Реферат: Плутон-планета или астероид?

ВВЕДЕНИЕ

I. НОВЫЕ РУБЕЖИ ПРЕПОДНОСЯТ СЮРПРИЗЫ.

1. ДАЛЕКАЯ ЗАГАДКА-ПЛУТОН.

2. ОТКРЫТИЕ "СТРАННОЙ ПЛАНЕТЫ".

2.1 ГИПОТЕЗЫ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ПЛАНЕТЫ.

3. ОТКРЫТИЕ СПУТНИКА.

II. ФИЗИКА, МЕХАНИКА, ХИМИЯ И ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ПЛУТОНА.

1. ОСОБЕННОСТИ ПЛУТОНА.

2. ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ И ТЕПЛОВАЯ ИСТОРИЯ.

3. ПОВЕРХНОСТЬ ПЛАНЕТЫ.

4. АТМОСФЕРА И КЛИМАТ.

III. ПОСЛЕДНИЕ ОТКРЫТИЯ И РАСХОЖДЕНИЕ ГИПОТЕЗ.

1. ПЛАНЕТА ИЛИ АСТЕРОИД

2. НОВЕЙШИЕ РАЗРАБОТКИ ПО ИЗУЧЕНИЮ ПЛУТОНА.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ.

Люди издавна интересовались всем непонятным и таинственным. Главной причиной этого был неуправляемый страх и мистика. Еще в древности у людей стали появляться первые раздумья о бесконечности. Многие ученые, такие как Аристотель, Пифагор и многие др., стали посвящать себя в науку математических знаков и наблюдение за звездами. Многие открыли новые законы, которые действуют, и по сей день и на которых строится наша физика и главное астрономия. Если брать астрономия нынешнего времени, то она стала ужасно быстро развиваться благодаря новейшим техническим устройствам, таким как спутники, мощные радиотелескопы и многое другое. С помощью этих технологий мы стали смотреть так далеко в глубины космоса, что это стало очень трудно для понимания. Труден для понимания, например такой факт, что, смотря на звезду, например Вега, которая находится на расстоянии 26 световых лет, мы наблюдаем, что там происходило 26 лет тому назад. Но и это еще не достижение. Но прежде чем смотреть так далеко, надо посмотреть, прежде всего, себе “под ноги”. И для этого многие ученые принялись давно изучать нашу Солнечную систему, прежде всего, как говорят некоторые ученые, чтобы разгадать тайны глубокого космоса, нужно разгадать все тайны, которые происходят у тебя под носом. Мне захотелось немного помочь ученому миру и самому себе по изучению Плутона, а также попробовать доказать, что Плутон – это астероид. Он хранит достаточно в себе загадок, вокруг которых, ходит так много споров. Чтобы опровергнуть все эти споры я буду исследовать эту тему при помощи ученого из Бюрроканского обсерватория Лазаря Гаспаровича.

I. НОВЫЕ РУБЕЖИ ПРИПОДНОСЯТ СЮРПРИЗЫ.

1. Далекая загадка-Плутон.

Далекая планета Солнечной системы, Плутон, - наименее изученная из всех планет . Она была открыта в марте 1930 года американским астрономом К. Томбо. Позже она была найдена и на более ранних фотографиях неба, начиная с 1914 года.
Замечательная история открытий Нептуна и Плутона в действительности начинается с открытия Урана, потому что, не будь наблюдений Урана , два более поздних открытия могли бы задержаться на многие годы. Вместе с тем открытие Урана знаменует начало новой эпохи в истории астрономии, так как Уран был первой планетой, которая была "открыта". Ведь Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн всегда были видимы невооруженным глазом любому человеку, посмотревшему на небо (если только глаза наших доисторических предков не были гораздо несовершеннее наших глаз).
Плутон выглядит как звезда примерно 15-й звездной величины . Нетрудно подсчитать, что почти такой же блеск имел бы Марс, если его отнести на расстояние Плутона. Это значит, что Плутон примерно таких же размеров, как и Марс. Более точная оценка диаметра планеты была сделана в 1950 году Дж. Койпером, измерившим с помощью 5-метрового телескопа его угловой диаметр и нашедший его равным 0",23. Этому значению соответствует диаметр планеты 5900 км.
В ночь с 28 на 29 апреля 1965 года Плутон должен был пройти вблизи звезды 15-й звездной величины, причем так близко, что мог закрыть ее, если бы его диаметр был равен определенному Койпером. Двенадцать обсерваторий следили за блеском звезды, но он не ослабел ни на секунду. Это означало, что диаметр Плутона не превосходит 5500 км. Еще труднее было определить массу Плутона . До 1978 года спутников у него известно не было, кометы вблизи него не проходили. Оставалось изучать слабые возмущения, создаваемые Плутоном в движении ближайших к нему планет Нептуна и Урана.
При взгляде на план Солнечной системы может создаться впечатление, что орбиты Нептуна и Плутона пересекаются. На самом деле это впечатление ошибочно, так как орбита Плутона наклонена на угол 17° к плоскости эклиптики и орбиты Нептуна, причем линия узлов (пересечения плоскостей орбит) расположена так, что как раз в районе кажущихся "точек пересечения" Плутон находится на 10 а.е. севернее эклиптики. Более того, из-за соизмеримости периодов обращения Нептуна и Плутона (три периода Нептуна почти равны двум периодам Плутона) расстояние между обеими планетами никогда не может быть меньше 18 а.е.

Ближе к Плутону, как это не странно, может подходить Уран - расстояние между ними может иногда сокращаться до 14 а.е. Но все же это расстояние слишком велико. Американские астрономы Р. Данкомб, П. Сейдельман, Э. Джексон и польский астроном В. Клепчинский проделали громадную работу по обработке 5426 наблюдений положений Нептуна за 1946 - 1968 годы с учетом возмущений от всех остальных планет и получили наилучшее согласие теории с наблюдениями в случае, если масса Плутона равна 0,11 земной. Именно такова, насколько мы знаем, масса Марса, но Плутон меньше Марса, и если мы примем для него такую массу и диаметр 5500 км, то средняя плотность Плутона окажется равной 8 г/см3, что слишком много. И вдруг неожиданно американский астроном Дж. Кристи на пластинках, снятых в апреле-мае 1978 года на 155-сантиметровом рефлекторе Морской обсерватории во Флагстаффе, обнаружил у Плутона спутник диаметром около 500 км. Открытие было произведено с помощью 4-х метрового рефлектора обсерватории Серро-Тололо. По обращению спутника вокруг планеты удалось определить массу Плутона –1,3*10²² кг или примерно 1/500 массы Земли и 1\16 массы Луны.! Диаметр Плутона по определениям Кристи равен 2600 км, иначе говоря, именно Плутон, а не Меркурий, - самая маленькая среди больших планет Солнечной системы.Именно поэтому можно присоединиться к гипотезе о том, что эта не планета, а астероид некогда захваченный полями Урана и Нептуна.Но об этом чуть ниже. Плотность Плутона получается равной 1,4 г/см3 - почти как у спутника Юпитера Каллисто. По диаметру планеты и ее блеску легко определить альбедо; оно равно 0,5. Обычные скальные породы, как показывает пример Луны и Меркурия, не обладают столь высоким альбедо, значит, можно предположить, что значительная часть поверхности Плутона покрыта льдом или инеем.
По этим результатам температура на Плутоне должна была быть около 40°К, но как показывают новейшие исследования это не так. Это значение ниже температуры конденсации метана при очень низких давлениях (50°К). Поэтому на поверхности Плутона может быть метановый лед. В 1977 году, американские астрономы Д. Крукшенк, Д. Моррисон и К. Пилчер с помощью 4-х метрового рефлектора обсерватории Китт Пик обнаружили в инфракрасном спектре Плутона две полосы, характерные именно для метанового льда.
С другой стороны, канадский астроном Л. Маннинг, изучив спектр Плутона в видимой области, полученный в 1970 году Дж. Фиксом, Дж. Неффом и Л. Келси на 60-сантиметровом рефлекторе со спектрофотометром нашел в нем признаки полос поглощения ионов железа и пришел к выводу, что породы планеты обогащены железом.
В 1955 году американские астрономы М. Уокер и Р. Харди из фотоэлектрических наблюдений нашли период вращения Плутона вокруг оси - 6 суток 9 часов 16,9 минуты. Спустя 12 лет советский астроном Р.И. Киладзе подтвердил этот период по собственным наблюдениям. В настоящее время ясно, что этот период является вместе с тем периодом обращения спутника Плутона вокруг планеты.

Проникновение в тайны Солнечной системы на основе использования ньютоновского закона всемирного тяготения и тщательнейших наблюдений продолжалось и в двадцатом веке. Вознаграждением этих усилий было открытие Плутона, причем обстоятельства этого открытия были удивительно похожи на обстоятельства открытия Нептуна. Как и тогда, планета практически была обнаружена во время одного из ранних поисков, но в силу превратностей судьбы ее отождествление произошло гораздо позднее.
В начале нашего столетия Персиваль Лоуэлл (1855-1916), основавший во Флагстаффе (Аризона) обсерваторию целью наблюдения планет, и в особенности Марса, активно заинтересовался возможностью существования планеты еще более далекой, чем Нептун. Он заново исследовал орбиту Урана и Нептуна и пришел к выводу, что кажущиеся ошибки наблюдений могли бы существенно уменьшить, если учесть возмущения Урана неизвестной планетой. Вычисленные Лоуэллом орбита и положения планеты не были опубликованы о 1914 г., хотя поиски планеты он начал с 1905 г. Через 24 года в 1929 г. было завершено сооружение нового 13-дюймового рефрактора, который был установлен на обсерватории Лоуэлла для ускорения розыска новой планеты.
Молодому ассистенту Клайду Томбо было поручено, систематически фотографировать области неба вдоль эклиптики. Для каждой области он делал две фотографии с длительными экспозициями, разделенные по времени на 2 -- 3 дня. Затем в поисках ожидаемой планеты он очень тщательно сравнивал полученные фотографические пластинки. Сравнение делалось при помощи блинк-компаратора-прибора, снабженного двойным микроскопом, что позволяет наблюдателю попеременно видеть одну и ту же область неба на двух пластинках. Любой объект, который в течение интервала между двумя экспозициями перемещался по небу, кажется прыгающим "туда - сюда", в то время как звезды выглядят неподвижными. И наконец это событие произошло!!!
12 марта 1930 г ., т. е. менее чем через год после начала осуществления новой программы, обсерватория Лоуэлла, через Гарвардское бюро протелеграфировала астрономическим обсерваториям следующее сообщение: "Систематически начатые много лет назад поиски, в связи с исследованиями Лоуэллом планеты за орбитой Нептуна, привели к открытию объекта, скорость движения и траектория которого в течение семи недель последовательно соответствовали телу, находящемуся за орбитой Нептуна приблизительно на том расстоянии, которое ему приписывал Лоуэлл. Пятнадцатая звездная величина. Положение на 3 часа всемирного времени 12 марта было 7" к западу от d Близнецов, что согласуется с предсказанной Лоуэллом долготой."
Астрономический мир вскоре единодушно принял для этой планеты название: Плутон , которое подходит ей, так как она движется во внешних не освещенных Солнцем областях солнечной системы.
Почему ее назвали Плутон? Все дело в том, что первые две буквы названия соответствуют инициалам Персиваля Лоуэлла, умершего в 1916 г., т. е. всего через два года после того, как им было опубликовано подробное предсказание движения новой планеты.
Последующие вычисления орбиты, выполненные на основании фотографий новой планеты, сделанных еще до ее открытия, показали, что она движется вокруг Солнца с периодом 246,5 года по орбите, наклоненной на 17" к средней плоскости других планет. Представьте насколько это много земного года, ни один человек не смог бы встретить плутоновский “Новый год“.Я сомневаюсь, что это даже кому-нибудь захотелось.
В перигелии орбита Плутона проходит внутри орбиты Нептуна , но вследствие большого наклона орбиты эти два тела столкнуться не могут. Только несчастливая случайность помешала открыть Плутон в 1919 г. астрономам обсерватории Маунт Вильсон. В это время Милтон Хьюмасон по поручению Уильяма Пикеринга (1858 -1938), который независимо осуществил вычисления предполагаемого положения планеты, сфотографировал области вокруг предсказанного положения планеты и действительно получил изображение планеты на некоторых пластинках. Однако изображение Плутона на одной из двух лучших пластинок попало как раз на небольшой брак эмульсии (на первый взгляд оно казалось частью этого брака), в то время как на другой пластинке изображение планеты оказалось частично наложенным на какую-то звезду! Даже в 1930 г., когда положение планеты в 1919 г. было довольно хорошо известно из вычисленной орбиты, с трудом удалось сравнить те изображения Плутона, которые были получены 11 лет назад.
Если только Плутон не обладает фантастически большой плотностью или же не является исключительно плохим отражателем света, то его масса недостаточно велика, чтобы вызывать те отклонения в движении Нептуна, на основе которых было предсказано существование Плутона. Вот почему скорей всего многие астрономы ныне полагают, что открытие Плутона было случайным. Тем не менее, открытие, последовавшее в результат неустанных поисков планеты, представляет собой еще один шаг на пути прогресса науки. В 1995 г. американские учёные с помощью специальной аппаратуры, смонтированной на орбитальном Хаббловском космическом телескопе, сфотографировали всю поверхность Плутона и составили его карту. Северный полюс планеты покрыт шапкой из замёрзших газов. В других областях светлые и тёмные районы перемежаются яркими вытянутыми полосами. Предполагается, что это связано с отложениями инея- древнейшим из них, успевшим разложиться под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца соответствует более тёмная окраска, а более свежим – светлая.

Все сотрудники обсерватории Лоуэлла достойны высшей похвалы за свою кропотливую работу и полученные результаты. Томбо распространил начатые на обсерватории Лоуэлла поиски на все небо, но установил, что в пределах, доступных наблюдениям с 13-дюймовым телескопом, больше планет нет. Но даже если другие планеты и существуют, то они должны были или находиться гораздо дальше или быть гораздо меньше. Поэтому продолжение поисков гораздо более слабых планет с одним из больших телескопов, например, с 5-метровым, неоправданно с практической точки зрения. Чем больше телескоп, тем пропорционально меньшую область неба он фотографирует. Поиски по всему небу с охватом всех объектов, блеск которых является предельным для наблюдения с 5-метровым телескопом, потребовали бы его непрерывного использования в течение всех безлунных ночей на протяжении долгих веков. Поэтому открытие планет, возможно, и существующих за орбитой Плутона, представляется весьма трудным делом, если только не сыграет роли какой-либо счастливый случай или же не будут применены новые методы наблюдений. Для радиолокационных телескопов такие расстояния слишком велики. Большой оптический телескоп, запущенный в межпланетное пространство или установленный на Луне и работающий в сочетании с телевизионной техникой а также автоматической аппаратурой, предназначенной для поисков планет, я думаю, возможно, и мог бы способствовать успеху, однако некоторые астрономы вообще сомневаются в том, что будут найдены еще какие-то планеты значительных размеров.
Самая далекая от Солнца из всех открытых до сих пор планет совершенно не похожа на другие планеты, находящиеся во внешних областях солнечной системы. Чужестранцем-карликом выглядит Плутон среди планет-гигантов. Что-то есть в ней мистическое и непонятное, а потому, что мы очень и очень мало знаем о ней, поэтому нас она притягивает, манит и зовет, что мы собственно и делаем: подчиняемся ее зову. Наши сведения о Плутоне весьма ограничены; помимо орбиты, а, следовательно, и расстояния нам известны его блеск и цвет, но масса Плутона неизвестна. Согласно определению Койпера видимый диаметр Плутона равен 0",2 - 0",3, что соответствует примерно 5800 км. Если считать, что масса Плутона хотя бы примерно соответствует вычисленной величине (0,8 массы Земли), то средняя плотность планеты получается больше плотности золота! Так как металлы и другие вещества, плотность которых выше, чем у железа, по-видимому, встречаются в звездах, так же как и на Земле, в небольших количествах, представляется совершенно невероятным, чтобы плотность Плутона была гораздо выше плотности железа, которая в 7,8 раза выше плотности воды. Сразу становится ясно, что или его масса или диаметр определены с большой ошибкой. Но если предположить, что плотность Плутона близка к плотности Земли, то это предположение с неизбежностью влечет за собой увеличение его диаметра вдвое, но так как такой диаметр вполне измерим, мы вынуждены вместе с Брауэром и Клеменсом сделать вывод, что масса Плутона определена пока еще ненадежно.
Совершенно иное объяснение тем же данным о Плутоне предложил Олтер, согласно которому диаметр Плутона больше его видимого диаметра, но благодаря тому, что планета имеет довольно гладкую поверхность, солнечный свет отражается лишь от ее небольшой центральной области. Так, например, отполированные сферические или овальные поверхности при освещении их точечным источником света дают отблеск с концентрацией света к центру поверхности. Однако объяснение Олтера все же не решает проблемы довольно слабого блеска Плутона. Если бы Плутон имел отражательную способность столь же низкую, как Луна, альбедо которой равно 0,07, то и тогда он должен был бы выглядеть вдвое более ярким, чем наблюдается в действительности. В результате мы вынуждены сделать маловероятный вывод о том, что поверхность у Плутона довольно гладкая, но ее отражательная способность равна всего 3 - 4%. Так как температура Плутона, по-видимому, ниже 220°С т. е. всего лишь на каких-нибудь 50 - 60° С выше температуры абсолютного нуля, то на его поверхности большинство обычных газов должно было перейти в жидкое состояние или замерзнуть.
Можно, конечно, представить себе, что Плутон покрыт океаном из жидкого (или твердого) кислорода (если бы кислород не был столь химически активен) или из азота, а водород и гелий, которые могли бы остаться на Плутоне газообразными, поэтому, я думаю, скорей всего отсутствуют.
Хотя и можно представить себе, что отражательная способность поверхности планеты благодаря наличию льда из кристаллов аммиака и других распространенных соединений будет довольно высокой, мы все же на практике должны быть готовы к тому, что эта поверхность подобно лунной, вследствие выпадения на нее метеоритного и кометного вещества в особенности на ранних этапах истории планеты, довольно неровная. Судя по желтовато-белой окраске, можно утверждать, что поверхность Плутона покрыта не слишком пигментными материалами. Поэтому очень трудно согласиться с предположением Олтера о сравнительно гладкой поверхности Плутона в сочетании с рекордно низким значением альбедо. Безусловно, эта планета негостеприимна для пребывания на ней человека, а очень жаль; смертельно холодная ночь продолжается там 76,5 часа, а вслед за нею наступает такой же длинный день, но и днем блеск Солнца будет в 1600 раз слабее, чем на Земле.

Высказывалось даже предположение, что Плутон-вообще не настоящая планета, а всего лишь спутник, потерянный Нептуном. Однако этот вопрос не может быть разрешен, пока мы не будем располагать большими сведениями о механизме появления у планет спутников. Так что давайте, попытаемся разобраться в этом вместе.

2. Открытие “странной планеты”.

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--