Плутон

Плуто́н — крупнейшая известная карликовая планета Солнечной системы, транснептуновый объект и десятое по массе (без учёта спутников) небесное тело, обращающееся вокруг Солнца. Первоначально Плутон причисляли к обычным планетам, но сейчас он считается карликовой планетой и самым крупным объектом в поясе Койпера.

Как и большинство тел пояса Койпера, Плутон состоит в основном из камня и льда, и он относительно мал: его масса меньше массы Луны в шесть раз, а объём — в три раза. Площадь поверхности Плутона примерно равна площади России.

Из-за эксцентричности орбиты Плутон то приближается к Солнцу на расстояние 29,7 а. е. (4,4 млрд км), оказываясь к нему ближе Нептуна, то удаляется на 49,3 а. е. (7,4 млрд км). Плутон и его крупнейший спутник Харон, открытый в 1978 году, часто рассматриваются как двойная планета. Международный астрономический союз (МАС) заявил о намерении дать формальное определение для двойных карликовых планет, а до этого момента Харон классифицируется как спутник Плутона. У Плутона есть и четыре меньших спутника — Никта, Гидра, Кербер и Стикс.

Со дня своего открытия в 1930 и до 2006 года Плутон считался девятой планетой Солнечной системы. 24 августа 2006 года МАС впервые дал определение термину планета. Плутон не попадал под это определение, и МАС причислил его к новой категории карликовых планет вместе с Эридой и Церерой. После переклассификации Плутон был добавлен к списку малых планет.

В честь Плутона был назван химический элемент плутоний.

Название

Имя Плутон первой предложила Венеция Берни, одиннадцатилетняя школьница из Оксфорда. Венеция интересовалась не только астрономией, но и классической мифологией, и решила, что это имя — древнеримский вариант имени греческого бога подземного царства — подходит для такого, вероятно, тёмного и холодного мира.

Астрологический символ Плутона напоминает символ Нептуна, с той разницей, что на месте среднего зубца в трезубце круг.

Вращение

Направление вращения вокруг своей оси у Плутона, как и у Венеры с Ураном, обратное, то есть противоположное направлению обращения планет вокруг Солнца. Сутки на Плутоне длятся 6,387 земных суток. До 2009 года северным полюсом Плутона, как и других планет, считался тот, который направлен в ту же сторону от неизменной плоскости Солнечной системы, что и северный полюс Земли. В 2009 году МАС постановил определять северный полюс всех тел Солнечной системы, кроме больших планет и их спутников, исходя из направления вращения вокруг своей оси. Северным (точнее, положительным) полюсом считается тот, со стороны которого объект выглядит вращающимся против часовой стрелки. Если у Земли ось вращения направлена приблизительно на Полярную звезду, то ось вращения Плутона направлена в созвездие Гидры, недалеко от звезды Альфард. Наклон оси вращения Плутона — около 120, это значительно ближе к 90, чем у оси вращения Земли, поэтому времена года на Плутоне выражены намного сильнее, в этом он подобен Урану.

Визуальные характеристики и строение

Даже в очень большие телескопы Плутон виден как точка (неотличим от обычной звезды). Цвет у него светло-коричневый. Расстояние до Плутона и возможности современных телескопов не позволяют получить качественные снимки его поверхности. На фотографиях, сделанных космическим телескопом Хаббл, видно лишь основные детали альбедо.

Поверхность Плутона очень неоднородна. Это видно даже на снимках, сделанных телескопом Хаббл, а позже было подтверждено намного лучшими фотографиями зонда New Horizons. Альбедо разных участков его поверхности варьирует от 10 до 70 %, что делает его вторым по контрастности объектом Солнечной системы после Япета. Эта неоднородность приводит к периодическому изменению при вращении Плутона его блеска (переменность достигает 0,3m — 30 %) и спектра.

Плотность Плутона составляет 1,8600,013 г/см3. Вероятно, его недра на 50—70 % состоят из камня и на 50—30 % — изо льда, в основном водяного.

В 2015 году по изображениям с АМС Новые горизонты на Плутоне обнаружены обширная светлая зона в форме символа сердца; в экваториальной зоне — резко возвышающиеся над в целом сглаженной ледяной поверхностью 3,5-километровые горы, состоящие, предположительно, из водяного льда, и много других деталей поверхности.

Самый примечательный геологический объект, обнаруженный на Плутоне, — равнина Спутника. Это впадина размером больше 1000 км, занимающая 5 % его поверхности, — вероятно, сильно разрушенный ударный кратер.

Масса и размеры

Открытие в 1978 году спутника Плутона — Харона — позволило измерить их общую массу, используя третий закон Кеплера. Дальнейшие исследования позволили определить массу Плутона и Харона по отдельности. Современное значение массы Плутона — (1,3030 ± 003)∙10²² кг, что составляет 0,22 % массы Земли.

Площадь поверхности Плутона составляет 17,7 млн км, что немного больше площади России. Заметной сплюснутости у него нет (по крайней мере, она не превышает 1 %, то есть экваториальный радиус отличается от полярного не более чем на 12 км).

Плутон уступает по размерам и массе не только большим планетам Солнечной системы, но и некоторым их спутникам. Он меньше семи спутников: Ганимеда, Титана, Каллисто, Ио, Луны, Европы и Тритона. Масса Плутона меньше массы Луны почти вшестеро. Но он в 2,5 раза крупнее и в 14 раз массивнее Цереры, самого большого тела пояса астероидов. Среди известных транснептуновых объектов Плутон — крупнейший, но по массе он на четверть уступает карликовой планете Эриде из рассеянного диска.

Атмосфера

Атмосфера Плутона очень разрежена и состоит из газов, испаряющихся из поверхностного льда. Это азот с примесью метана (около 0,25 %) и угарного газа (около 0,05–0,1%). Под действием жёсткого излучения из них образуются более сложные соединения (например, этан, этилен и ацетилен), постепенно выпадающие на поверхность. Вероятно, именно их частицы образуют лёгкую слоистую дымку, достигающую высот >200 км.

Давление атмосферы Плутона очень мало и сильно меняется со временем, причём неожиданным образом.

Температура поверхности Плутона растёт с высотой (3–15 на километр). Средняя температура поверхности — 50 К, а средняя по атмосфере — на 40 больше (данные 2008 года). Это результат парникового эффекта, вызванного метаном.

Взаимодействие с атмосферой существенно влияет на температуру поверхности Плутона. Расчёты показывают, что она, несмотря на очень низкое давление, способна эффективно сглаживать суточные перепады этой температуры.

Спутники

У Плутона известно пять естественных спутников, один из которых — Харон — намного больше остальных. Он был открыт в 1978 году Джеймсом Кристи, а остальные — значительно позже с помощью телескопа Хаббл. Никту и Гидру обнаружили в 2005 году, Кербер — в 2011, Стикс — в 2012. Все они обращаются по почти круговым орбитам примерно в экваториальной плоскости Плутона в ту же сторону, что и он вокруг своей оси.

Харон вращается синхронно с Плутоном, а другие спутники — нет.

Все 4 маленьких спутника Плутона имеют неправильную форму и неожиданно яркие. Это существенно больше, чем у Харона и большинства других небольших тел пояса Койпера.

Будущее системы Плутона

Согласно современной теории эволюции звёзд, с течением времени светимость Солнца постепенно возрастает. Через 1,1 млрд лет оно будет на 11 % ярче, чем сейчас. Обитаемая зона Солнечной системы к тому времени сместится за пределы современной земной орбиты, достигнув Марса, Юпитера, а затем Сатурна. Через 7,6—7,8 миллиарда лет ядро Солнца разогреется настолько, что запустит процесс горения водорода в окружающей его оболочке. Это приведёт к резкому расширению внешних оболочек Солнца, и оно станет красным гигантом. Вполне возможно, что в те времена на Плутоне и объектах пояса Койпера будут существовать условия, приемлемые для развития жизни. Плутон сможет поддерживать эти условия на протяжении десятков миллионов лет, до тех пор, пока Солнце не станет белым карликом и окончательно не погаснет.