Плутон

Введення.

Погодьтеся, сьогодні людина, в якій би найвіддаленішій галузі науки або народного господарства він не працював, повинен мати уявлення, хоча б загальне, про нашу Сонячній системі, зірки і сучасні досягнення астрономії.

Порівняльне вивчення планет і їх супутників - "лун" - має першорядне значення і для пізнання природи Землі. Нам ще не зрозумілі ті умови, які призвели до формування різноманітних природних комплексів, у тому числі сприяли зародження і розвитку життя на Землі.

У цьому рефераті піде мова про саму загадкової планеті нашої Сонячної системи - Плутоні. Ця планета має безліч особливостей і дивацтв, її складно вивчати, її знайшли самої останньої і так далі ...

Як джерел інформації я вибрав максимум книг і комп'ютерних програм, які були мені доступні, постарався вибрати максимально важливу інформацію. Наскільки це мені вдалося - судити вам ...

I. Нові рубежі підносять сюрпризи.

1. Відкриття "Дивної планети".

23 вересня 1846 Йоганн Готфрід Галле (1812 р. - 1910 р.) в Берлінської обсерваторії за допомогою розрахунків астронома Жана Жозефа Левер'є (1811 р. - 1877 р.), працював в Паризької політехнічної школі, відкрив восьму планету Сонячної системи - Нептун. [3]

У 1905 році, вивчивши обурення (неправильність) в русі Урана за його орбіті американський теоретик Персіваль Лоуелл (1855 р. - 1916 р.) * вирішив, що за Нептуном повинна знаходиться ще одна планета, і розрахував її передбачувану орбіту.

Проте пошуки нової планети не обмежилися одним ввечері. Справа все в тому, що дев'ята планета, як у наслідку виявилося, має світінням в 600 разів меншим, ніж у Нептуна. Тому, незважаючи на всі зусилля зібраного на Флагстаффе колективу, знадобилося майже тридцять років, щоб відкрити Плутон. Удача прийшла до молодого астроному Клайду Вільяму Томбо (нар. 1906 р.). У 1930 році, коли Лоуелла вже давно не було в живих, на обсерваторії його імені, де за рік до цього був встановлений новий сучасний 13-дюймовий (33 см.) рефрактор, Томбо знайшов дев'яту планету майже там (за космічними мірками), де їй і належало бути по розрахунками Лоуелла. Плутон отримав свою назву по імені давньогрецького бога земних надр (підземного царства), оскільки вона дуже бідно висвітлюється Сонцем. Цікаво, що це ім'я для знов відкритій планети запропоновано ... 11-річною дівчинкою, дочкою англійського професора астрономії. [1] [3]

Але Лоуелл НЕ зовсім точно розрахував орбіту Плутона. Її ніяк не вдавалося "підігнати" (по земними мірками) під його обчислення. Орбіта проходила в середньому всього в 5900000000 км. від Сонця, тобто на півмільярда кілометрів ближче, ніж має бути по Лоуелл. Взагалі, Плутон і його рух дуже дивні! Але про це читайте у розділі III.

2. Гіпотези походження планети.

Плутон має багато особливостей, він абсолютно не схожий зі своїми сусідами. Може "владика підземелля "супутник? Але чий же? Звідки взявся Плутон?

На такі питання відповідає такий факт. На кожні три повних оберти Нептуна навколо Сонця доводиться точно два таких же обороту Плутона. Отже не виключено, що Плутон був колись "приурочений" Нептуном і в найдальші часи "морський владика "мав, крім Тритона і Нереїди, ще одного прислужника, якому вдалося стати більш незалежним, а сліди колишнього рабства в його біографії все ж залишилися.

Одним з перший, кому спало на думку побачити в Плутоні "побіжного прислужника" Нептуна, був японський астроном, директор Квасанской обсерваторії в Кіото І. Ямамото (1889 р. - 1959 р.). Він запропонував наступний сценарій цієї драми. Колись Нептун обертався навколо Сонця на відстані, більш належному дев'ятого планеті (включаючи і "не відбулася" - пояс астероїдів). Потім з глибин Всесвіту з'явився прибулець-якесь велике небесне тіло. Воно вторглося царство Нептуна і своїм тяжінням відняло в нього один із супутників. Зовсім відвести видобуток з собою воно не змогло, але з "околонептунной" орбіти зірвати супутник йому виявилося під силу. Прибулець на межі Сонячної системи кинув свою жертву, яка, перестав бути супутником, з тих пір і стала незалежною планетою. А Нептун під впливом втрати теж змінив свою орбіту, наблизившись до Сонця.

Іншу сторону аналогічної гіпотези розробив в 1936 році англійський астрофізик Р. А. Літлтон. Він задумався над причиною дуже повільного обертання Плутона навколо його власної осі. Дійсно, шість з невеликим доби для такого дрібного тіла, та ще лежить настільки далеко від гальмуючого впливу Сонця, - це вже занадто. Нептун - ось хто винен в подібній дивацтва. Якщо у нього є такий масивний супутник, як Тритон, то що могло перешкодити Нептуну минулого тимчасово володіти і ще одним, не більшим, а саме Плутоном? Тяжіння Нептуна, "Помсти" Плутона за його втечу, могло уповільнити обертання його колишнього супутника, та заодно ще й змусити його вічно дивитися на покинутого хазяїна однією і тією ж стороною.

Якщо так, то період обертання Плутона навколо осі повинен був збігатися з періодом обертання його навколо Нептуна. Обходячи планету за 6,39 доби, Плутон знаходився в 375000 км. від неї. Але ж і нинішній, більш вірний "прислужник" Нептуна, Тритон, теж не тікає від планети в середньому більш ніж на 355000 км.

Явище рідкісне: у Нептуна в минулому було два дуже великих супутника, причому майже на однакових за довжиною орбітах. Близькі один до одного великі тіла повинні були тяжінням впливати одне на одне, приводячи до порушення стабільності всієї системи. Тут, відповідно до такої гіпотези, і могло статися щось не дуже вже неймовірне, щоб рівновагу порушилося. Плутон у результаті катастрофи "Вилетів" на свою нинішню орбіту, а орбіта Тритона так нахилилася, що він став фактично обертатися у зворотний бік.

Припущення цікаве, але воно породжує нові загадки. Що за катастрофа призвела до порушення сформованої системи? Чому Плутон вийшов на орбіту, так сильно віддалену від Нептуна? І що змусило Тритон ходити за такою, у всьому іншому спотвореної, але майже круговій орбіті? Всі ці питання висіли в повітрі.

Обидві гіпотези, хоча й трохи умоглядні, але прийнятні. Але є їм і альтернативи. Так, німецький астроном Е. Медлі припускає, що за орбітою Нептуна сховалася від наших очей ще одне кільце астероїдів, цілком схоже з тим, що лежить між Марсом і Юпітером. І таємниця Плутона полягає просто в тому, що він усього лише член цього величезного скупчення в основному дрібних тіл - одна з багатьох, але більш великий, ніж інші, чому і був, на відміну від них, астрономами помічений. Є ж така мала планета, астероїд Ерот (Ерос), орбіта якої частково так ж лежить усередині орбіти Марса, і його можна розглядати як члена відомого нам астероїдної кільця. Є також малі планети, що перетинають орбіту Землі (діаметром більш 1000 км. - понад 1000 штук) ... І Тритон колись, можливо, був теж одним з тіл, що входять до гіпотетичне зовнішнє кільце астероїдів, а потім його захопив Нептун і перетворив на свого супутника. До речі, це пояснило б і загадку зворотного руху Тритона.

Звичайно, все це лише гіпотези. Для того, щоб придбати титул теорії їм бракує ще багато чого. У першу чергу - спостережних фактів. А вони-то в такій відстані від Землі дістаються нелегко. [3]

3. Відкриття супутника.

А тим часом сталася подія, яка, здавалося б, усе роз'яснив.

22 червня 1978 року Дж. У. Крісті з Морської обсерваторії у Вашингтоні (США) вирішив переглянути пластинки зі знімками Плутона, зробленими за місяць, щоб уточнити орбіту цієї все ще слабоізученной планети.

Тут Крісті впало в око, що тіло Плутона виглядає якось дивно: воно начебто витягнуте в один бік, приблизно з півночі на південь. Гора? Але навіть уявити неможливо таку гігантську вершину, щоб вона була помітна за мільярди кілометрів, нехай і в найкращий телескоп. Крісті вирішив: супутник!

Колега першовідкривача (хоча відкриття ще потребувало підтвердження) Р. С. Харрігон зайнявся обчисленнями. Його висновок був той самий. Спираючись на визначення часу, за яке "виступ", зникнувши з одного боку Плутона, з'являвся з іншого, він підрахував період обертання новачка навколо його планети. Виявилося 6 діб 9 годин 17 хвилин, тобто той же самий час, який витрачає Плутон, щоб обернутися власної осі. Значить "луна" Плутона постійно "висить" над однією і тієї ж точкою поверхні планети.

Першовідкривач запропонував для супутника ім'я Харон ... На берегах Стіксу, річки забуття і скорботи, поселила фантазія давніх греків перевізника Харона. Він у своїй човнику доставляв тіні померлих у царство Плутона, так що пропозиція виглядало цілком доречним. Єдиний недолік - схожість з назвою незадовго до цього відкритого астероїда Хірона. Але міфічний Хірон був не човнярем, а кентавром, і греки їх не плутали. Втім, останнє слово, як завжди, за Міжнародним Астрономічний союз; його спеціальна комісія має право остаточно стверджувати назви нововідкритих небесних тіл.

У вересні 1980 року французькі астрономи Д. Бонно і Р. Фуа отримали серію фотографій і обробили їх за допомогою ЕОМ. У результаті було встановлено, що радіус орбіти Харона дорівнює 19000 кілометрів. Діаметр Плутона вийшов рівним приблизно 4000 км., а діаметр Харона близько 2000 км.

Дуже близько оселився "перевізник тіней" до самого владиці загробного світу. Навіть Місяць з Землею представляють собою менш компактну систему. Та й відносини мас у цих двох тіл дуже незвичайні. У випадку, якщо їх середня щільність однакова (близько 0,4 г/см3), маса Плутона складає 0,005, а Харона - близько 0,0008 маси Землі. [4] Тим самим Харон стає масивні "місяцем" в Сонячній системі, якщо вважати відносно до маси її центрального тіла (маса нашого Місяця, для порівняння, становить лише 1,2% маси Землі).

Тому безліч фахівців віддають перевагу вважати цю систему парної, подвійний планетою "Плутон - Харон", відомі ж подвійні зірки, теж обертаються навколо центру мас, так що такі думки астрономів виглядають цілком логічно. [3] [1]

II. Фізика, механіка, хімія та внутрішню будову Плутона.

1. Особливості Плутона.

Орбіта нової планети виявилася неймовірно сильно нахиленою - на 17 ° 2? - Жодна відомої планети нічого подібного не було. Нахил осі складає 50 ° [4]. Мало того, орбіта володіє незвичайною видовженістю. Тому і виходить, що Плутон то проходить усього в 4400000000 км. від світила, то віддаляється від нього на 7400000000 км. У результаті складається зовсім вже парадоксальне положення ... [3]

... Запитайте освіченої людини, але не фахівця в небесні справи: яка планета є найбільш віддаленою від Сонця? Він, швидше за все, відповість: зрозуміло, Плутон. І буде правий. Але не завжди, а лише протягом двохсот двадцяти восьми земних років з тих кожних двохсот сорока восьми, за які ця планета робить один повний оберт навколо світила. Інші 20 років Плутона на зміну приходить Нептун.

У 1979 році така "зміна варти" і відбулася, на два десятки років вартовим далеких околиць Сонячної системи став Нептун. 23 січня 1979 ці планети виявилися на рівній відстані від Сонця - в 30,3 астрономічної одиниці, а потім як би помінялися місцями. На схемах це виглядає як перетин орбіт. Насправді ж справі воно не існує, і одна планета проходить в мільйонах кілометрів від інший.

До вересня 1989 року Плутон досяг свого перигелію (найближчої до Сонця точки) і почав віддалятися від світила. 15 березня 1999 Плутон та Нептун повернулися на свої більш звичні місця, і самої далекої планетою знову став Плутон.

Весь цей "Контрданс" небесних тіл, звичайно ж не просто так. Щоб в ньому розібратися, бажано було б знати розміри Плутона. Спершу думали, що він приблизно з Землю або навіть більше. Але в 1950 році Койпер встановив, що його розміри багато менше, і діаметр Плутона не перевищує 5800 км. Років через 25 - новина: Плутон відображає світ так, як ніби він покритий розмороженим болотних газом. А якщо є метановий іній, то тіло планети холодне, і у випадку, якщо Плутон весь складається з метану, щільність його повинна бути менше одиниці. До кінця 70-х років вчені прийшли до висновку, що Плутон - зовсім невелике тіло, навіть менше, ніж наша Місяць, і, хоча в 1980 році надійшли відомості, що його діаметр становить 4000 км. (на 500 км. більше місячного), за масою вона у кілька разів поступається Місяці. За останніми даними його діаметр становить приблизно 3100 - 3200 км. [3] Словом, за розмірами, по орбіті та інші характеристики - швидше не планета, а ... супутник. Дійсно, Плутон являє собою як би неповноцінну планету. [3]

На користь такого припущення говорять і старанність в періоді обертання Плутона навколо власної осі. На повний оборот у нього йде 6 діб 9 годин 17 хвилин, а це занадто багато для такого невеликого тіла, так що і швидкість обертання видає його з головою як самозванця в сім'ї планет.

Ще одне свідоцтво: всі чотири планети, що лежать безпосередньо за Марсом і за поясом астероїдів - Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун-гігантськими розмірами, величезними розмірами, загальним газорідку бік рішуче відрізняються від внутрішніх - Меркурія, Венери, Землі та Марса. А ось Плутон, хоча і розташований в зовнішній частині Сонячної системи, всіма цими параметрами, як здається, схожий з меншими і твердотільними околосолнечнимі планетами, а не зі своїми сусідами. Якщо повністю розплавити Плутон, то він навіть не заповнить ніші водного океану Землі.

Швидкість, з якої Плутон рухається по своїй орбіті приблизно дорівнює 16,8 км/ч. Орбіта дуже протяжна і тому один плутонівські рік дорівнює 247,7 земним рокам. До Наприклад, якщо вам зараз 17 років, то на Плутоні вам було б 0,07 років.

Прискорення вільного падіння над поверхнею Плутона дорівнює 0,49 м/с 2. Якщо ваша маса приблизно дорівнює 70 кг., То на цій планеті ви б важили 4 кг! [4]

2. Внутрішня будова і теплова історія.

При зародження і еволюції планети. У її надрах відбувалися менш активні процеси, ніж на інших планетах Сонячної системи. У рамках моделі рівноважної конденсації з протопланетному туманності при температурі близько 40 Кельвін це тіло, очевидно, акумулювалося переважно з метанового льоду, і складали його речовина не зазнало надалі помітної диференціації. Інша можливість -- формування з гідратів метану (CH4? 8H2O) при температурі конденсації близько 70 Кельвін з подальшим їх розкладом в процесі внутрішньої еволюції, дегазацією CH4 і освітою метанового льоду на поверхні. Ототожнення його в спектрі відбиття Плутона сприяє обом цим моделей, не дозволяючи, проте, зробити між ними вибір. При цьому для кожної з них середня щільність планети виявляється не вище 1,2 г/см3, а альбедо не менше 0,4, що відповідно зменшує ймовірний діаметр Плутона до розмірів Місяця, а масу обмежує декількома тисячними частками від маси Землі. Якщо ж щільність лише 0,7 г/см3, як це випливає з аналізу співвідношень мас Плутона з супутником, то потрібно додатково припустити, що складові його замерзлі летючі речовини типу водно-метанового льоду знаходяться в досить рихлому стані. [2]

3. Поверхня планети.

На відміну від супутників планет-гігантів, у Плутона ототожнені спектральні ознаки метанового конденсату. За результатами вузькополосної фотометрії ставлення інтенсивності відображення в двох спектральних областях, в одній з яких розташовані смуги поглинання водяного і аміачного льоду, а в іншій - сильна смуга поглинання метанового льоду, виявилося рівним 1,6. Якщо взяти чистий метановий лід і зняти ті ж спектри в лабораторії, то ставлення виявляється лише трохи більше, у той час як для супутників гігантів з ознаками водяного льоду на поверхні це відношення істотно менше одиниці. Цей факт є досить сильним аргументом на користь наявності метану. Виявлення метанового льоду на Плутоні змінює існували до недавнього часу уявлення про його поверхні, утвореної скельними породами, у бік більш реальних припущень про покриває її протязі крижаному шарі. [2]

4. Атмосфера і клімат Плутона.

На Плутон не виявлено видимих ознак атмосфери. Малоймовірно, що неон може там концентруватися хоча б в малих кількостях, тому що настільки мала планета не здатна утримати такий легкий газ.

Над поверхнею планети максимальна температура приблизно дорівнює-212 ° С, а мінімальна -273 ° С, тобто постійно наближається до абсолютного нуля. [2]

Висновок.

Плутон є унікальної та найцікавішою планетою Сонячної системи. Як і раніше залишається безліч загадок про точне походження, хімічний склад Плутона. На "Владику підземелля" ще жодного разу не приземлявся жоден дослідний комплекс з Землі, природно фотографій поверхні теж немає. Перебування на Плутоні живих організмів дорівнює нулю, так як з точки зору сучасної науки жоден організм Землі не зміг би вижити у таких суворих умовах, а інших форм життя ми поки не знаходили. Є мала ймовірність знаходження там корисних копалин у вигляді дефіцитного газу, але такі хімічні елементи є на більш близьких до Землі планетах.

Людство є повноправним господарем своєї зірки, господарем поки ще безжиттєвих планет, і, поза сумнівом, що не в настільки вже віддаленій перспективі зможе оволодіти їх багатствами.

Список літератури

Допа М. М. Спостереження зоряного неба. - М.: Наука, 1978 р., стор 90-91.

Марова М. Я. Планети Сонячної системи. - М.: Наука, 1986 р., стор 27, 30-31, 44, 137, 234, 266.

Силкін Б. І. В - М.: Наука, 1982 г., стр. 10-11, 194-195, 196-197, 205.

The Computer Guide To The Solar System, Winter Tech, Version 1.20, 1989 р.

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://referat2000.bizforum.ru/