История открытия Плутона

  Открытие планеты Нептун и уточнение параметров ее орбиты позволило в десятки раз  уменьшить расхождения между расчетными значениями и результатами наблюдений (так называемые невязки) в движении Урана. Однако полностью устранить, точнее, свести эти невязки до уровня, который бы определялся только ограниченной точностью элементов орбиты и ошибками наблюдений, все еще не удавалось.

  Первым обратил на это внимание в 1848г американский астроном Б. Пирс, а в 1874г другой астроном, С. Ньюком, приступил к построению новой теории движения Урана, которая учитывала бы возмущающие воздействия на эту планету со стороны Юпитера, Сатурна и Нептуна. Обсуждался и вопрос о возможном влиянии транснептуновой планеты.

  К этому же вопросу обратился в 1879г в книге «Популярная астрономия» и французский астроном К. Фламмарион, опиравшийся на анализ движения трех комет. Он предсказывал существование большой планеты, движущейся по орбите в 43 раза большего радиуса, чем у Земли, и совершающей полный оборот вокруг Солнца за 330 лет.

   Однако в большей степени, чем этим исследованиям, открытие девятой планеты обязано П. Ловеллу. В 1915г он опубликовал «Трактат о транснептуновой планете», в котором отражены (почти без упоминания об авторстве) итоги огромной проделанной им работы. Проведенные Ловеллом задолго до этого вычисления послужили побудительной причиной начатых еще в 1905г поисков «планеты Х», как он ее называл. После того, как в 1916г Ловелла не стало, работа была продолжена. Тщательная обработка фотографических пластинок с изображением тех участков звездного неба, где предполагалось найти новую планету, однако, успеха тогда не принесла. (Впоследствии, когда Плутон уже был открыт, пластинки 1919г повторно были обработаны, и на них -таки обнаружились четыре очень слабых и потому не замеченных ранее изображения этой планеты).

  В начале 1929г в Ловелловскую обсерваторию поступил 32,5-сантиметровый объектив с фокусным расстоянием 169 см, что значительно улучшило возможности обнаружения искомого объекта. Наблюдения начались 1 апреля, а первые исследования пластинок — в сентябре 1929г. Съемка области Водолея продолжалась месяц за месяцем с продвижением в восточном направлении через созвездия Рыб, Овна и Тельца. Обычно интервал между съемками равнялся двум суткам, однако иногда проходило больше дней. На первых снимках окрестности δ Близнецов 21 января 1930г, 23 и 29 января 1930г, когда снимки были обработаны, 18 февраля 1930г, проводивший их исследование на бланк компараторе астроном-любитель Клайд Уильям Томбо смог убедиться, что открыта новая планета. По ее перемещению в течение четырех дней было установлено, что объект расположен за орбитой Нептуна. Опасения, что объект быстро переместится, то есть является каким-то необычным астероидом или кометой, рассеялись, когда подтвердилось, что он неизменно обнаруживается на предвычисленном месте.

  12 марта 1930г директором Ловелловской обсерватории В. М. Слайфером была послана телеграмма: «Систематические многолетние поиски, дополняющие исследования Ловелла по транснептуновой планете, привели к обнаружению объекта, который в течение семи недель имел скорость движения и траекторию, согласующиеся с данными транснептунового тела на предписанном ему расстоянии. Пятнадцатая величина. Положение 12 марта в 3 часа Гринвичского среднего времени было семь секунд к западу от δ Близнецов в согласии с долготой, предвычисленной Ловеллом».

  Любопытно, что объявление об открытии новой планеты совпало с днем рождения П. Ловелла (13 марта) и с 149 годовщиной открытия Урана У. Гершелем.

  Новая планета имела желтоватый цвет, заметно отличающийся от голубоватого цвета Нептуна. В честь греческого бога тьмы, способного становиться невидимым, ее назвали Плутоном (название придумала 11 летняя англичанка Венеша Берни). В качестве символа планеты весьма удачно был избран знак, составленный из латинских букв P и L, которые совпадают с монограммой инициалов П. Ловелла.

  Открытие Плутона было встречено с энтузиазмом астрономами, хотя появились и скептические высказывания. По мнению ряда исследователей открытие Плутона явилось даже в определенной степени случайным, так как его масса недостаточна, чтобы оказать заметное влияние на движение Урана и Нептуна. Многие проблемы, касающиеся Плутона, получили разрешение только на качественно новом этапе исследований, связанном с появлением космических аппаратов.

Характеристика планеты Плутон

ПЛУТОН
Средняя удаленность планеты от Солнца (а.е.)	39.5294 (5913520000 км)
Максимальное удаление планеты от Солнца (а.е.)	49,28 (7375000000 км)
Минимальное удаление планеты от Солнца (а.е.)	29,65 (4425000000 км)
Эксцентриситет орбиты	0,2482
Наклон орбиты к плоскости эклиптики (градусы)	17,148
Орбитальная скорость (км/с)	4,74
Сидерический период обращения планеты (лет)	248,54 (90800 дней)
Синодический период (дней)	366,73
Максимальная видимая звездная величина	14,5
Масса (Земля=1)	0,0022
Масса (килограмм)	1,29×1022
Экваториальный радиусf (Земля=1)	0,180
Экваториальный радиус (км)f	1162
Сжатиеc	(0.0)
Средняя плотность (г/см3)	2,03
Ускорение силы тяжести на экваторе (м/с2)	0,4
Вторая космическая скорость на экваторе (км/с)	1,1
Сидерический период вращения	6.3872 дня
Наклонение экватора к орбите (градусы)	122,46e
Число известных спутников	1

Примечание:

 cСжатие равно (Re-Rp)/Re, где Re и Rp - экваториальный и полярный радиусы планет (соответственно).
 eПо решению МАС, северный полюс любой планеты направлен к северу от эклиптической плоскости, поэтому Венера, Уран и Плутон имеют обратное направление вращения.
fДля внешних планет не имеющих твердой поверхности радиус соответствует уровню атмосферного давления в 1 бар.

Харон

Одно из лучших изображений Плутона и Харона на основе наблюдений с Земли в сравнении с изображением, полученным Космическим телескопом "Хаббла" (до коррекции его оптики).

  В 1978 появилось сенсационное сообщение: на фотографии, полученной Джеймс Кристи  22 июля с помощью 155-сантиметрового телескопа в Военно-морской обсерватории США, изображение Плутона выглядело удлиненным, то есть имело небольшой выступ. Это дало основание утверждать, что у Плутона есть довольно близко расположенный от него спутник. Этот вывод позже получил подтверждение на снимках с космических аппаратов. Спутник, названный Хароном (согласно греческой мифологии, таким было имя перевозчика душ в царство Плутона Аид через реку Стикс), имеет значительную массу (ок. 1/30 массы планеты), находится на расстоянии всего около 20 000 км от центра Плутона и обращается вокруг него с периодом 6,39 земных суток, равным периоду обращения самой планеты. Таким образом, Плутон и Харон вращаются как целое, и поэтому они часто рассматриваются как единая двойная система, что позволяет уточнить значения масс и плотностей. Спектр Харона обнаруживает присутствие водяного льда.
 

Спутник	Радиус, км	Плотность (г/см3)	Радиус орбиты (км)	Период обращения (земные сутки)	Наклон орбиты к экватору планеты
Харон	635	1,8	19640	6,3872	-

Описание и некоторые исследования

Плутон и Харон 21 февраля 1994г на расстоянии 4,4 млрд. км от Земли. Изображение получено Космическим телескопом "Хаббла" (HST).

Орбита Плутона имеет самое большое наклонение к эклиптике и самый большой эксцентриситет среди всех планет. Расстояние Плутона от Солнца составляет 30 - 50 а.е. Через перигелий Плутон прошел в 1989г и в течение с 23 января 1979г по 15 марта 1999г находился ближе к Солнцу, чем Нептун.

  Общая плотность Плутона приблизительно вдвое превышает плотность воды, поэтому считается вероятным, что он состоит из толстого слоя водяного льда, покрывающего ядро из частично гидратированных горных пород. Харон и Плутон находятся в "сцепленном" вращении с периодом 6,39 суток, поэтому как и «Земля-Луна» считается двойной планетой. Ось его вращения наклонена к плоскости эклиптики на 122°, так что планета движется "лежа на боку".

Две картинки-врезки меньшего размера - реальные изображения с HST. Каждый квадратный пиксел соответствует площади 160x160 км. Большие кадры взяты из глобальной карты, построенной на основе компьютерной обработки данных HST.

Между 1985 и 1990гг для Плутона имела место редкая серия покрытий и прохождений. При наблюдениях с Земли такие события за 248-летний период обращения планеты случаются только дважды. Благодаря им появилась возможность различить спектральные картины Плутона и Харона и построить первые приближенные карты альбедо поверхности Плутона. Они подтвердили существовавшие предположения о крайней неоднородности и изменчивости поверхности планеты, которые основывались на изменении яркости в течение периода обращения и в более длительные сроки. В противоположность Харону, который выглядит серым, поверхность Плутона имеет красноватый цвет. В 1976г методами инфракрасной спектроскопии на Плутоне был обнаружен метановый лед. Покрытие звезды Плутоном в 1988г показало присутствие протяженной разреженной атмосферы. В 1992г на поверхности планеты были обнаружены замерзшие азот и окись углерода. Плутон находится примерно в 40 раз дальше от Солнца, чем Земля, поэтому, естественно, поток солнечной лучистой энергии на этой планете более чем в полторы тысячи раз слабее, чем на Земле. Однако это не значит, что Плутон окутан вечной мглой: Солнце на его небосклоне выглядит более ярким, чем Луна для обитателей Земли. Но, конечно, температура на планете, до которой свет от Солнца идет более пяти часов, низка — ее среднее значение порядка 43 К, так что в атмосфере Плутона, не испытывая сжижения, может оставаться только неон (более легкие газы из-за малой силы тяготения из атмосферы улетучиваются). Диоксид углерода, метан и аммиак затвердевают даже при максимальной для этой планеты температуре (-200ºС летом). В атмосфере Плутона могут быть и незначительные примеси аргона, и еще в более малых количествах азота. Давление у поверхности Плутона по имеющимся теоретическим оценкам составляет менее 0,1 атмосферы.

Это первая карта поверхности Плутона. Она была составлена путем компьютерной обработки четырех отдельных фотографий. На карте, охватывающей 85% поверхности планеты, видно, что Плутон имеет темный экваториальный пояс и яркие полярные шапки.

В 1996г при наблюдениях с Космического телескопа "Хаббл" впервые удалось разрешить широкие светлые и темные детали на поверхности Плутона. Данные о магнитном поле Плутона пока отсутствуют, но по теории бароэлектрического эффекта его магнитный момент на порядок ниже, чем у Земли. Приливные взаимодействия Плутона и Харона должны приводить и к возникновению электрического поля.

  Наблюдения в 2001г, проведенные Марком Бюи из Lowell Observatory и Джеймсом Эллиотом из Массачусетского технологического института, показали, что тонкая атмосфера планеты существенно охладилась со времени последнего покрытия планетой одной из звезд нашей Галактики в 1988 году - ее температура опустилась почти на 20 градусов по Кельвину. И это не удивительно, потому что Плутон удаляется от Солнца.
          Но на планете происходят и другие изменения. Например, исчезли признаки слоя тумана или внезапного падения температуры в нижнем слое атмосферы, наблюдавшегося в 1988 году. Бюи и Эллиот обнаружили, что поверхность Плутона стала несколько темнее, чем 15 лет назад, что означает, что она отражает меньше солнечных лучей и, следовательно, нагревается. Согласно всем моделям Плутона, планета должна становиться ярче, поскольку по мере ее движения по орбите, с Земли все больше виден ее оледенелый северный полюс. Бюи полагает, что потемнение Плутона объясняется испарением и перераспределением льда на поверхности, которая находится в хрупком равновесии с тонкой атмосферой. Астрономы полагают, что атмосфера Плутона остывает по мере удаления от Солнца и в конце концов исчезнет, когда газ полностью замерзнет.

   Начиная с 1992г, было открыто около 400 тел меньше Плутона на средину 2001г, также вращающихся вокруг Солнца за орбитой Нептуна, в области, известной как пояс Койпера. Из всех ледяных планетоподобных тел, оставшихся от ранней стадии образования планетарной системы Солнца, Плутон, как кажется, представляет собой самое большое тело. Плутон не был выброшен в удаленное от Солнца облако Оорта, потому что попал в резонанс с Нептуном: за каждые три оборота Нептуна вокруг Солнца Плутон совершает ровно два. Это означает, что Плутон никогда не приблизится к Нептуну настолько близко, чтобы уступить гравитационному тяготению своего намного более массивного соседа.

 Дальнейшее, более детальное изучение Плутона и пояса Койпера возлагается на программу полета межпланетного зонда "Pluto-Kouiper Express" который будет запущен ещё только в 2006 году, а до планеты доберётся не ранее 2015 года. По расчетам, именно к тому времени атмосфера Плутона должна будет сжаться окончательно. Но пока наоборот выяснилось, что тонкая атмосфера Плутона значительно увеличилась в размерах по сравнению с 1988 годом.

История открытий

Год	Ученый	Что
1848г	Б. Пирс	Первым обратил внимание на возможность существование планеты.
1905г	П. Ловелл	Провел вычисления положения, что послужили  причиной начатых  поисков «планеты Х».
1915г	П. Ловелл	Опубликовал «Трактат о транснептуновой планете», в котором отражены  итоги огромной проделанной им работы.
1930г	К. Томбо	18 февраля (объявлено 13 марта) открывает планету Плутон.
1955г	М. Уокер, Р. Харди	Определили период вращения планеты вокруг оси в 6сут 9час 16,9мин.
1976г	Д. Моррисон, К. Пилчер, Д. Крукшенк	Методами инфракрасной спектроскопии на Плутоне обнаружили метановый лед.
1978г	Джеймс Кристи	22 июля ( по фотографиям апреля-мая) открывает спутник Харон.
1988г		Открыто наличие у планеты протяженной разряженной атмосферы.
1991г	КТ  "Хаббл"	Получено первое четкое разделение планеты и спутника.
1992г		На планете обнаружены замерзшие азот и углерод.
1995г	КТ  "Хаббл"	На Плутоне обнаружены полярные шапки.
1996г	КТ  "Хаббл"	Впервые удалось разрешить широкие светлые и темные детали на поверхности Плутона.

Интересные статьи:

Пятое состояние вещества или Гравитационный коллапс
План 1). Различные состояния вещества. 2). Гравитация. 3). Понятие «Гравитационный коллапс» В настоящее время науке известны следующие состояния вещества: 1- газообразное - это когда молекулы вещества (газа) двигаются хаотически н ...

Описание экспериментальных стендов СВС-2 и Т-131Б для моделирования условий полета
1. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО СТЕНДА СВС-2 Специализированная АТД СВС-2 более других приспособлена для исследования моделей ВЗ. Она имеет широкий диапазон скоростей М=0,2-6. Многие ее технологические особенности повторяются в трубах ТП ...

Новый естественный спутник Земли
Введение В приложении к газете «Красная звезда» (№38, четверг, 19 сентября 2002 г.) была опубликована следующая статья. Американский астроном-любитель обнаружил новую "луну", вращающуюся вокруг Земли, и его открытие немедленно ...