PLUTONS (PLANĒTA): RAKSTUROJUMS, SASTĀVS, ORBĪTA, KUSTĪBA - ARTE - 2025

Plutons ir debess objekts, kuru šobrīd uzskata par punduru planētu, lai gan ilgu laiku tā bija vistālākā planēta Saules sistēmā. Starptautiskā astronomiskā savienība 2006. gadā nolēma iekļaut to jaunā kategorijā: punduru planētu kategorijā, jo Plutonam trūkst dažu prasību, lai tā būtu planēta.

Jāatzīmē, ka strīdi par Plutona dabu nav nekas jauns. Viss sākās, kad jaunais astronoms Klaids Tombaugh to atklāja 1930. gada 18. februārī.

1. attēls. Plutona attēls, kas 2015. gadā uzņemts ar zondi New Horizons. Avots: NASA, izmantojot Wikimedia Commons.

Astronomi domāja, ka varbūt ir planēta, kas atrodas tālāk nekā Neptūns, un, lai atrastu to, viņi sekoja tai pašai šīs atklāšanas shēmai. Izmantojot debess mehānikas likumus, viņi noteica Neptūna (un Urāna) orbītu, salīdzinot aprēķinus ar faktisko orbītu novērojumiem.

Pārkāpumus, ja tādi ir, izraisīja nezināma planēta ārpus Neptūna orbītas. Tas ir tieši tas, ko darīja Percival Lowell, Lowell observatorijas dibinātājs Arizonā un aizrautīgs inteliģences dzīves uz Marsa aizstāvis. Lowell atklāja šos pārkāpumus un, pateicoties viņiem, viņš aprēķināja nezināmās "planētas X" orbītu, kuras masu viņš novērtēja 7 reizes vairāk nekā Zemes masa.

2. attēls. Percival Lowell kreisajā pusē un Clyde Tombaugh ar savu teleskopu labajā pusē. Avots: Wikimedia Commons.

Dažus gadus pēc Lowell nāves Klaids Tombaugh jauno zvaigzni atrada, izmantojot pašizveidotu teleskopu, tikai planēta izrādījās mazāka, nekā gaidīts.

Jaunā planēta tika nosaukta pēc Plutona, romiešu dieva pazemes. Ļoti piemērots, jo pirmie divi burti atbilst Percival Lowell, atklājuma galvenā vadītāja, iniciāļiem.

Tomēr iespējamie pārkāpumi, ko Lowell atklāja, nebija nekas cits kā dažu nejaušu kļūdu rezultāts viņa aprēķinos.

Plutona īpašības

Plutons ir maza zvaigzne, tāpēc neatbilstības milzu Neptūna orbītā tās dēļ nevarēja būt. Sākotnēji tika domāts, ka Plutons būs Zemes izmērs, taču pamazām novērojumi noveda pie tā, ka tā masa tika pazemināta arvien vairāk.

Jaunākie Plutona masas aprēķini, kas iegūti no orbitālajiem datiem no tā un tā satelīta Šarona, norāda, ka Plutona-Šarona sistēmas masa ir 0,002 reizes lielāka par Zemes masu.

Tā tiešām ir pārāk maza, lai traucētu Neptūnu. Lielākā šīs masas daļa atbilst Plutonam, kas savukārt ir 12 reizes masīvāks par Šaronu. Tādējādi Plūtona blīvums ir novērtēts kā 2000 kg / m ³ , un to veido 65% iežu un 35% ledus.

Ļoti svarīga ledainā un neparastā Plutona īpašība ir ļoti elipsveida orbīta ap Sauli. Tas laiku pa laikam ved tuvāk Saulei nekā pats Neptūns, kā tas notika laika posmā no 1979. līdz 1999. gadam.

Šajā sanāksmē zvaigznes nekad nesaskrējās, jo to attiecīgo orbītu slīpums to neļāva un tāpēc, ka arī Plutons un Neptūns atrodas orbitālajā rezonansē. Tas nozīmē, ka viņu orbītas periodi ir saistīti savstarpējās gravitācijas ietekmes dēļ.

Plutons pauž vēl vienu pārsteigumu: tas izstaro rentgena starus, elektromagnētiskā spektra augstas enerģijas starojumu. Tas nebūtu pārsteidzoši, jo New Horizons zonde apstiprināja plānas atmosfēras klātbūtni Plutonā. Un, kad šajā plānā gāzu slānī esošās molekulas mijiedarbojas ar saules vēju, tās izstaro starojumu.

Bet Chandra rentgena teleskops atrada daudz lielāku izstarojumu, nekā gaidīts, kas pārsteidza ekspertus.

Plutona galveno fizisko īpašību kopsavilkums

-Masa: 1,25 x 10 ²² kg

-Radiuss: 1,185 km (mazāks nekā Mēness)

-Forma: noapaļota.

-Vidējais attālums līdz Saulei: 5900 miljoni km.

- Orbītas slīpums : 17 ° attiecībā pret ekliptiku.

- Temperatūra: -229,1 ºC.

-Smagums: 0,6 m / s ²

-Par magnētisko lauku: Nē.

-Atmosfēra: Jā, blāva.

-Blīvums: 2 g / cm ³

-Satellīti: 5 līdz šim zināmi.

-Gredzeni: Pagaidām nav.

Kāpēc Plutons nav planēta?

Iemesls tam, ka Plutons nav planēta, ir tāds, ka tas neatbilst Starptautiskās Astronomijas savienības kritērijiem, lai debess ķermeni uzskatītu par planētu. Šie kritēriji ir:

-Orbit ap zvaigzni vai tās paliekām.

- Pietiek masas, lai tās smagums ļautu tai iegūt vairāk vai mazāk sfērisku formu.

-Pietiekama apgaismojuma trūkums.

-Vai ir orbītas dominance, tas ir, ekskluzīva orbīta, kas netraucē citas planētas vadībai un ir brīva no mazākiem objektiem.

Un, lai arī Plutons atbilst pirmajām trim prasībām, kā mēs jau redzējām, tā orbīta traucē Neptūna sfēru. Tas nozīmē, ka Plutons, tā sakot, nav notīrījis savu orbītu. Un tā kā tai nav orbitālas dominēšanas, to nevar uzskatīt par planētu.

Papildus pundurplanētu kategorijai Starptautiskā astronomiskā savienība izveidoja vēl vienu: Saules sistēmas mazsvarīgus ķermeņus, kuros atrodamas komētas, asteroīdi un meteoroīdi.

Prasības būt pundurplanētai

Starptautiskā astronomiskā savienība arī rūpīgi definēja prasības, lai būtu pundurplanēta:

-Orbit ap zvaigzni.

- Pietiek masas, lai iegūtu sfērisku formu.

-Neizstarojiet savu gaismu.

-Nav skaidras orbītas.

Tātad vienīgā atšķirība starp planētām un punduru planētām ir pēdējā punktā: punduru planētām vienkārši nav “tīras” vai ekskluzīvas orbītas.

3. attēls. 5 līdz šim zināmās punduru planētas kopā ar to pavadoņiem. Attēla apakšā ir Zeme atsaucei. Avots: Wikimedia Commons.

Tulkošanas kustība

Plutona orbīta ir ļoti eliptiska un atrodas tik tālu no Saules, tai ir ļoti ilgs periods: 248 gadi, no kuriem 20 ir tuvāk Saulei nekā pats Neptūns.

4. attēls. Animācija, kas parāda ļoti eliptisku Plutona orbītu. Avots: Wikimedia Commons.

Plutona orbīta ir visiecienītākā no visiem attiecībā uz ekliptikas plakni: 17º, tāpēc, kad tā šķērso Neptūnu, planētas atrodas diezgan tālu viena no otras un starp tām nav sadursmes briesmu.

5. attēls. Krustojums starp Plutona un Neptūna orbītām, kā redzams, planētas atrodas diezgan tālu viena no otras, tāpēc nav sadursmes briesmu. Avots: Wikimedia Commons. CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1200703

Orbītas rezonanse, kas pastāv starp abām planētām, ir tāda, kas garantē to trajektoriju stabilitāti.

Plutona kustības dati

Šie dati īsi apraksta Plutona kustību:

-Mēriskais orbītas rādiuss: 39,5 AU * jeb 5,9 miljardi kilometru.

- Orbītas slīpums : 17 ° attiecībā pret ekliptikas plakni.

-Ekscentriskums: 0,244

- Vidējais orbītas ātrums : 4,7 km / s

- Pārcelšanas periods: 248 gadi un 197 dienas

- Rotācijas periods: aptuveni 6,5 dienas.

* Viena astronomiskā vienība (ĀS) ir 150 miljoni kilometru.

Kā un kad novērot Plutonu

Plutons ir pārāk tālu no Zemes, lai to varētu redzēt ar neapbruņotu aci, tas ir nedaudz vairāk par 0,1 loka sekundi. Tāpēc ir nepieciešams izmantot teleskopu, to darīs pat hobistu modeļi. Turklāt jaunākajos modeļos ir iekļautas programmējamas vadības ierīces, lai atrastu Plutonu.

Tomēr pat ar teleskopu Plutons tiks uzskatīts par mazu punktu tūkstošiem citu, tāpēc, lai to atšķirtu, vispirms ir jāzina, kur meklēt, un pēc tam jāseko tam vairākas naktis, kā to darīja Klaids Tombaugh. Plutons būs punkts, kas pārvietojas uz zvaigžņu fona.

Tā kā Plutona orbīta atrodas ārpus Zemes orbītas, labākais laiks to redzēt (taču jāprecizē, ka tas nav vienīgais) ir tad, kad tā atrodas opozīcijā, kas nozīmē, ka Zeme atrodas starp pundurplanētu un Sauli. .

Tas attiecas arī uz Marsu, Jupiteru, Saturnu, Urānu un Neptūnu, tā saucamajām augstākajām planētām. Vislabākie novērojumi tiek veikti, kad viņi ir opozīcijā, lai gan, protams, tie var būt redzami arī citreiz.

Lai uzzinātu planētu pretestību, ieteicams doties uz specializētām interneta vietnēm vai lejupielādēt viedtālruņiem astronomijas lietojumprogrammu. Tādā veidā novērojumus var pareizi plānot.

Plutona gadījumā no 2006. līdz 2023. gadam tas pārvietojas no Serpens Cauda zvaigznāja uz Strēlnieku.

Rotējoša kustība

Plutona rotācijas kustība. Avots: PlanetUser / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Plutonam ir rotācijas kustība ap savu asi, tāpat kā uz Zemes un citām planētām. Plutons 6 1/2 dienas apiet sevi, jo tā rotācijas ātrums ir lēnāks nekā Zemes.

Atrodoties tik tālu no Saules, kaut arī tas ir spilgtākais objekts Plutona debesīs, saules karalis izskatās kā punkts, kas ir nedaudz lielāks nekā pārējās zvaigznes.

Tāpēc dienas uz punduru planētas paiet tumsā, pat visskaidrākās, jo plānā atmosfēra spēj izkliedēt nedaudz gaismas.

6. attēls. Mākslinieks atveido Plutona apledojušo ainavu, kreisajā Neptūnā un labajā pusē tālā Saule izskatās kā liela mēroga zvaigzne. Pat dienas laikā planēta atrodas nepārtrauktā drūmumā. Avots: Wikimedia Commons.ESO / L. Calçada / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0).

No otras puses, tā rotācijas ass ir slīpa 120 ° attiecībā pret vertikāli, kas nozīmē, ka ziemeļpols atrodas zem horizontāles. Citiem vārdiem sakot, Plutons pagriežas uz savu pusi, tāpat kā Urāns.

Šis slīpums ir daudz lielāks nekā Zemes ass tikai 23,5 °, tāpēc Plutona sezonas ir ārkārtējas un ļoti garas, jo Saules orbītā ir nepieciešami nedaudz vairāk kā 248 gadi.

7. attēls. Salīdzinājums starp Zemes rotācijas asīm pa kreisi un Plutonu pa labi, slīpi par 120 ° attiecībā pret vertikāli. Avots: F. Zapata.

Daudzi zinātnieki uzskata, ka retrogrādas rotācijas, tāpat kā Venēras un Urāna gadījumā, vai arī tik slīpas rotācijas asis, tāpat kā Urāns un Plutons, notiek nejaušas ietekmes dēļ, ko izraisa citi lieli debess ķermeņi.

Ja tā, svarīgs jautājums, kas vēl jāatrisina, ir iemesls, kāpēc Plutona ass apstājās precīzi pie 120º, nevis pie citas vērtības.

Mēs zinām, ka Urāns to izdarīja 98º leņķī un Venēra 177º leņķī, bet Merkura, planētas, kas ir vistuvāk Saulei, ass ir pilnīgi vertikāla.

Attēlā parādīts planētu rotācijas ass slīpums, jo ass ir vertikāla, Merkurijā nav sezonu:

8. attēls. Rotācijas ass slīpums astoņās galvenajās Saules sistēmas planētās. Avots: NASA.

Sastāvs

Plutonu veido klintis un ledus, lai arī tie izskatās ļoti savādāk nekā Zemes, jo Plūdons ir auksts, par kuru nav pārliecības. Zinātnieki lēš, ka pundurplanētas temperatūra svārstās no -228ºC līdz -238ºC, bet zemākā novērotā temperatūra Antarktīdā ir -128ºC.

Protams, bieži sastopami ķīmiskie elementi. Uz Plutona virsmas ir:

-Metāns

-Slāpeklis

-Oglekļa monoksīds

Kad Plutona orbīta tuvina to Saulei, siltums iztvaiko ledu no šīm vielām, kuras kļūst par atmosfēras sastāvdaļu. Un, kad tas attālinās, tie sasalst atpakaļ uz virsmu.

Šīs periodiskās izmaiņas izraisa gaišu un tumšu zonu parādīšanos uz Plutona virsmas, kas laika gaitā mainās.

Plutonā ir ierasts atrast ziņkārīgas daļiņas ar nosaukumu “tholins” (vārdu, kuru tām piešķīris ievērojamais astronoms un popularizētājs Karls Sagans), kuras tiek radītas, kad saules ultravioletais starojums sašķeļ metāna molekulas un atdala slāpekļa molekulas. Reakcija starp iegūtajām molekulām veido sarežģītākas molekulas, kaut arī vairāk nesakārtotas.

Tholins neveidojas uz Zemes, bet tie ir sastopami objektos ārējā Saules sistēmā, piešķirot tiem rozā krāsu, piemēram, uz Titāna, Saturna satelīta un, protams, uz Plutona.

Iekšējā struktūra

Līdz šim viss norāda, ka Plutonam ir akmeņaina serde, ko veido silikāti un, iespējams, pārklāta ar ledusūdens slāni.

Planētu veidošanās teorija norāda, ka blīvākās daļiņas uzkrājas centrā, bet vieglākas, piemēram, ledus, paliek virs, konfigurējot mantiju, starpkārtu starp kodolu un virsmu.

Zem virsmas un virs sasalušās apvalka var būt šķidra ūdens slānis.

9. attēls. Plutona iekšējā struktūra. Avots: Wikimedia Commons. PlanetUser / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0).

Planētas interjers ir ļoti karsts radioaktīvo elementu klātbūtnes dēļ, kuru sabrukšana rada starojumu, kura daļa izplatās siltuma veidā.

Radioaktīvie elementi ir nestabili, tāpēc tie mēdz pārveidoties par citiem stabilākiem, nepārtraukti izstarojot daļiņas un gamma starojumu, līdz tiek sasniegta stabilitāte. Atkarībā no izotopiem noteikts daudzums radioaktīvo materiālu sadalās sekundes daļās vai ilgst miljoniem gadu.

ģeoloģija

Plutona aukstā virsma lielākoties ir saldēts slāpeklis ar metāna un oglekļa monoksīda pēdām. Šie divi pēdējie savienojumi nav vienveidīgi sadalīti uz punduru planētas virsmas.

Attēlos redzami gaiši un tumši laukumi, kā arī krāsu variācijas, kas liecina par dažādu veidojumu esamību un dažu ķīmisku savienojumu pārsvaru noteiktās vietās.

Neskatoties uz to, ka ļoti maz saules gaismas sasniedz sauli, ar ultravioleto starojumu pietiek, lai plānā atmosfērā izraisītu ķīmiskas reakcijas. Šādi iegūtie savienojumi sajaucas ar lietus un sniegu, kas nokrīt uz virsmas, piešķirot tai krāsas starp dzeltenu un rozā krāsu, kādu Plutons redz ar teleskopiem.

Gandrīz viss, kas ir zināms par Plutona ģeoloģiju, ir saistīts ar New Horizons zondes apkopotajiem datiem. Pateicoties viņiem, zinātnieki tagad zina, ka Plutona ģeoloģija ir pārsteidzoši daudzveidīga:

-Sejas līdzenumi

-Ledāji

-Saldēta ūdens milti

-Daži krāteri

- Pierādījumi par kriovolkanismu, vulkāni, kas raisa ūdeni, amonjaks un metāns, atšķirībā no sauszemes vulkāniem, kas raisa lavu.

Plutona satelīti

Plutonam ir vairāki dabiskie pavadoņi, no kuriem lielākais ir Čarons.

Kādu laiku astronomi uzskatīja, ka Plutons ir daudz lielāks nekā tas patiesībā ir, jo Šarons riņķo tik tuvu un gandrīz riņķveidīgi. Tāpēc astronomi sākumā tos nevarēja atšķirt.

10. attēls. Plutons labajā pusē un tā galvenais satelīts Šarons. Avots: Wikimedia Commons.

1978. gadā astronoms Džeimss Kristijs ar fotogrāfijām atklāja Šaronu. Tas ir uz pusi mazāks par Plutonu, un tā nosaukums cēlies arī no grieķu mitoloģijas: Šarons bija prāmnieks, kurš transportēja dvēseles uz pazemes, Plutona vai Hādes valstību.

Vēlāk, 2005. gadā, pateicoties Habla kosmiskajam teleskopam, tika atrasti divi mazie pavadoņi - Hydra un Nix. Un tad attiecīgi 2011. un 2012. gadā parādījās Cerberus un Styx, visiem ar mitoloģiskiem nosaukumiem.

Šiem satelītiem ir apļveida orbītas ap Plutonu, un tos var uztvert no Kuipera jostas.

Plutons un Šarons veido ļoti interesantu sistēmu, kurā masas centrs jeb masas centrs atrodas ārpus lielāka objekta. Vēl viens ārkārtējs piemērs ir Sun-Jupitera sistēma.

Abas ir arī sinhronā rotācijā viena ar otru, kas nozīmē, ka vienmēr tiek parādīta viena un tā pati seja. Tātad Šarona orbitālais periods ir aptuveni 6,5 dienas, kas ir tāds pats kā Plutonam. Un tas ir arī laiks, kas nepieciešams, lai Šarons veiktu vienu apgriezienu ap savu asi.

11. attēls. Plutona un tā satelīta Šarona sinhronā rotācija. Avots: Wikimedia Commons. Tomruens / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0).

Daudzi astronomi uzskata, ka šie ir labi iemesli uzskatīt pāri par dubultu planētu. Šādas dubultās sistēmas nav retums Visuma objektos, starp zvaigznēm ir ierasts atrast bināras sistēmas.

Pat ir ierosināts, ka Zeme un Mēness tiek uzskatītas arī par binārajām planētām.

Vēl viena Charon interese ir tā, ka tajā var būt šķidrs ūdens, kas caur plaisām nonāk virsmā un veido geizerus, kas tūlīt sasalst.

Vai Plutonam ir gredzeni?

Tas ir labs jautājums, jo Plutons galu galā atrodas Saules sistēmas malā un savulaik tika uzskatīts par planētu. Un visām ārējām planētām ir gredzeni.

Principā, tā kā Plutonam ir 2 mēneši, kas ir pietiekami mazi un ar nelielu smaguma pakāpi, triecieni pret tiem varētu pietiekami pacelt un izkliedēt materiālu, lai uzkrātu pundurplanētas orbītā, veidojot gredzenus.

Tomēr NASA New Horizons misijas dati liecina, ka Plutonam šobrīd nav gredzenu.

Bet gredzenu sistēmas ir pagaidu struktūras, vismaz astronomiskajā laikā. Pašlaik pieejamā informācija par milzu planētu gredzenu sistēmām atklāj, ka to veidošanās ir salīdzinoši nesena un tiklīdz tās veidojas, tās var pazust un otrādi.

Misijas uz Plutonu

New Horizons ir NASA misija izpētīt Plutonu, tā satelītus un citus objektus Kuipera jostā - reģionā, kas ieskauj Sauli rādiusā no 30 līdz 55 astronomijas vienībām.

Plutons un Šarons ir vieni no lielākajiem objektiem šajā reģionā, kas satur arī citus, piemēram, komētas un asteroīdus, tā sauktos mazos Saules sistēmas ķermeņus.

Ātrs zonde New Horizons 2006. gadā tika nocelts no Kanaveralas raga un 2015. gadā sasniedza Plutonu. Tas ieguva daudzus attēlus, kas parādīja vēl neredzētas pundurplanētas un tās pavadoņu iezīmes, kā arī magnētiskā lauka mērījumus, spektrometriju un daudz ko citu.

New Horizons šodien turpina sūtīt informāciju un tagad atrodas aptuveni 46 ĀS attālumā no Zemes, Kuipera jostas vidū.

2019. gadā viņš izpētīja objektu ar nosaukumu Arrokoth (Ultima Thule), un tagad ir sagaidāms, ka viņš drīz veiks paralaksi mērījumus un no zemes nosūtīs zvaigžņu attēlus no pavisam cita skatu punkta, kas kalpos kā navigācijas ceļvedis.

Paredzams, ka arī New Horizons turpinās sūtīt informāciju vismaz līdz 2030. gadam.

Atsauces

1. Lew, K. 2010. Kosmoss: punduru planēta Plutons. Maršals Kavendišs.
2. POT. Saules sistēmas izpēte: Plutons, punduru planēta. Atgūts no: solarsystem.nasa.gov.
3. Plutona mājas. Ekspedīcija uz atklāšanu. Atgūts no: www.plutorules.
4. Pauels, M. Ar neapbruņotu aci planētas nakts debesīs (un kā tās identificēt). Atgūts no: nakedeyeplanets.com
5. Sēklas, M. 2011.Saules sistēma. Septītais izdevums. Cengage mācīšanās.
6. Wikipedia. Plutona ģeoloģija. Atgūts no: en.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Plutons (planēta). Atgūts no: es.wikipedia.org.
8. Zahumensky, C. Viņi atklāj, ka Plutons izstaro rentgena starus. Atgūts no: es.gizmodo.com.