершают обороты вокруг этого центра. Поэтому Плутон считается двойной планетой – это новый класс, так как других таких пока не известно.
• По традиции новые открытые химические элементы принято называть в честь новых планет. Элемент плутоний, открытый в 1941 году, был назван в честь Плутона.
• На Плутоне есть огромная равнина Спутника, заполненная льдом из азота, в котором плавают льдины и айсберги из водяного льда.
• Ледяные горы на Плутоне могут достигать высоты 5 км, так как там очень холодно и лёд очень прочный.

История открытия планеты Плутон

Эта история началась еще в 1840-е годы, когда самой последней известной планетой был Уран. Нестыковки в его расчётном движении и реальном заставили учёных предполагать, что дальше есть еще одна планета. В итоге, благодаря расчетам французского математика, был открыт Нептун, но и с его учётом отклонения всё-таки оставались. Тогда заподозрили, что есть еще одна, девятая планета, которая влияет на движение соседей.

С подачи Персиваля Лоуэлла, основателя обсерватории Лоуэлла, в 1906 году начались поиски загадочной «планеты X». Они продолжались, пока сам Лоуэлл не умер в 1916 году, но безуспешно, планету отыскать не удалось.

Что самое интересное, на двух фотопластинках 1915 года эта планета была снята, но её не смогли распознать. Мало того, в 1919 году на фотопластинках, сделанных в обсерватории Маунт-Вильсон, Плутон тоже попадал в кадр аж 4 раза, и его тоже не опознали.

Затем обсерватория Лоуэлла 10 лет вела судебные тяжбы с вдовой самого Лоуэлла – она хотела получить миллион долларов от обсерватории, которая якобы была наследством. Поэтому там было не до поисков планет.

Но в 1929 году поиски продолжились, и это дело поручили 23-летнему американцу Клайду Томбо, который недавно был принят в обсерваторию Лоуэлла.

Тот взялся за дело с энтузиазмом и целый год делал снимки каждой области неба с промежутком в несколько дней. Потом он просматривал их с помощью блинк-компаратора – прибора, который путём быстрого переключения фотографий позволяет заметить перемещение объектов.

Это подобие мультипликации из пары кадров и позволило сделать открытие. 18 февраля 1930 года Томбо обнаружил планету, а 13 марта об этом сообщили в Гарвардскую обсерваторию.

Орбита Плутона

Орбита Плутона не похожа на орбиты остальных планет Солнечной системы. Она имеет большой эксцентриситет – 0.2488, то есть её форма заметно эллиптическая. При этом Солнце находится не строго по центру этой орбиты, а несколько сдвинуто. Поэтому расстояние от Солнца до Плутона в ходе его движения по орбите сильно меняется – от 4.4 млрд км до 7.4 млрд. км, или от 29.7 а.е до 49.3 а.е. Полный оборот вокруг Солнца Плутон делает за 247.92 земных года – столько там длится один местный год.

Ближайшая к Солнцу точка орбиты – перигелий, почти вдвое ближе, чем самая удалённая – афелий. Мало того, в перигелии Плутон находится к Солнцу ближе, чем Нептун. Можно подумать, что орбиты этих двух планет пересекаются, но на самом деле это не так.

Орбита Плутона не лежит в плоскости орбит остальных планет. Её наклон составляет 17.14⁰. Поэтому, когда Плутон находится в перигелии и вблизи орбиты Нептуна, на самом деле он от нее выше на 10 а.е, что очень приличное расстояние.

Орбиты Плутона и Нептуна никогда не пересекаются и эти планеты находятся в орбитальном резонансе – за одно время Нептун делает 3 оборота, а Плутон – 2 оборота. Поэтому они сближаются всегда в одних и тех же точках, и расстояние между ними не бывает меньше 17 а.е. Когда Нептун и Плутон выстраиваются в одну линию с Солнцем, Плутон в это время находится в афелии, очень далеко. Весь цикл, когда всё начинается с того же места, у них занимает 495 лет.

Орбиты Плутона и Нептуна очень устойчивы и существуют в таком виде многие миллионы лет. Возможно, когда-то Плутон имел другую орбиту, но постепенно, под действием гравитации Нептуна и других планет, она стала такой, как сейчас, и не изменится еще очень долго. А вот если бы орбита Плутона лежала в одной плоскости с орбитами других планет, Нептун рано или поздно захватил бы его и сделал своим спутником.

Оборот вокруг оси Плутон делает за 6.387 земных суток, и вращается он в обратном направлении, как Венера. Ось наклонена на 120⁰, то есть гораздо сильнее, чем у Земли, поэтому времена года на Плутоне выражены гораздо сильнее. Сейчас у него северный полюс обращён к Солнцу и в северном полушарии весна, которая началась в 1987 году. Когда на Плутоне солнцестояние, четверть его поверхности оказывается постоянно освещенной и греется, а вся остальная часть находится в тени – там долгая ночь.

Размер и масса Плутона

Когда Плутон еще только открыли, ученые пытались вычислить его массу на основе его предполагаемого воздействия на Уран и Нептун. Тогда получалось, что новая планета должна быть в 6 раз крупнее Земли. Со временем эта оценка понижалась, сначала до размеров Земли, потом Марса. Считалось, что если бы Марс, имеющий диаметр в 6700 км, был на таком же расстоянии, как Плутон, то его яркость была бы тоже такой, а значит, эти планеты схожи по размерам. Так считалось до 1950 года.

В дальнейшем размеры Плутона уточнялись и становились всё меньше. По последним данным, полученным с зонда «Новые Горизонты», диаметр Плутона составляет 2376 км. Вся площадь поверхности этой планеты меньше, чем была у СССР, хотя и несколько больше, чем у одной России. По сравнению с Луной его размеры меньше на 40%.

По массе Плутон уступает многим крупным спутникам других планет. Он в 6 раз легче Луны, и в 480 раз легче Земли. Однако Плутон – крупнейший среди известных карликовых планет. Он в 14 раз тяжелее Цереры и в 2.5 раза её больше. Он даже немного больше Эриды, хотя на 25% её легче.

Состав и атмосфера Плутона

Плутон плохо исследован, так как находится очень далеко и имеет небольшой размер. Даже космический телескоп «Хаббл» способен различить на его диске только разнородные пятна. Поэтому основные данные получены благодаря зонду «Новые Горизонты», который побывал у этой карликовой планеты в 2015 году.

Плутон имеет очень контрастную поверхность – по этому показателю он впереди других тел Солнечной системы, кроме Япета, спутника Сатурна. Альбедо, или отражательная способность, на разных его участках меняется от 10 до 70%. Поэтому при вращении Плутона его яркость может меняться в пределах 0.3m.

Учёные полагают, что в центре Плутона имеется каменное ядро из силикатных пород. Оно окружено мантией из водяного льда разного типа, толщиной около 300 км. Если радиоактивный распад в ядре давал достаточно энергии, то эта мантия может быть и в жидком виде – тогда там возможно, в прошлом имелся подлёдный океан. Когда он замерзал и сжимался, поверхность приобрела характерный вид с грабенами и уступами, который наблюдается сейчас.

Атмосфера Плутона очень разреженная. Состоит она из газов, которые при удалении от Солнца замерзают и конденсируются на поверхности, а при приближении испаряются. В основном это азот, метан и угарный газ – монооксид углерода. Из них под влиянием солнечного излучения образуются и другие соединения – этан, ацетилен и прочие. Предполагается, что из-за этих соединений над Плутоном возникает дымка, поднимающаяся на высоту до 200 км от поверхности.

Несмотря на низкую плотность атмосферы, метан в её составе даёт парниковый эффект. Если на поверхности температура в среднем около -223 градусов по Цельсию, то с высотой она растёт на 3-15 градусов на километр высоты. В среднем атмосфера теплее поверхности на 40 градусов. Поэтому даже такая тонкая атмосфера хорошо сглаживает суточные колебания температуры, и она не меняется скачкообразно при наступлении дня или ночи.

Поверхность Плутона

На поверхности Плутона также много водяного льда, но он скрыт под льдами другого типа – замёрзшего азота, метана, монооксида углерода и других газов. Именно они способны оттаивать при приближении к Солнцу и образовывать атмосферу. Средняя температура на поверхности Плутона -223.15⁰C.

Самый примечательный объект, который известен на Плутоне сейчас – долина Спутника. Она представляет собой впадину размером более 1000 км, и по размеру занимает 5% всей площади планеты. Считается, что это древний ударный кратер, разрушившийся со временем.

Долина Спутника заполнена льдом из замёрзшего азота, а вокруг неё горы из водяного льда. Так как плотность водяного льда меньше плотности азотного, то его куски могут плавать по долине, подобно айсбергам. В азотном льде происходят процессы конвекции, и образуются борозды, в которых видно много мелких тёмных холмов. Это, видимо, и есть льдины из обычного водяного льда. Они могут плавать по всей долине. Конечно, плавание это очень медленное – смещение ледяных айсбергов происходит всего на несколько сантиметров в год.

Такая вот интересная вещь есть на Плутоне – море азотного льда, в котором плавают обычные айсберги и льдины. Кстати, водяной лёд при таких низких температурах, как на Плутоне, очень крепкий – там есть ледяные горы высотой до 5 км.

Также на Плутоне есть огромная светлая область размером примерно 1800х1500 км, в форме сердца. Это возвышенность, на которой расположены ледяные горы высотой до 3.5 км.

Спутники Плутона

У Плутона сейчас известно 5 спутников. Самый большой из них – Харон, который почти вдвое меньше самого Плутона. Самые большие из них, Гидра и Никта, представляют собой крупные астероиды неправильной формы, размером в несколько десятков километров. Более мелкие Кербер и Стикс в поперечнике имеют несколько километров.

Самый интересный спутник Плутона, конечно, Харон. Об его открытии сообщили 7 июля 1978 года. Диаметр Харона – 1212 км, немного больше половины диаметра Плутона, а масса его – 1/8 от массы Плутона. Так как массы отличаются не очень сильно, то общий центр масс у них находится за пределами поверхности. Поэтому в этой системе не происходит вращение Харона вокруг Плутона, а они оба вращаются вокруг общего центра. Конечно, расположен он гораздо ближе к Плутону, поэтому он совершает обороты меньшего радиуса.

Из-за того, что центр масс находится между Плутоном и Хароном, и они оба совершают обороты вокруг него, эту систему некоторые астрономы называют двойной планетой. Но официально такой классификации пока нет, хотя это довольно редкий тип объектов. Когда Плутон понизили в статусе до карликовой планеты, Харон такого же не получил, хотя тоже относится к довольно крупным телам. Так как он спутник Плутона, то и остался всего лишь спутником.

Максимальное удаление Харона от центра Плутона – 19596 км. При вращении они синхронизированы и повёрнуты друг к другу всегда одной стороной, как Луна к Земле, только оба. Так что на одной стороне Плутона Харон виден всегда и никогда не заходит, а на другой стороне никогда не виден.

На поверхности Харона, видимо, очень много водяного льда. Также предполагается, что там могут быть криогейзеры.

Классификация Плутона

С 1930 по 2006 годы Плутон считался полноценной планетой Солнечной системы. Но с 1992 года учёные начали открывать новые объекты пояса Койпера, которые по размерам вполне сравнимы с Плутоном. В 2005 году открыли Эриду, которая всего на несколько километров меньше Плутона, и её даже некоторые называли десятой планетой.

Так как открытых в поясе Койпера похожих планет стало слишком много, возник вопрос о пересмотре статуса Плутона. Требования к планетам стали такими:

1. Обращается вокруг Солнца по собственной орбите.
2. Имеет достаточную массу, чтобы принять сферическую форму.
3. Расчищает собственную орбиту от других тел, кроме собственных спутников.

Так как Плутон не в состоянии расчистить свою орбиту от множества других тел пояса Койпера, некоторые из которых сравнимы с ним по размера и по массе, то он не подходит под третье условие. Поэтому в 2006 году решением Международного астрономического союза Плутон был лишён статуса планеты и отнесён к карликовым планетам. Он пока остаётся крупнейшим в своём классе и возглавляет группу подобных тел, названных «плутоидами». Вместо названия он получил номер 134340 в каталоге малых планет.

Не все учёные и обычные люди согласились с таким понижением статуса Плутона. Возникли разногласия, велись дебаты. Особенно возмущались американцы, ведь это единственная планета, открытая американским астрономом.

В результате всего этого даже появилось понятие «оплутонить», то есть понизить в статусе.

Исследования Плутона

Из-за очень большого расстояния и небольших размеров Плутон очень сложно исследовать. На небе он имеет яркость почти в 14m? поэтому даже чтобы обнаружить его, нужен довольно серьёзный телескоп. Телескопические наблюдения с Земли практически бесполезны для изучения диска. Даже космический телескоп «Хаббл» различает на нём только крупные пятна разного цвета.

Когда в 1977 в полёт к планетам отправился «Вояджер-1», теоретически он мог пролететь рядом с Плутоном, но в приоритет поставили пролёт мимо Сатурна и Титана. Лишь в 2006 году стартовала миссия «Новые Горизонты», одним из пунктов назначения которого был Плутон. На борту его был пепел Клайда Томбо, открывшего эту планету – он умер в 1997 году.

Зонд «Новые Горизонты» пролетел мимо Плутона 14 июля 2015 года на расстоянии 12.5 тысяч километров. Конечно, его изучение началось еще на подлёте, с большого расстояния, за 5 месяцев до максимального сближения. Впервые были получены детальные снимки как Плутона, так и его спутника Харона. Также было получено множество других ценнейших научных данных.

Других миссий к Плутону пока не планируется.