Реферат: Плутон

Введение.

Согласитесь,сегодня человек, в какой бы самой отдалённой области науки или народногохозяйства он ни работал, должен иметь представление, хотя бы общее, о нашейСолнечной системе, звёздах и современных достижениях астрономии.

Сравнительноеизучение планет и их спутников – “лун” – имеет первостепенное значение и дляпознания природы Земли. Нам ещё не ясны те условия, которые привели кформированию разнообразных природных комплексов, в том числе благоприятствовавшихзарождению и развитию жизни на Земле.

Вэтом реферате пойдёт речь о самой загадочной планете нашей Солнечной системы –Плутоне. Эта планета имеет множество особенностей и странностей, её сложноизучать, её нашли самой последней и так далее…

Вкачестве источников информации я выбрал максимум книг и компьютерных программ,которые были мне доступны, постарался выбрать максимально важную информацию.Насколько это мне удалось – судить вам…

I. Новые рубежи преподносят сюрпризы.

1. Открытие “странной планеты”.

23сентября 1846 года Иоганн Готфрид Галле (1812 г. – 1910 г.) в Берлинскойобсерватории при помощи расчётов астронома Жана Жозефа Леверье (1811 г. – 1877г.), работавшего в Парижской политехнической школе, открыл восьмую планетуСолнечной системы – Нептун. [3]

В1905 году, изучив возмущения (неправильности) в движении Урана по его орбитеамериканский теоретик Персиваль Лоуэлл (1855 г. – 1916 г.)* решил,что за Нептуном должна находится ещё одна планета, и рассчитал еёпредполагаемую орбиту.

Однакопоиски новой планеты не ограничились одним вечером. Дело всё в том, что девятаяпланета, как в последствии оказалось, обладает свечением в 600 раз меньшим, чему Нептуна. Поэтому, несмотря на все усилия собранного на Флагстаффе коллектива,понадобилось почти тридцать лет, чтобы открыть Плутон. Удача пришла к молодомуастроному Клайду Уильяму Томбо ( род. в 1906 г.). В 1930 году, когда Лоуэллауже давно не было в живых, на обсерватории его имени, где за год до этого былустановлен новый современный 13-дюймовый (33 см.) рефрактор, Томбо нашёлдевятую планету почти там (по космическим меркам), где ей и полагалось быть порасчётам Лоуэлла. Плутон получил своё название по имени древнегреческого богаземных недр (подземного царства), поскольку она очень скудно освещаетсяСолнцем. Любопытно, что это имя для вновь открытой планеты предложено …11-летней девочкой, дочерью английского профессора астрономии.[1] [3]

НоЛоуэлл не совсем точно рассчитал орбиту Плутона. Её никак не удавалось“подогнать” (по земным меркам) под его вычисления. Орбита проходила в среднемвсего в 5900000000 км. от Солнца, то есть на полмиллиарда километров ближе, чемдолжно быть по Лоуэллу. Вообще, Плутон и его движение крайне странные! Но обэтом читайте в главе III.

2. Гипотезы происхождения планеты.

Плутонимеет много особенностей, он абсолютно не схож со своими соседями. Может“владыка подземелья” спутник? Но чей же? Откуда взялся Плутон?

Натакие вопросы отвечает следующий факт. На каждые три полных оборота Нептунавокруг Солнца приходится точно два таких же оборота Плутона. Значит неисключено, что Плутон был некогда “приурочен” Нептуном и в отдалённейшиевремена “морской владыка” имел, помимо Тритона и Нереиды, ещё одногоприслужника, которому удалось стать более независимым, но следы прежнегорабства в его биографии всё же остались.

Однимиз первых, кому пришло на ум увидеть в Плутоне “беглого прислужника” Нептуна,был японский астроном, директор Квасанской обсерватории в Киото И. Ямамото(1889 г. – 1959 г.). Он предложил следующий сценарий этой драмы. Некогда Нептунобращался вокруг Солнца на расстоянии, более подобающем девятой планете(включая и “несостоявшуюся” – пояс астероидов). Затем из глубин Вселеннойпоявился пришелец– некое крупное небесное тело. Оно вторглось царство Нептуна исвоим тяготением отняло у него один из спутников. Совсем увести добычу с собойоно не смогло, но с “околонептунной” орбиты сорвать спутник ему оказалось подсилу. Пришелец на границе Солнечной системы бросил свою жертву, которая,перестав быть спутником, с тех пор и стала независимой планетой. А Нептун подвлиянием потери тоже изменил свою орбиту, приблизившись к Солнцу.

Другуюсторону аналогичной гипотезы разработал в 1936 году английский астрофизик Р. А.Литлтон. Он задумался над причиной очень медленного вращения Плутона вокруг егособственной оси. Действительно, шесть с небольшим суток для такого мелкоготела, да ещё лежащего столь далеко от тормозящего влияния Солнца, – это ужслишком. Нептун – вот кто виноват в подобной странности. Если у него есть такоймассивный спутник, как Тритон, то что могло помешать Нептуну в прошлом временнообладать и ещё одним, не более крупным, а именно Плутоном? Притяжение Нептуна,“мстящего” Плутону за его бегство, могло замедлить вращение его бывшегоспутника, да заодно ещё и заставить его вечно глядеть на покинутого хозяинаодной и той же стороной.

Еслитак, то период вращения Плутона вокруг оси должен был совпадать с периодомобращения его вокруг Нептуна. Обходя планету за 6,39 суток, Плутон находился в375000 км. от неё. Но ведь и нынешний, более верный “прислужник” Нептуна,Тритон, тоже не уходит от планеты в среднем более чем на 355000 км.

Явлениередкостное: у Нептуна в прошлом было два очень крупных спутника, причём почтина одинаковых по протяжённости орбитах. Близкие друг к другу большие теладолжны были тяготением влиять одно на другое, приводя к нарушению стабильностивсей системы. Тут, согласно такой гипотезе, и могло произойти что-то не оченьуж невероятное, чтобы равновесие нарушилось. Плутон в результате катастрофы“вылетел” на свою нынешнюю орбиту, а орбита Тритона так наклонилась, что онстал фактически вращаться в обратную сторону.

Предположениеинтересное, но оно порождает новые загадки. Что за катастрофа привела кнарушению сложившейся системы? Почему Плутон вышел на орбиту, так сильноудалённую от Нептуна? И что заставило Тритон ходить по такой, во всём остальномискажённой, но почти круговой орбите? Все эти вопросы висели в воздухе.

Обегипотезы, хотя и несколько умозрительные, но приёмлемые. Но есть им иальтернативы. Так, немецкий астроном Э. Мёдлов предполагает, что за орбитойНептуна спряталась от наших глаз ещё одно кольцо астероидов, вполне сходное стем, что лежит между Марсом и Юпитером. И тайна Плутона заключается просто втом, что он всего лишь член этого огромного скопления в основном мелких тел –один из многих, но более крупный, чем остальные, почему и был, в отличие отних, астрономами замечен. Есть же такая малая планета, астероид Эрот (Эрос),орбита которой частично так же лежит внутри орбиты Марса, и его можнорассматривать как члена известного нам астероидного кольца. Есть также малыепланеты, пересекающие орбиту Земли (диаметром более 1000 км. – свыше 1000штук)… И Тритон когда-то, возможно, был тоже одним из тел, входящих в гипотетическоевнешнее кольцо астероидов, а затем его захватил Нептун и превратил в своегоспутника. Кстати, это объяснило бы и загадку обратного движения Тритона.

Конечно,всё это лишь гипотезы. Для того, чтобы приобрести титул теории им недостаёт ещёмногого. В первую очередь – наблюдательных фактов. А они-то в таком удалении отЗемли достаются нелегко. [3]

3. Открытие спутника.

Атем временем произошло событие, которое, казалось бы, всё разъяснило.

22июня 1978 года Дж. У. Кристи из Морской обсерватории в Вашингтоне (США) решилпросмотреть пластинки со снимками Плутона, сделанными за месяц, чтобы уточнитьорбиту этой всё ещё слабоизученной планеты.

ТутКристи бросилось в глаза, что тело Плутона выглядит как-то странно: оно вродебы вытянуто в одну сторону, примерно с севера на юг. Гора? Но даже представитьневозможно такую гигантскую вершину, чтобы она была заметна за миллиардыкилометров, пускай и в наилучший телескоп. Кристи решил: спутник!

Коллегапервооткрывателя (хотя открытие ещё нуждалось в подтверждении) Р. С. Харригонзанялся вычислениями. Его вывод был тот же. Опираясь на определение времени, закоторое “выступ”, исчезнув с одной стороны Плутона, появлялся с другой, онподсчитал период обращения новичка вокруг его планеты. Оказалось 6 суток 9часов 17 минут, то есть то же самое время, которое тратит Плутон, чтобыобернуться собственной оси. Значит “луна” Плутона постоянно “висит” над одной итой же точкой поверхности планеты.

Первооткрывательпредложил для спутника имя Харон… На берегах Стикса, реки забвения и скорби,поселила фантазия древних греков перевозчика Харона. Он в своей лодчонкедоставлял тени умерших в царство Плутона, так что предложение выглядело вполнеуместным. Единственный недостаток – сходство с названием незадолго до этогооткрытого астероида Хирона. Но мифический Хирон был не лодочником, а кентавром,и греки их не путали. Впрочем, последнее слово, как всегда, за МеждународнымАстрономическим Союзом; его специальная комиссия обладает правом окончательноутверждать названия новооткрытых небесных тел.

Всентябре 1980 года французские астрономы Д. Бонно и Р. Фуа получили сериюфотографий и обработали их при помощи ЭВМ. В результате было установлено, чторадиус орбиты Харона равен 19000 километров. Диаметр Плутона получился равнымпримерно 4000 км., а диаметр Харона около 2000 км.

Оченьблизко поселился “перевозчик теней” к самому владыке загробного мира. Даже Лунас Землёй представляют собой менее компактную систему. Да и отношения масс уэтих двух тел очень необычны. В случае, если их средняя плотность одинакова(около 0,4 г/см3), масса Плутона составляет 0,005, а Харона – около0,0008 массы Земли. [4] Тем самым Харон становится массивнейшей “луной” вСолнечной системе, если считать в отношении к массе её центрального тела (массанашей Луны, для сравнения, составляет всего 1,2% массы Земли).

Поэтомумножество специалистов предпочитают считать эту систему парной, двойнойпланетой “Плутон – Харон”, известны же двойные звёзды, тоже обращающиеся вокругцентра масс, так что такие мысли астрономов выглядят вполне логично. [3] [1]

II. Физика, механика, химия и внутреннеестроение Плутона.

1. Особенности Плутона.

Орбитановой планеты оказалась невероятно сильно наклонённой – на 17° 2? – ни у однойизвестной планеты ничего подобного не было. Наклон оси составляет 50° [4]. Малотого, орбита обладает необычной вытянутостью. Потому и получается, что Плутонто проходит всего в 4400000000 км. от светила, то удаляется от него на7400000000 км. В результате складывается совсем уж парадоксальное положение… [3]

…Спроситеобразованного человека, но не специалиста в небесных делах: какая планетаявляется наиболее удалённой от Солнца? Он, скорее всего, ответит: разумеется,Плутон. И будет прав. Но не всегда, а лишь в течение двухсот двадцати восьмиземных лет из тех каждых двухсот сорока восьми, за которые эта планета делаетодин полный оборот вокруг светила. Остальные 20 лет Плутону на смену приходитНептун.

В1979 году такая “смена караула” и произошла; на два десятка лет стражем далёкихокраин Солнечной системы стал Нептун. 23 января 1979 года эти планеты оказалисьна равном расстоянии от Солнца – в 30,3 астрономической единицы, а затем как быпоменялись местами. На схемах это выглядит как пересечение орбит. На самом жеделе оно не существует, и одна планета проходит в миллионах километров отдругой.

Ксентябрю 1989 года Плутон достиг своего перигелия (ближайшей к Солнцу точки) иначал удаляться от светила. 15 марта 1999 года Плутон и Нептун вернулись насвои более привычные места, и самой далёкой планетой вновь стал Плутон.

Весьэтот “контрданс” небесных тел, конечно же неспроста. Чтобы в нём разобраться,желательно было бы знать размеры Плутона. Сперва полагали, что он примерно сЗемлю или даже побольше. Но в 1950 году Койпер установил, что его размеры многоменьше, и диаметр Плутона не превышает 5800 км. Лет через 25 – новость: Плутонотражает свет так, как будто он покрыт размороженным болотным газом. А еслиесть метановый иней, то тело планеты холодное, и в случае, если Плутон весьсостоит из метана, плотность его должна быть меньше единицы. К концу 70-х годовучёные пришли к выводу, что Плутон – совсем небольшое тело, меньше даже, чемнаша Луна, и, хотя в 1980 году поступили сведения, что его диаметр составляет4000 км. (на 500 км. больше лунного), по массе он в несколько раз уступаетЛуне. По самым последним данным его диаметр составляет примерно 3100 – 3200 км.[3] Словом, по размерам, по орбите и другим характеристикам – скорее непланета, а … спутник. Действительно, Плутон представляет собой как бы неполноценнуюпланету.[3]

Впользу такого предположения говорят и странности в периоде вращения Плутонавокруг собственной оси. На полный оборот у него уходит 6 суток 9 часов 17минут, а это слишком много для столь небольшого тела, так что и скоростьвращения выдаёт его с головой как самозванца в семье планет.

Ещёодно свидетельство: все четыре планеты, лежащие непосредственно за Марсом и запоясом астероидов – Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун– гигантскими размерами,огромными размерами, общим газожидким стронием решительно отличаются отвнутренних – Меркурия, Венеры, Земли и Марса. А вот Плутон, хотя и расположенво внешней части Солнечной системы, всеми этими параметрами, как кажется, схожс меньшими и твердотельными околосолнечными планетами, а не со своими соседями.Если полностью расплавить Плутон, то он даже не заполнит ниши водного океанаЗемли.

Скорость,с которой движется Плутон по своей орбите примерно равна 16,8 км/ч. Орбитаочень протяжённая и поэтому один плутоновский год равен 247,7 земным годам. Кпримеру, если вам сейчас 17 лет, то на Плутоне вам было бы 0,07 лет.

Ускорениесвободного падения над поверхностью Плутона равняется 0,49 м/с2.Если ваша масса примерно равна 70 кг., то на этой планете вы бы весили 4 кг![4]

2. Внутреннее строение и тепловая история.

Призарождении и эволюции планеты. В её недрах происходили менее активные процессы,нежели на других планетах Солнечной системы. В рамках модели равновеснойконденсации из протопланетной туманности при температуре около 40 Кельвин этотело, очевидно, аккумулировалось преимущественно из метанового льда, ислагающее его вещество не претерпело в дальнейшем заметной дифференциации.Другая возможность – формирование из гидратов метана (CH4? 8H2O)при температуре конденсации около 70 Кельвин с последующим их разложением впроцессе внутренней эволюции, дегазацией CH4 и образованиемметанового льда на поверхности. Отождествление его в спектре отражения Плутонаблагоприятствует обеим этим моделям, не позволяя, однако, сделать между нимивыбор. При этом для любой из них средняя плотность планеты оказывается не выше1,2 г/см3, а альбедо не менее 0,4, что соответственно уменьшаетвероятный диаметр Плутона до размеров Луны, а массу ограничивает несколькимитысячными долями от массы Земли. Если же плотность всего 0,7 г/см3,как это следует из анализа соотношений масс Плутона со спутником, то нужнодополнительно допустить, что слагающие его замёрзшие летучие вещества типаводно-метанового льда находятся в довольно рыхлом состоянии.[2]

3. Поверхность планеты.

Вотличие от спутников планет-гигантов, у Плутона отождествлены спектральныепризнаки метанового конденсата. По результатам узкополосной фотометрииотношение интенсивности отражения в двух спектральных областях, в одной изкоторых расположены полосы поглощения водяного и аммиачного льда, а в другой –сильная полоса поглощения метанового льда, оказалось равным 1,6. Если взятьчистый метановый лёд и снять те же спектры в лаборатории, то отношениеоказывается лишь немного больше, в то время как для спутников гигантов с признакамиводяного льда на поверхности это отношение существенно меньше единицы. Этотфакт служит довольно сильным аргументом в пользу наличия метана. Обнаружениеметанового льда на Плутоне меняет существовавшие до недавнего временипредставления о его поверхности, образованной скальными породами, в сторонуболее реальных предположений о покрывающем её протяжённом ледяном слое. [2]

4. Атмосфера и климат Плутона.

НаПлутоне не обнаружено видимых признаков атмосферы. Маловероятно, что неон можеттам концентрироваться хотя бы в малых количествах, так как столь малая планетане способна удержать столь лёгкий газ.

Надповерхностью планеты максимальная температура примерно равна –212° С, аминимальная –273° С, то есть постоянно приближается к абсолютному нулю. [2]

Заключение.

Плутонявляется уникальной и самой интересной планетой Солнечной системы. По прежнемуостаётся множество загадок о точном происхождении, химическом составе Плутона.На “владыку подземелья” ещё ни разу не приземлялся ни один исследовательский комплексс Земли, естественно фотографий поверхности тоже нет. Нахождение на Плутонеживых организмов равно нулю, так как с точки зрения современной науки ни одинорганизм Земли не смог бы выжить в таких суровых условиях, а других форм жизнимы пока не находили. Есть малая вероятность нахождения там полезных ископаемыхв виде дефицитного газа, но такие химические элементы есть на более близких кЗемле планетах.

Человечествоявляется полноправным хозяином своей звезды, хозяином пока ещё безжизненныхпланет, и, несомненно, что не в столь уж отдалённой перспективе сможет овладетьих богатствами.

Список литературы

ДопаевМ. М. Наблюдения звёздного неба. – М.: Наука, 1978 г., стр. 90-91.

МаровМ. Я. Планеты Солнечной системы. – М.: Наука, 1986 г., стр. 27, 30-31, 44, 137,234, 266.

СилкинБ. И. В мире множества лун. – 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 г.

Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта referat2000.bizforum.ru/