Плутон состав атмосферы кратко

Обновлено: 05.07.2024

Плутон

Атмосфера Плутона, а точнее, её наличие – вопрос, вызывавший споры среди многих ученых-астрономов. Сама по себе планета является карликовой. В связи с этим процессы и явления, которые на ней происходят, являются объектами многочисленных дискуссий и обсуждений. В статье будет изучен состав атмосферного слоя, а также воздействие на его состояние эллиптической орбиты.

Так, да или нет?

Атмосфера Плутона существует, и это факт. Планета в действительности располагает этим слоем. Однако с поверхности можно видеть не классическое синее небо, облачность и сгустки воздуха, а тонкую оболочку газа. Она появляется на определённых точках орбит.

Какая она – атмосфера на Плутоне

Орбита планеты имеет эллиптический характер. В области ближайшего прохода азот твёрдого типа подлежит перегреву. В итоге наблюдается его сублимация в газовое вещество. Облака поднимаются и удерживаются на высоте за счёт гравитационного влияния. При отхождении планеты от звезды происходит потеря температуры. Это делает облака более твёрдыми и падающими на поверхность.

Состав атмосферы Плутона

Историческая справка об открытии атмосферы

Сам факт открытия космического тела приходится на 1930 год. Оно было записано как полноценный девятый объект. На какое-то время представители учёного мира забыли о планете. Однако в 80-е годы прошлого столетия исследовательские мероприятия были возобновлены. Львиную долю снимком предоставил аппарат Хаббл. В 1985 г. произошло открытие атмосферы Плутона. Установить факт её присутствия получилось математическим способом.

Особенности химического состава

Атмосфера Плутона имеет необычные составляющие вещества. Оболочка имеет внушительную толщину и обладает показателем ширины в 99% от всего пространства воздуха. Менее 1% приходиться на окись углерода. Оставшееся вещество – метан. Все эти газы – результат испарения ото льдов, которые покрывают поверхность. На протяжении времени этот процесс становится более серьёзным и масштабным, что провоцирует рост атмосферы Плутона.

Ночная сторона Плутона. Видно атмосферу, подсвеченную лучами Солнца. Фото New Horizons, цвета приближены к настоящим.

Оболочка из воздуха

Это и есть атмосфера Плутона. В летнее время наблюдается максимальное приближение планеты к Солнцу, поэтому она легко прогревается. В этот же отрезок времени происходит появление газообразной атмосферы. Парниковый эффект, дающий о себе знать под влиянием солнечных лучей, создаёт испарение. Однако лёд превращается не в водную массу, как на Земле, а в газ. Связано это с отсутствием гравитации.

В составе его преобладает азот. С течением времени он создаёт гигантское облако и поднимается над планетарной поверхностью. В итоге формируется прослойка из вакуума. Некоторые молекулы газа и вовсе могут достичь огромной высоты. Учёными также был обнаружен тот факт, что очертания у планеты нечёткие.

Зимние явления

О температурных режимах

Человек привык считать, что по мере удаления от Земли оболочка воздуха становится всё более холодной. Однако атмосфера Плутона свидетельствует об обратном явлении. На самом деле, поверхность крайне холодна, и на ней наблюдается температура, равная минус 231 градус. По мере отстранения от ледников наблюдается повышение температурного режима.

Солнечная система

Плутон – бывший объект Солнечной системы, перенесенный в разряд карликовых планет по причине малого веса, недостаточного для притягивания других космических тел. Изучен недостаточно из-за удаленности, представляет повышенный интерес для ученых.

Физические характеристики

Подробные характеристики и сведения о состоянии космического тела были получены лишь в 2015 году после сближения Плутона со спутником New Horizons.

диаметр: 2376,6 км;
масса: 1,3х10^22 кг – 0,0022 массы планета Земля;
температура: -230 градусов по Цельсию;
средняя удаленность от Солнца: 7,4 млрд км или 39,4 а.е;
скорость вращения по орбите: 4,7 км/с;
плотность: 2 г/см3;
полярный радиус: 1153 км;
отражательная способность поверхности: 0,4.

Интересный факт: масса Плутона рассчитана приблизительно. Ученые руководствовались третьим законом Кеплера, который допускает погрешность в пределах 1%.

Орбита

Орбита Плутона относительно других планет

Орбита имеет форму вытянутого эллипса. На один оборот вокруг звезды Плутон тратит 248 лет. За этот период расстояние до Солнца постоянно меняется: уменьшается до 30 а.е (астрономических единиц) и удаляется до 39 а.е., где 1 а.е. равна 150 млн км. Наклон плоскости вращения составляет угол в 17 градусов относительно других планет.

Поскольку положение орбиты непостоянно: в одних случаях ниже плоскости эклиптики, в других выше, то Плутон время от времени меняется местами с Нептуном, находящимся ближе к Солнцу. Предположение о том, что карликовый объект был его спутником, было опровергнуто лишь по той причине, что уже несколько миллионов лет их орбиты находятся в постоянном резонансе в соотношении 3:2. Это значит, что за одно и тоже время одна из планет обращается вокруг Солнца три раза, а другая всего лишь два. Пока ученым удается прогнозировать поведение орбит Нептуна и Плутона, но на перспективу этот вопрос остается открытым

Внутреннее строение

Строение Плутона

Планета состоит из трех составляющих элементов:

атмосферы, представленной тонким слоем метана, азота и окиси углерода;
мантии, толщиной в 250 км, состоящей из воды и льда;
ядра диаметром в 1772 км, представляющего смесь камней и льда.

Выводы предположительные, сделаны на основе спектрального анализа, поскольку планета мало изучена.

Интересный факт: лед на Плутоне значительно прочнее, чем закаленная сталь, и составляет третью часть всей планеты.

Атмосфера и поверхность

Изображение атмосферы на Плутоне

Несмотря на то, что большая часть поверхности Плутона покрыта льдами, мощные телескопы зафиксировали неоднородную по цветовой гамме поверхность. На снимках были обнаружены:

кратеры;
углубления;
равнины;
ледяные глыбы.

В 2015 году обнаружена горная цепь, представляющая собой замерзшую смесь метана, азота и окиси углерода. На Плутоне есть газообразная атмосфера. Ее большая часть состоит из азота. В меньшей степени присутствуют метан и окись углерода. Такой состав исключает зарождение жизни даже в самой примитивной форме.

В период нахождения планеты в максимальной близости к Солнцу лед принимает иное состояние: газообразное. После удаления от небесного светила он превращается в кристаллы, опускающиеся на поверхность и образующие своеобразную корку.

До перехода в разряд карликовых небесных тел Плутон считали самой холодной планетой. Температура здесь опускается до -230-240 градусов по Цельсию. Сильные морозы обусловлены огромной удаленностью от Солнца: 7,4 миллиарда км, но из-за характерного строения орбиты атмосфера иногда становится газом, а затем замерзает и выпадает на поверхность.

Однако температурный режим не везде одинаков. Метан способен создавать парниковый эффект, поэтому на некоторой высоте от поверхности показатели повышаются, но незначительно: на 10 – 20 градусов по Цельсию.

Изображение Плутона в цвете

До 2015 года относительно окраса поверхности Плутона были только предположения. Поскольку большая часть планеты состоит изо льда, то и цвет должен быть соответствующий: белый с серыми и светло-синими оттенками. Однако на фотографиях, которые удалось сделать с помощью телескопа, явно просматривается иная палитра: светло-желтая, местами переходящая в более темные тона.

Есть ли жизнь на Плутоне

Для зарождения жизни на планете нет никаких условий:

огромная удаленность от Солнца;
низкая температура, при которой превращается в лед не только вода, но и газы: метан, азот и окись углерода;
давление на поверхности в миллион с лишним раз ниже земного;
газообразный атмосферный слой;
поверхность, покрытая ледяной коркой.

Атмосфера постоянно меняется в зависимости от приближения или удаления от Солнца. В подобной среде невозможно даже предположить зарождение, а уж тем более существование жизни.

Спутники Плутона

У Плутона пять спутников:

Харон – открыт в 1978 году, в два раза меньше Плутона, диаметр – 1212 км, значительно отличается по составу. Предположительно, спутник является осколками самой планеты, выброшенными при столкновении, а потому и габариты более скромные.
Никта – обнаружен в 2005 году при помощи телескопа Хаббл, первоначальный диаметр – 45 км. Перемещается по орбите с той же скоростью, что и Харон, а с Гидрой находится в резонансном соотношении 3:2. Длительность одного витка вокруг Плутона составляет 25 дней.
Гидра – открыт в 2005 году, удален от Плутона на 65 000 км. Диаметр, исходя из уровня яркости, варьируется от 40 до 60 км, на орбитальный путь уходит 32 дня. Данных о составе спутника нет, но есть предположение о ледяной мантии и каменном ядре.
Кербер – обнаружен в 2011 году, располагается между Гидрой и Никтой. Предположительная причина образования – столкновение Плутона с более крупным космическим телом, диаметр – 13-34 км, большая полуось – 59 000 км, время обращения – 32 дня.
Стикс – открыт в 2012 году, самый маленький из пяти. От Плутона удален на 58 000 миль, диаметр – 10-25 км, один оборот преодолевает за 19 дней, большая полуось – 42 000 км. Иные физические данные не установлены.

Интересный факт: систему Плутон-Харон некоторые астрономы считают двойной планетой, поскольку они вращаются вокруг одной точки центра масс планет.

Сколько лететь до Плутона

Расстояние от Земли до Плутона

Расстояние от Солнца до Плутона

По земным меркам оно составляет 4,4 млрд км или 29 астрономических единиц, но это при максимальном приближении Плутона к третьей планете от Солнца. При удалении расстояние увеличивается до 7,3 млрд км или 49 а.е. При расчете требуется брать во внимание орбитальный наклон в 17 градусов. С учетом всех особенностей, среднее расстояние определяется показателем в 5,91 млрд км или 40 а.е.

Интересный факт: солнечный свет добирается до Плутона за 5 ч, тогда как на Землю он падает через 7 мин.

История открытия

Французский математик, занимающийся небесной механикой, Урбен Леверье, провел исследование орбиты Урана. Он выявил определенные волнения, натолкнувшие на мысль, что именно какая-то неизвестная близлежащая планета является их причиной. В 1894 году американский бизнесмен, астроном и математик Персиваль Лоуэлл основал на собственные средства обсерваторию. Также стал инициатором проекта, в рамках которого осуществлялся поиск девятой планеты. Длительное время исследования были безуспешными. Энтузиасты сделали множество фотоснимков с многочисленными небесными телами, но искомое там никто не увидел.

Плутон был открыт 18 февраля 1930 года американским астрономом Клайдом Томбо. Будучи принятым на работу в обсерваторию, он делал фотографии и вдруг заметил на снимках движущийся объект (из нескольких фотокарточек была сделана простейшая анимация). Это и был Плутон. Лоуэлловская обсерватория 13 марта этого же года сделала заявление об открытии новой планеты.

Почему Плутон так называется?

Ныне используемое название придумала Венеция Берни – обыкновенная оксфордская школьница. Дело в том, что Плутон – это бог из древнеримской мифологии, который правил подземным царством. Это отлично подходило для холодной и мрачной поверхности планеты.

Исследование

Аппарат предоставил данные, по которым удалось сделать спектральный анализ поверхности. В разное время делались снимки, появилась возможность сравнить геологическую активность.

Статус Плутона сейчас

В 1930 году Плутон признали планетой – 9-ой по счету от Солнца, однако сравнительно недавно он потерял свой статус. Ученые начали сомневаться, что небесное тело соразмерно параметрам Земли. В результате исследований его определили в разряд карликовых планет. По данному поводу несколько раз устраивали дебаты, и окончательное решение приняли в 2006 году. Ученые выделили несколько критериев для определения статуса планеты:

Космическое тело должно вращаться по орбите вокруг Солнца, а также быть спутником одной из звезд, а не какой-либо планеты.
Объект должен иметь такую массу, которая позволит ему под действием гравитации обрести форму сферы.
Размеры тела должны быть настолько большими, чтобы в пределах его орбиты не было более крупных объектов. Исключением являются только его спутники или объекты под действием гравитации.

Таким образом, после проверки этих факторов ученые установили, что называть Плутон планетой нельзя из-за третьего критерия. Поскольку он находится в поясе Койпера, его массу сравнили с близлежащими объектами. Выяснилось, что Плутон занимает всего 7% массы остальных космических тел.

Другие карликовые планеты

Поскольку Плутон удовлетворял первым двум критериям, его определили в категорию карликовых планет, а также отнесли к классу плутоидов. Такими небесными телами считаются сферические объекты с небольшой массой. Они должны вращаться вокруг Солнца. При этом, орбите необходимо иметь больший радиус, чем у Нептуна. Кроме Плутона считаются плутоидами: Эрида, Макемаке и Хаумеа.

Интересный факт: на Плутоне одни сутки соответствуют шести земным, а одно полноценное вращение вокруг Солнца по земным меркам занимает целых 248 лет.

Официально Плутон внесли в список малых планет под номером 134340 (7 сентября 2006). Интересно, что если бы ученые с самого начала правильно охарактеризовали этот объект, то в каталоге он бы занимал место в первых тысячах. Единственное отличие между обычной планетой и карликовой теперь заключается только в размере объектов. По остальным параметрам они совпадают.

Интересное видео о Плутоне

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Где искать девятую планету?

Плутон - девятый по счету объект от Солнца, который входит в категорию карликовых планет СС. Буквально в прошлом веке он занимал почетное место самой удаленной от нашей звезды планеты. Позже было обнаружено, что объект является частью пояса Койпера, и по своим параметрам даже немого меньше некоторых других карликовых планет, которые находятся в данном астероидном кольце. Орбита Плутона – самая большая в нашей системе, потому полный оборот вокруг Солнца тут длится 248 земных лет. В нашу эпоху у астрономов есть возможность наблюдать плутонианское лето. Этот факт также положительный потому, что планета максимально приближена к Солнцу, она более отчетливо просматривается в телескопы. В данный период также отлично наблюдается атмосфера Плутона. Изначально ее существование было доказано гипотетическим путем, но позже рассмотреть воздушную оболочку удалось благодаря оптике.

Открытие атмосферы

Сама планета Плутон была открыта совсем недавно – в 1930 году. Ее записали как девятый полноправный объект СС и будто бы забыли о ней на время. В 80-е годы наблюдения за планетой возобновились. Большинство снимков было получено благодаря телескопу Хаббл, который приоткрыл нам тайны космоса. В 1985 году впервые была обнаружена атмосфера Плутона. Состав воздушной оболочки удалось установить математическим путем, так как не было возможности запустить шаттл для взятия образцов воздуха. Параллельно с этим была изучена и поверхность планеты. Как оказалось, она состоит из кристаллического сухого льда, состоящего из водорода и самой воды. Несмотря на то что планета твердая, как Земля, именно ее поверхность, испаряясь, образует воздушную прослойку. Потому состав этих двух компонентов идентичен, что в значительной степени делает работу астрономов проще.

Составляющая химия

Перед тем как перейти к изучению свойств и взаимодействий различных газов в космосе, рассмотрим, из чего состоит атмосфера Плутона. Это довольно толстая оболочка, ширина которой равна 3 000 километров. Ее основу составляет азот – он занимает 99% всего воздушного пространства. 0,9 процента приходится на моноокись углерода, а остаток составляет метан. Все эти газы витают вокруг планеты потому, что они испаряются от льдов, покрывающих ее поверхность. С течением времени процесс испарения увеличивается в масштабах, за счет чего растет и атмосфера Плутона. Состав ее при этом остается прежним, а вот сублимация принимает более глобальные масштабы. Это влечет за собой повышение температуры небесного тела, а также усиление его гравитационного поля. Возможно, в будущем, которое нельзя сопоставить с человеческой жизнью, Плутон станет обитаемой планетой.

Воздушная оболочка Плутона летом

Мы уже говорили о том, что сейчас мы, глядя в телескоп на Плутон, можем увидеть, как там проходит лето. В этот период планета максимально приближается к Солнцу и здорово прогревается. Именно в этот момент образуется газообразная атмосфера Плутона, которую земные исследователи и смогли увидеть в телескопы. Летом из-за парникового эффекта, который возникает под воздействием солнечных лучей, происходит испарение. Только тут поверхностные льды преображаются не в воду, а сразу в газ, так как гравитация на Плутоне отсутствует. Этот газ, состоящий в большей мере из азота, поднимается гигантским моно-облаком над планетой, немного даже отрываясь от нее и образуя так называемую вакуумную прослойку. Некоторые молекулы азота и метана способны достичь поверхности Харона. Благодаря такому летнему парниковому эффекту, собственно, и было доказано наличие атмосферы Плутона. Ученые заметили, что планета имеет не четкие очертания, а находится словно в пучине большого облака. При более детальном рассмотрении установились все вышеописанные факты.

Зима в царстве холода

Температура воздуха в различных слоях атмосферы

Мы привыкли, что воздушная оболочка Земли остывает по мере удаления от поверхности, и многие полагают, что на всех планетах дела обстоят точно так же. Но это совсем не так, и наглядным примером тому служит атмосфера Плутона. Поверхность самой планеты невероятно холодна – 231 градус ниже нуля. Именно такой показатель характерен и для нижнего слоя атмосферы. По мере удаления от вечных ледников, которые покрывают Плутон, температура повышается. В верхних слоях атмосферы мы уже встречаем показатель –173 градуса, что, в принципе, нормально для космической среды. Более того, тут наблюдается поразительный парадокс. Летом, когда газы отделяются от планеты, за счет сублимации ее поверхность еще больше остывает. Это так называемый антипарниковый эффект. В зимнее время за счет того, что газы исчезают, и на Плутон попадают прямые солнечные лучи, вечные ледники немного нагреваются.

Небо Плутона

За счет того, что гравитационное поле этой карликовой планеты слишком мало, оно не удерживает атмосферу вокруг себя. Те газы, которые испаряются, удаляются от поверхности, никоим образом не защищая эту планету от воздействия космической радиации и астероидов. Но даже если бы паровые смеси из азота и угарного газа могли бы задерживаться над корой Плутона, жить в таких условиях человек однозначно не смог бы. За счет отсутствия водорода, а также из-за предельно малой плотности пространства, атмосфера Плутона максимально разряжена. Это означает, что тут также не может образоваться особый слой, который будет менять цвет неба в зависимости от времени суток. Потому, теоретически, находясь на Плутоне, вы не отличите день от ночи. Постоянно перед вами будет вращаться черная сфера, на которой яркими вспышками будут возникать далекие звезды и мимо пролетающие планеты.

Заключение

Ныне астрономам более всего интересно, какая атмосфера у Плутона на самом деле. Действительно ли их расчеты и наблюдения точны и насколько они сходятся с реальностью? В ближайшее время планируется запуск спутника, который сможет преодолеть орбиты газовых гигантов, после чего высадится на Плутоне. По идее, шаттл, который будет запущен в атмосферу этой карликовой планеты, дойдет до поверхности и сможет взять образцы воздуха и льда. Ведь никаких разрушительных для техники химических элементов, как на Юпитере, там нет.

атмосфера Плутона

Изучение состава атмосферы

С момента своего открытия в июне 1988 года, непостоянная атмосфера Плутона была источником частых дискуссий и дебатов среди специалистов. Плутон очень холодный, около 45 Кельвинов (-380 по Фаренгейту). Состав атмосферы Плутона – это замороженный азот, метан и угарный газ на его поверхности, который сублимирует (превращаются непосредственно в газ) очень медленно.

Более того, учитывая сильно эксцентричную орбиту Плутона и то, что она приблизилась ближе всего к Солнцу в 1989 году, многие исследователи полагали, что тот маленький газ, который окружал этот маленький мир, скоро замерзнет и выпадет на поверхность. Фактически, перспектива появления в ближайшее время безвоздушного Плутона стала убедительной причиной для НАСА финансировать и запускать новые космические корабли.

До прибытия космического корабля, ученые пришли к выводу, что Плутон должен терять газообразный азот в космос с большой скоростью, примерно 10-27 молекул в секунду. Это соответствует нескольким тысячам тонн в день, что достаточно для исследователей, чтобы задаться вопросом, откуда все это происходит и не теряла ли эта карликовая планета газ на протяжении всей истории Солнечной системы.

Представьте удивление ученых, когда они узнали, что верхняя атмосфера Плутона намного холоднее, чем ожидалось (примерно 70K вместо ожидаемых 100K). Следовательно, разреженный воздух не поднимается достаточно высоко, чтобы его унес солнечный ветер. Фактически не было обнаружено никакого взаимодействия с солнечным ветром, пока космический корабль не оказался в пределах 7000 км от Плутона. Вместо этого истинная скорость выброса азота должна составлять всего 10 23 молекул в секунду – всего лишь 0,01% от прогноза.

В пяти статьях, опубликованных в журнале Science, говорилось, что причины неожиданно холодной верхней атмосферы не ясны. Возможно, какое-то другое соединение излучает тепло в космос. Цианистый водород (HCN) и ацетилен (C2H2) являются вероятными кандидатами, но наблюдения с радиотелескопом ALMA в Чили в прошлом году показывают, что HCN почти недостаточно для выполнения этой работы.

Строение и состав атмосферы Плутона

Таким образом, атмосфера Плутона не только никогда не исчезает, но при определенных обстоятельствах она также может стать в тысячи раз более плотной, чем сейчас. К такому выводу пришла команда разработчиков под руководством Алана Стерна, главного исследователя New Horizons. Они считают, что наклон Плутона колеблется в течение миллионов лет, что имеет огромные значение для того, сколько солнечного света получает поверхность и сколько газа выделяется.

Стерн объяснил, что даже небольшое повышение температуры поверхности Плутона может привести к экспоненциальному увеличению скорости сублимации. Он полагает, что около 900 000 лет назад объем воздуха, охватывающего Плутон, достиг пика где-то от 18 миллибар (в три раза выше поверхностного давления на Марсе) до 280 миллибар (более 25% давления на уровне моря на Земле), в зависимости от отражающей способность поверхности и другие факторов.

Слои атмосферы Плутона

Загадка заключалась в том, что было найдено очень много туманных слоев – множество из них – каждый толщиной в несколько километров и расположенных примерно с регулярными интервалами, простираются до 200 км над поверхностью. Один или два слоя? Это нормально. Но целых 20?

Более того, те, что находятся высоко, не могут быть стабильными, потому что температура там достаточно высокая (по плутоническим меркам), чтобы испарить эти потенциальные органические аэрозоли.

Важный ключ к разгадке этого явления кроется в квазирегулярном интервале. Как объясняют Рэнди Гладстон и его коллеги в одной из научных статей, слабые ветры, которые переносят тепло от более теплых к более холодным поверхностным областям, могут спровоцировать образование гравитационных волн при прохождении через довольно существенные горные цепи Плутона. Волны распространяются вверх, попеременно сжимая и разрежая частицы тумана с правильным расстоянием.

Возможно, в это вовлечен и какой-то другой процесс, но гравитационные волны в атмосфере планеты Плутон пока считаются лучшим объяснением.

Вы можете обсудить эту статью на нашем форуме, достаточно нажать на кнопку ниже.

Читайте также: