Карликовая планета Плутон и её спутники

Карликовая планета Плутон удалена от Солнца в среднем на 5926 миллионов километров и обращается вокруг него за 248,9 года. Открыли ее с величайшим трудом, но в статусе планеты она пробыла более 70 лет, после чего ее разжаловали в один из объектов пояса Койпера (область Солнечной системы от орбиты Нептуна (4 488 000 000 километров от Солнца) до расстояния около 8 228 000 000 километров от Солнца).

История открытия

Девятую планету Солнечной системы искали долгое время. На рубеже XIX и XX веков много усилий для этого приложил американец Персиваль Лоуэлл. Он был известен как разносторонне одаренный человек: удачливый бизнесмен, востоковед, дипломат, астроном и математик, а также основатель и первый директор крупнейшей частной обсерватории США. Известен Лоуэлл также как автор теории существования на Марсе высокоразвитой цивилизации. В 1909 году вышла в свет книга Лоуэлла «Эволюция миров», в которой важнейшее место занимала теория поиска занептуновой «планеты Икс». Годом позже ученый объявил, что рассчитал ее положение. Попытки сфотографировать и опознать на полученных снимках планету прервала смерть Лоуэлла в 1916 году.

Открыть девятую планету было суждено родившемуся в семье бедного фермера-арендатора Клайду Уильяму Томбо. В двенадцатилетнем возрасте Клайд впервые посмотрел в телескоп. Представшее ему зрелище настолько пленило мальчика, что с того момента началось его пожизненное увлечение астрономией. Когда Томбо окончил школу, его одноклассники записали ставшую пророческой фразу: «Он откроет новый мир». Дальнейшая учеба Клайда была невозможной по причине отсутствия у его родителей денег. В связи с этим он принял решение самостоятельно изучать астрономию и сделать телескоп. Для соблюдения температурного режима при обработке зеркала рефлектора он даже выкопал специальный погреб, в котором и обрабатывал линзы для своего 9-дюймового рефлектора. Рисунки лунных кратеров, спутников Юпитера и поверхности Марса юноша отправил в Лоуэлловскую лабораторию, где они были высоко оценены специалистами.

В конце 1928 года директор Лоуэлловской обсерватории доктор Весто Мелвин Слайфер прислал Клайду письмо с приглашением на работу. Он был зачислен в штат в качестве лаборанта-фотографа. Весной 1929 года Клайде помощью 13-дюймового астрографа приступил к фотографированию звезд в созвездии Близнецов, где, по расчетам Персиваля Лоуэлла, должна была на тот момент находиться «планета Икс». Для поиска неизвестной планеты Томбо сравнивал снимки одного и того же участка неба с интервалом 2-3 ночи на блинк-компараторе. Работал он по 14 часов в сутки: ночью делал фотографии, а днем их обрабатывал. В ходе выполнения этой программы Клайд обнаружил новую комету, сотни новых астероидов, много переменных звезд, провел исследование по пространственному распределению галактик. 18 февраля 1930 года, анализируя свежие фотопластинки, Томбо увидел, что вблизи звезды Дельты Близнецов одна из слабых точек «запрыгала» – это была «планета Икс».

Доктор Слайфер с другими астрономами немедля начали ревизию отснятых Томбо фотографий ночного неба, сличая снимки, сделанные молодым лаборантом в разные дни. Проверка заняла около месяца. В конечном счете сделанное 24-летним Клайдом Томбо заявление подтвердилось, и 13 марта того же года было официально сообщено об открытии новой планеты.

Планета-лилипут

Уже 1 мая 1930 года девятая планета Солнечной системы получила свое официальное название – Плутон. На фоне других находящихся во внешней части системы планет-великанов – Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна – он выглядит настоящим карликом. По весовым и линейным характеристикам Плутон не только в сотни раз меньше своих громадных соседей, но также меньше Земли и даже Луны: его диаметр составляет 2/3 диаметра нашего естественного спутника, или 2390 километров. Масса же этого лилипута в 480 раз меньше веса Земли. Площадь поверхности Плутона составляет 17,7 миллиона квадратных километров, что ненамного больше площади современной Российской Федерации и меньше площади СССР. При этом ускорение свободного падения на этой планете равняется 0,617 метра в секунду в квадрате, то есть 0,063 земного.

Мало того что у Плутона маленькие размеры и вес, у него еще и весьма необычная орбита: она сильно вытянута, поэтому во время перемещения планеты по своему небесному пути расстояние от Плутона до Солнца меняется чуть ли не в два раза – от 4,4 миллиарда до 7,4 миллиарда километров. В то же время остальные планеты движутся по почти круговым орбитам. Кроме того, орбита этой карликовой планеты находится под углом 17° к плоскости орбит остальных планет. На поверхности Плутона зафиксированы и самые низкие температуры: от -213 до -233°. Все это демонстрирует, что Плутон по многим параметрам стоит особняком от своих соседей по Солнечной системе. Именно по этой причине 24 августа 2006 года XXVI Генеральная ассамблея Международного астрономического союза (MAC) лишила Плутон звания планеты.

Длительное время считалось, что атмосферы как таковой на Плутоне нет. Однако в 1988 году, когда сие небесное тело во время орбитального движения заслонило одну из далеких звезд и соответственно идущий от нее свет, астрономы свою точку зрения изменили. В настоящее время считается, что атмосфера Плутона состоит из азота с примесью метана и угарного газа. Астрономы даже не исключают возможности наличия в верхней ее части слоя электрически заряженных частиц – ионосферы. Вообще же атмосферное давление на этой карликовой планете очень малое: по разным сведениям, от 0,3 до 1,0 паскаля. То есть в 100, а то и 300 тысяч раз ниже земного. Но даже в столь разреженной среде дуют ветры, появляется дымка и протекают химические реакции. Облака в столь разреженной атмосфере практически отсутствуют, и поэтому черное небо Плутона даже в дневное время усеяно бесчисленными мириадами звезд. Солнце же в это время суток похоже на большую звезду с едва видимым диском.

Что касается внутреннего строения Плутона, то на этот счет есть лишь предположения, основанные на его средней плотности, которая, по наиболее современным данным, равна 1,86 грамма на кубический сантиметр. Это в два раза меньше плотности Луны и в три раза – Земли. Эти данные позволяют предположить, что на 1/3 Плутон состоит из каменных горных пород и на 2/3 – из водного льда. Также есть предположение, что в центре Плутона находится каменное ядро диаметром около 1600 километров, вокруг которого простирается слой водного льда толщиной свыше 300 километров. Некоторые астрономы не исключают возможности того, что пространство между ядром и его ледяной оболочкой заполнено жидкой водой, представляющей собой своеобразный глубинный океан.

Соцветие спутников

В настоящее время известно пять спутников Плутона: самый большой – Харон, а также четыре малых – Гидра, Никта, Кербер и Стикс. Харон был открыт в 1978 году астрономом Джеймсом Кристи с помощью полутораметрового рефлектора. Подобно тому как Луна к Земле, Харон все время повернут к Плутону одной стороной. Плутон тоже всегда обращен к своему спутнику одним полушарием. Это редкое «взаимопонимание» двух небесных тел связано с тем, что их периоды обращения вокруг своих осей и их орбитальные периоды совпадают и равны 6,4 земных суток.

Когда ученые рассчитали расстояние между Плутоном и Хароном, то оно оказалось крайне незначительным – всего 18-20 тысяч километров. Это не столь уж много даже по земным меркам и совсем ничто по космическим. Когда же астрономы рассчитали точный вес Плутона и Харона, то и вовсе были просто поражены. Оказалось, что Плутон, а не Земля, как думали раньше, имеет самый массивный в относительном весе спутник в Солнечной системе. Вес Харона составляет 1/8-1/10 массы Плутона. Что же касается диаметра Харона, то он составляет 1212 километров, то есть почти половину диаметра Плутона. Этот факт позволил некоторым астрономам считать систему Плутон – Харон двойной планетой.

Согласно проекту резолюции №5 уже упомянутой XXVI Генеральной ассамблеи MAC 2006 года Харону наряду с Церерой и Эридой из пояса Кой пера предполагалось присвоить статус планеты. В таком случае систему Плутон – Харон стали бы считать двойной планетой. Но в окончательном варианте резолюции было введено понятие «карликовая планета». К этому новому классу объектов были отнесены Плутон, Церера и Эрида. Харон даже в число карликовых планет включен не был.

Два внешних спутника Плутона – Гидра и Никта – были открыты в результате повторного анализа фотографий телескопа «Хаббл», сделанных в мае 2005 года. Оба спутника представляют собой неправильные глыбы, похожие на гигантские валуны. Ныне размеры Никты оценивают в 54*41*36 километров, Гидры – 44*33 километра. Никта вращается по орбите радиусом 49 тысяч километров, то есть находится в 2,5 раза дальше от Плутона, чем Харон. Гидра же движется по орбите радиусом 65 тысяч километров.

В июне 2011 года «Хаббл» обнаружил еще один спутник Плутона – Кербер, удаленный от планеты на 59 тысяч километров. Спустя ровно год с помощью все того же орбитального телескопа открыли пятый спутник – Стикс, вращающийся по орбите радиусом 42 тысячи километров. Первые изображения Кербера и Стикса были получены весной 2015 года с использованием самой чувствительной камеры L0RRI аппарата «Новые горизонты». Выяснилось, что Стикс имеет размеры 7×5 километров, а Кербер – 12*4,5 километра. На основе математических вычислений астрономы полагают, что у Плутона имеется и шестой, еще не открытый, спутник. Что, согласитесь, для карликовой планеты просто умопомрачительно много.