Обгрунтування особливостей Плутона, як небесного тіла та його виключення із списку планет

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Рівненський державний гуманітарний університет

Контрольна робота

Обгрунтування особливостей Плутона, як небесного тіла та його виключення із списку планет

Підготувала:

Студентка I курсу

педагогічного факультету

групи ПП-11

педагогічного факультету

Соломко Інна

Рівне 2013

План

планета плутон супутник

Вступ

1. Відкриття планети

2. Гіпотези відкриття планети

3. Відкриття супутника

4. Особливості Плутона

5. Внутрішня будова і теплова історія

6. Поверхня планети

7. Атмосфера і клімат Плутона

8. Запуск ракети з апаратом Нові Горизонти

Висновок

Література

Вступ

Погодьтеся, сьогодні кожна людина, в якій би найвіддаленішій галузі науки або народного господарства не працювала, повинна мати уявлення, хоча б загальне, про нашу Сонячну систему, зірки і сучасні досягнення астрономії.

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

У цьому рефераті піде мова про саму загадкову планету нашої Сонячної системи - Плутон. Ця планета має безліч особливостей і дивацтв, її складно вивчати, її знайшли самою останньою і так далі...

Мабуть кожен, хто прочитає цей реферат не залишиться байдужим, бо в ньому я підібрала найважливіші факти про цю загадкову планету.

1. Відкриття планети

Відкриття планети Нептун і уточнення параметрів її орбіти дозволило в десятки разів зменшити розбіжності між розрахунковими значеннями і результатами спостережень (так звані нев'язки) у орбіті Урану. Проте цілком усунути, точніше, звести ці нев'язки до рівня, який би визначався тільки обмеженою точністю елементів орбіти і помилками спостережень, усе ще не вдавалося.

Першим звернув на це увагу в 1848 американський астроном Б. Пірс, а в 1874 інший астроном, С. Ньюкомб, приступив до побудови нової теорії орбіти Урану, що враховувала б впливи на цю планету з боку Юпітера, Сатурна і Нептуна. Обговорювалося і питання про можливий вплив транснептунової планети.

До цього ж питання звернувся в 1879 у книзі «Популярна астрономія» і французький астроном К. Фламаріон, що спирався на аналіз орбіт трьох комет. Він пророкував існування великої планети, що рухається по орбіті в 43 рази більшого радіуса ніж у Землі, і здійнює повний оберт навколо Сонця за 330 років.

Проте в більшій, ніж цим дослідженням, мірі, відкриття дев'ятої планети відбулось завдяки П. Лоуеллу. У 1915 він опублікував «Трактат про транснептунову планету», в якому відображені (майже без нагадування про авторство) результати величезної проробленої ним роботи. Здійснені Лоуеллом задовго до 1915 обчислення стали причиною початих ще в 1905 пошуків «планети Х», як він її називав.

Після того, як у 1916 Лоуелла не стало, роботу було продовжено. Ретельне опрацювання фотокарток із зображенням тих ділянок зоряного неба, де передбачалося знайти нову планету, успіху тоді не принесло. (Згодом, коли Плутон уже був відкритий, знімки повторно були оброблені у 1919, і на них таки виявилися чотири дуже слабких і тому не помічених раніше зображення цієї планети).

На початку 1929 у Лоуеллівську обсерваторію надійшов 32,5-сантиметровий об'єктив із фокусною відстанню 169 см, що значно поліпшило можливості виявлення шуканого об'єкта. Спостереження почалися 1 квітня, а перші дослідження платівок -- у вересні 1929. Зйомка області Водолія продовжувалася місяць за місяцем з просуванням у східному напрямку через сузір'я Риб, Овна і Тільця. Звичайно інтервал між зйомками був дві доби, проте між першим знімком області Близнюків (21 січня 1930) і наступним пройшло на чотири дні більше. Коли знімки були оброблені, 18 лютого 1930 астроном-аматор, що проводив їхнє дослідження, К. Томбо зміг переконатися, що відкрита нова планета. По її переміщенню протягом чотирьох днів було встановлено, що об'єкт розташований за орбітою Нептуна. Побоювання, що об'єкт швидко переміститься, тобто є якимось незвичним астероїдом або кометою, розсіялися, коли підтвердилося, що він незмінно виявляється на перевирахуваному місці.

12 березня 1930 директором Лоуеллівської обсерваторії В. М. Слайфером була надіслана телеграма: «Систематичні багаторічні пошуки, що доповнюють дослідження Лоуелла по транснептуновій планеті, призвели до виявлення об'єкта, що протягом семи тижнів мав швидкість руху і траєкторію, що узгоджуються з даними транснептунового тіла…».

Цікаво, що оголошення про відкриття нової планети збіглося з днем народження Лоуелла і з 149 річницею відкриття Урану В. Гершелем.

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 відкритої планети запропоновано ... 11-річною дівчинкою, дочкою англійського професора астрономії.

Відкриття Плутона було зустрінуте з ентузіазмом астрономами, хоча з'явилися і скептичні висловлення. На думку ряду дослідників відкриття Плутона явилося навіть деякою мірою випадковим, тому що його маса недостатня, щоб зробити помітний вплив на рух Урана. Багато проблем, що стосуються Плутона, одержали розв'язання тільки на якісно новому етапі досліджень, пов'язаному з появою космічних апаратів.

Так, в процесі досліджень, лише в 1988 році було виявлено, що Плутон має власну атмосферу.

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 повниі оберти Нептуна навколо Сонця доводиться точно два таких же оберти Плутона. Отже не виключено, що Плутон був колись "приурочений" Нептуном і в найдальші часи "морський владика "мав, крім Тритона і Нереїди, ще одного прислугу, якому вдалося стати більш незалежним, а сліди колишнього рабства в його біографії все ж залишилися.

Одним з перших, 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 належній дев'ятій планеті. Потім з глибин Всесвіту з'явився прибулець - якесь велике небесне тіло. Воно вторглося в царство Нептуна і своїм тяжінням відняло в нього один із супутників. Зовсім відвести видобуток з собою воно не змогло, але з "навколонептунній" орбіті зірвати супутник йому виявилося під силу. Прибулець на межі Сонячної системи кинув свою жертву, яка, перестала 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 діб для такого дрібного тіла, та ще й що лежить настільки далеко від гальмуючого впливу Сонця, - це вже занадто. Нептун - ось хто винен в подібному дивацті. 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 заодне 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 діб, 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 супутники, 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 рівновага порушилася. Плутон у результаті катастрофи "Вилетів" на свою нинішню орбіту, а орбіта Тритона так нахилилася, що він став фактично обертатися у зворотній 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 Тритона ходити за такою, у всьому іншому спотвореною, але майже круговою орбітою? Всі ці питання висіли в повітрі.

Обидві гіпотези прийнятні. Але є їм і альтернативи. Так, німецький астроном Е. Медлі припускає, що за орбітою Нептуна сховалося 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 - один з багатьох, але більш великий, ніж інші, чому і був, на відміну від них, помічений, астрономами. Є й така мала планета, астероїд Ерот (Ерос), орбіта якої частково лежить усередині орбіти Марса, і його можна розглядати як члена відомого нам астероїдного кільця. Є також малі планети, що перетинають орбіту Землі (діаметром більш 1000 км.) ... І Тритон колись, можливо, був теж одним з тіл, що входять до гіпотетичного зовнішнього кільця астероїдів, а потім його захопив Нептун і перетворив на свого супутника. До речі, це пояснило б і загадку зворотнього 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 на такій відстані від Землі дістаються нелегко.

3. Відкриття супутника

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

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 слабовивченої 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 супутник Плутона постійно "висить" над однією і тієї ж точкою поверхні планети.

Першовідкривач запропонував для супутника ім'я Харон ...На честь перевізника Харона. Він у своєму човнику доставляв тіні померлих у царство Плутона, так що пропозиція виглядала цілком доречною. 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 владика 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. Тим самим Харон стає масивним "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 парною, подвійною планетою "Плутон - Харон", відомі ж подвійні зірки, теж обертаються навколо центру мас, так що такі думки астрономів виглядають цілком логічно.

4. Особливості Плутона

Орбіта нової планети виявилася неймовірно сильно нахиленою - на 17° - в жодної відомої планети нічого подібного не було. Нахил осі складає 50°. 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.

Запитайте освіченої людини, але не фахівця в небеснй справі: 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 Плутону 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 і його не існує, і одна планета проходить в мільйонах кілометрів від іншої.

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 самою далекою 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 рівний з Землю або навіть більше. Але в 1950 році Койпер встановив, що його розміри багато менші, і діаметр Плутона не перевищує 5800 км. Років через 25 - новина: Плутон відображає світ так, як ніби він покритий розмороженим болотним 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 наш Місяць, і, хоча в 1980 році надійшли відомості, що його діаметр становить 4000 км. (на 500 км. більше місячного), за масою він у кілька разів поступається Місяцеві. За останніми даними його діаметр становить приблизно 3100-3200 км. Словом, за розмірами, орбітою та іншими характеристиками - швидше не планета, а ... супутник. Дійсно, Плутон являє собою як би неповноцінну планету.

На користь такого припущення говорять про старанність в періоді обертання Плутона навколо власної осі. На повний оберт 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 свідчення: всі чотири планети, що лежать безпосередньо за Марсом і за поясом астероїдів - Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун- за гігантськими розмірами, будовою та складом, 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 навколосонячними 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

5. Внутрішня будова і теплова історія

При зародженні і еволюції планети у її надрах відбувалися менш активні процеси, ніж на інших планетах Сонячної системи. У рамках моделі рівноважної конденсації в протопланетній туманності при температурі близько 40 Кельвін це тіло, очевидно, акумулювалося переважно з метанового льоду, і складалаюча його речовина не зазнала 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 моделям, 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.

6. Поверхня планети

На відміну від супутників планет-гігантів, у Плутона ототожнені спектральні ознаки метанового конденсату. За результатами вузькострічкової 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.

7. Атмосфера і клімат Плутона

На Плутоні 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.

8. Запуск ракети з апаратом Нові Горизонти

Старт станції забезпечила ракета-носійAtlas-5, на першому місці якої встановлено двигунРД-180 виробництва російського НВО «Енергомаш». З іншого боку, врадиоизотопном генераторі, який відпрацьовує електроенергію для міжпланетної станції, використовується російський плутоній.

Плутон -- остання планета Сонячної системи, поблизу якої ще жодного разу не пролітав космічний апарат.

Американське аерокосмічне агентство NASA вело розробку міжпланетної станції з 1992 року, але лише 2003 року був затверджений проект NewHorizons.

Запуск спочатку планувався на 10 січня, але за погодних і технічних причин неодноразово переносився. Подальші затримки мали призвести до пізнішого прибуття до Плутона: якби станція стартувала після 28 січня 2006, то до Юпітера вона підійшла вже у 2016 року, а до Плутона 9 лютого -- лише у 2019--2020 років. Це взаємним розташуванням Землі, Плутона і Юпітера.

Після запуску NewHorizons направилася до Юпітера. У тому 2007 року за рахунок поля тяжіння цієї планети станція повинна розігнатись та змінити свою траєкторію на те щоб летіти до Плутона.

Планується, що станція буде одночасно спостерігати за самим Плутоном, його великим супутником Хароном і ще двома невеликими супутникми, які відкриті лише 2005 року. Після закінчення спостережень станція має виконати маневр і вирушити до ще більш далеких об'єктаів Сонячної системи в так званому «поясі Койпера». Підходящі об'єкти ще треба знайти. Повна місія NewHorizons розрахована на 15--17 років.

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.

Література

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

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

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

4. Андрієвський С.М. Курс загальної астрономії. - М.: Наука, 2007 р., стор. 265-267.

5. Климишин І.А. Астрономія - Л.: Світ,1993.-384 с.

Размещено на Allbest.ru