Карликовая планета Плутон

Плутон — самая большая карликовая планета в Солнечной системе. Еще недавно этот далекий и загадочный мир считался 9 большой планетой наряду с Юпитером, Марсом, Сатурном и нашей Землей. Но в 2006 году астрономы лишили Плутон этого звания и записали его в новый класс объектов — карликовые планеты.

Плутон находится в поясе Койпера, области пространства, лежащей за орбитой Нептуна. Эта область населена тысячами ледяных и каменистых тел диаметром свыше 100 километров и, вероятно, сотнями миллиардов комет. На сегодняшний день Плутон — крупнейший известный объект пояса Койпера.

Астрономы подозревали существование неизвестной планеты за орбитой Нептуна со второй половины XIX века. Чтобы обнаружить новую планету, вначале нужно было рассчитать ее положение на небе. Для этого в распоряжении ученых были лишь небольшие отклонения в движении Урана и Нептуна и математика. Огромный вклад в этом направлении внес Персиваль Лоуэлл (Percival Lowell), американский бизнесмен и астроном. В период с 1905 по 1915 год он нашел участки неба, где могла быть неизвестная планета. В 1906 году сотрудники Лоуэлловской обсерватории провели ее первые (безуспешные) поиски.

Плутон открыл астроном Клайд Томбо в 1930 году на обсерватории, которую построил на свои средства Персиваль Лоуэлл. (Сам Лоуэлл умер в 1915 году.) Томбо целенаправленно искал планету на протяжении почти года, каждый день просматривая фотографии участков звездного неба. Наконец он нашел искомую планету. Она выглядела очень тусклой звездочкой, которая перемещалась на фоне других звезд.

Плутон назвали в честь бога подземного царства Аида (он же Плутон в римской мифологии). Название предложила 11-летняя девочка из Англии по имени Венеция Берни. Имя оказалось чрезвычайно удачным, так как Плутон находился очень далеко от Солнца, на границе вечного мрака.

Плутон: краткое описание

• Плутон — крошечный мир, состоящий в основном изо льда. Диаметр Плутона равен 2376 км, что соответствует расстоянию от Москвы до Омска.
• Расстояние от Солнца до Плутона составляет в среднем 5,8 миллиарда километров. Эта карликовая планета находится в 40 раз дальше от Солнца, чем Земля.
• Год на Плутоне длится 248 земных лет. Именно столько времени нужно планете, чтобы совершить один оборот вокруг Солнца.
• Сутки на Плутоне длятся 6,4 земных суток — почти целую неделю!
• У Плутона есть очень разреженная атмосфера. Она состоит из азота, метана и угарного газа. Когда Плутон, двигаясь по своей вытянутой орбите, отдаляется от Солнца, атмосфера почти полностью вымерзает, выпадая на поверхность в виде инея.
• У Плутона обнаружено 5 спутников. Самый крупный, Харон, всего лишь вдвое меньше Плутона по размерам. Поэтому систему Плутон-Харон часто называют двойной планетой.
• На поверхности Плутона существует обширные ледяные равнины, почти полностью лишенные кратеров. (Например, равнина Спутника.) По-видимому возраст этих равнин всего лишь около 100 миллионов лет. Это говорит о том, что на Плутоне идут тектонические процессы.
• За все время только один рукотворный аппарат посетил Плутон — зонд НАСА «Новые горизонты». Это произошло летом 2015 года.

Как выглядит Плутон?

Из-за того, что Плутон находится очень далеко от Земли, астрономы долгое время не могли сказать ничего определенного относительно его природы. Они могли лишь оценить размеры и массу новой планеты, но эти оценки были очень ненадежны. Данных о том, из чего состоит Плутон, не было вообще. Только начиная с конца 70-х годов XX века, после открытия спутника Харона, наблюдатели смогли пролить свет на строение этого мира. Полное представление мы получили относительно недавно, в 2015 году, когда мимо Плутона пролетел зонд НАСА «Новые горизонты».

На фотографиях, полученных зондом, поверхность Плутона выглядит исключительно интересно. Наблюдается большое разнообразие ландшафтов: горы высотой до 3,5 км и целые горные хребты, кратеры и ледяные равнины. Большая часть поверхности покрыто льдом, который состоит из метана и азота. Азотный лед придает поверхности планеты характерный красноватый оттенок. Интересно, что ни метановый лед, ни азотный не являются достаточно крепкими, чтобы сформировать горы километровой высоты. Астрономы предполагают, что горы состоят из обычного водяного льда.

Физические характеристики Плутона

Диаметр Плутона

Размеры Плутона измерены с точностью до 3 километров. Диаметр планеты равен 2376 ± 3 км. Это гораздо меньше поперечника любой из планет Солнечной системы, включая Меркурий, и существенно меньше диаметра Луны!

Плутон более чем 5 раз меньше Земли. Согласитесь, довольно трудно называть большой планетой такое компактное тело.

Масса Плутона

Астрономы начала XX века прогнозировали, что планета за орбитой Нептуна должна иметь массу больше массы Земли. Когда открыли Плутон, оказалось, что он слишком тусклый для такой большой планеты. В период с 1930 по 1978 годы оценка массы Плутона постепенно уменьшалась от 1 массы Земли, до 1/10 массы нашей планеты (как у Марса).

В 1978 году был открыт спутник Плутона, что сразу же позволило точно определить массу планеты. Оказалось, что Плутон почти в 5 раз легче Луны и в 400 раз легче Земли!

Объем Плутона

Объем карликовой планеты составляет 7 000 000 000 км³, то есть 7 миллиардов кубических километров. Это примерно в 155 раз меньше, чем объем нашей планеты. Значит, внутри Земли поместилось бы целых 155 Плутонов!

Из чего состоит Плутон?

Если мы возьмем массу планеты и поделим на ее объем, то получим среднюю плотность. Средняя плотность может в общих чертах рассказать, из чего состоит планета. Так, плотность Меркурия и Земли свыше 5 г/см³. Это говорит о том, что в составе этих планет преобладают металлы и каменная порода. Плотность Юпитера и Сатурна всего лишь около 1 г/см³ — это газовые гиганты.

Средняя плотность Плутона 1,86 грамм на кубический сантиметр. Это промежуточное значение между газовыми планетами типа Юпитера и скалистыми планетами типа Земли. В составе Плутона большую роль играют различные льды.

Внутреннее строение и структура Плутона

Предполагается, что от 30 до 50% массы Плутона составляют льды. Мантия состоит из водяного льда, а кора и поверхность сложены более экзотическими льдами из азота, угарного газа и метана. Оставшиеся 50 — 70% массы планеты сосредоточены в ее ядре и представлена каменистыми породами. Диаметр ядра составляет примерно 1700 км. Возможно, что под ледяной поверхностью Плутона находится целый океан жидкой воды, который подогревается распадом радиоактивных веществ в недрах карликовой планеты.

Химический состав

Плутон, по всей видимости на 70% состоит из горных пород (камни, базальты), и на 30% из воды.

Магнитное поле

Станция «Новые горизонты» во время пролета мимо Плутона пыталась обнаружить у планеты магнитное поле, но безуспешно. Небольшой размер карликовой планеты и медленное вращение вокруг собственной оси указывают на то, что такого поля, возможно, и нет.

Состав атмосферы

Плутон обладает атмосферой, на 99% состоящей из азота. Оставшийся 1% приходится на долю метана, угарного газа и различных углеводородов (ацетилен, циан и др.) Давление на поверхности равно всего лишь 1 Паскалю. Это в 100000 раз меньше, чем давление на поверхности Земли! Тем не менее в атмосфере Плутона образуется дымка, которая прослеживается до высоты 200-300 км. (См. статью Атмосфера Плутона.)

Орбита Плутона

Плутон движется вокруг Солнца орбите, не похожей на орбиты больших планет Солнечной системы. Все крупные планеты вращаются вокруг Солнца примерно в одной плоскости (плоскости эклиптики), а орбита Плутона наклонена к ней на 17°. Кроме того, орбита Плутона вытянута: она больше напоминает по форме овал, чем круг.

Из-за вытянутости, или как говорят астрономы, высокоэллиптичности орбиты, Плутон удаляется от Солнца на 49 астрономических единиц (1 а. е. — среднее расстояние от Земли до Солнца, примерно 150 млн км), а затем приближается до 30 а. е. Из-за этого карликовая планета иногда становится ближе к Солнцу, чем Нептун. Это событие длится всего 20 лет из 248-летнего оборота Плутона.

Последний раз Плутон находился ближе к Солнцу, чем Нептун в период с 1979 по 1999 годы. В это время Плутон официально считался восьмой планетой от Солнца, а Нептун — девятой. (Карликовой планетой Плутон стал только в 2006 году.)

Когда Плутон приближается к Солнцу, льды на его поверхности оттаивают и временно образуют разреженную атмосферу, состоящую в основном из азота. Из-за низкой гравитации атмосфера простирается на расстояние до 1500 км!

Надо отметить, что планета движется по своей орбите очень неторопливо. Средняя орбитальная скорость Плутона составляет всего 4,67 км/с — в шесть раз меньше орбитальной скорости Земли. Максимальной скорости Плутон достигает в перигелии — 6,1 км/с, а минимальной в афелии — 3,71 км/с.

Орбитальные характеристики Плутона

Спутники Плутона

У Плутона открыты пять спутников: Харон, Гидра, Стикс, Никта и Кербер. Ближайшим и одновременно самым крупным является Харон. Самым дальним является Гидра, которая также является вторым спутником по величине.

Харон был открыт в 1978 году. Сразу же стало ясно, что это относительно очень большой спутник. Его размер всего вдвое меньше карликовой планеты. Эта луна была названа в честь мифологического Харона, перевозчика душ умерших в царство мертвых через реку Стикс.

Поскольку Харон и Плутон очень похожи по размеру, их орбита не похожа на орбиту большинства планет и их спутников. Например, мы можем сказать, что Луна обращается вокруг Земли, хотя это и неверно. И Луна, и Земля обращаются вокруг общего центра масс. Но этот центр находится внутри Земли, под ее поверхностью, поэтому такое упрощение в рассуждениях простительно. Но центр масс системы Плутон — Харон находится вне Плутона. Обе тела вращаются вокруг точки в пространстве, которая находится между ними, что во многом напоминает орбиты двойных звездных систем.

Харон находится очень близко к Плутону, на расстоянии около 20 тысяч километров. Это в 19 раз меньше, чем расстояние от Земли до Луны. Один оборот вокруг Плутона спутник совершает за 6,4 земных дня. Ровно столько же длятся сутки на Плутоне. Это означает, что Харон находится всегда над одним и тем же местом на поверхности Плутона.

Малые спутники Плутона

Два других спутника, Никта и Гидра, были открыты в 2005 году с помощью космического телескопа «Хаббл». Эти спутники находятся в 2 и в 3 раза дальше от Плутона, чем Харон. Никта имеет поперечник 42 км в длину и 32 км в ширину, а Гидра — 113 км в длину и 55 км в ширину.

Четвертая луна, Кербер, была открыта в 2011 году, также на снимках «Хаббла». Это совсем крошечный спутник, размером 5 на 8 км. Пятый спутник, Стикс, был обнаружен в июле 2012 года. Его размеры составляют около 10 км.

Изучение Плутона

Изучать Плутон с Земли чрезвычайно трудно из-за его удаленности и небольших размеров. Даже космический телескоп «Хаббл» не может рассмотреть его поверхность в деталях.

Единственным источником информации о поверхности Плутона является миссия НАСА «Новые горизонты». Это первый и единственный зонд, изучавший карликовую планету Плутон и его спутники с близкого расстояния. Зонд был запущен в январе 2006 года и успешно пролетел вблизи от Плутоно 14 июля 2015 года.

Зонд New Horizons несет часть праха первооткрывателя Плутона Клайда Томбо.

Где на небе сейчас находится Плутон?

До весны 2023 года Плутон находится в южном созвездии Стрельца. Затем карликовая планета переместится в созвездие Козерога, но осенью снова на полгода вернется в Стрелец. Начиная с 2024 года Плутон прочно обоснуется в созвездии Козерога.

Имея блеск ниже 14^m, планета практически недоступна для наблюдения в любительские телескопы.

Физические характеристики Плутона в сравнении с Землей