PLUTO (PLANET): EGENSKABER, SAMMENSÆTNING, BANE, BEVÆGELSE - ARTE - 2025

Pluto er et himmelobjekt, der i øjeblikket betragtes som en dværgplanet, skønt det i lang tid var den mest fjerne planet i solsystemet. I 2006 besluttede Den Internationale Astronomiske Union at inkludere den i en ny kategori: dværgplaneterne, da Pluto mangler nogle af de nødvendige krav til at være en planet.

Det skal bemærkes, at kontroversen om Plutos natur ikke er ny. Det hele startede, da den unge astronom Clyde Tombaugh opdagede det den 18. februar 1930.

Figur 1. Billede af Pluto taget i 2015 af New Horizons-sonden. Kilde: NASA via Wikimedia Commons.

Astronomerne antog, at der måske var en planet længere væk end Neptun, og for at finde den fulgte de det samme skema med opdagelsen af ​​dette. Ved hjælp af himmelmekanikens love bestemte de Neptunus (og Uranus) bane og sammenlignede beregningerne med observationer af de faktiske baner.

Eventuelle uregelmæssigheder skyldtes en ukendt planet ud over Neptuns bane. Dette er netop, hvad Percival Lowell, grundlægger af Lowell-observatoriet i Arizona og en entusiastisk forsvarer af eksistensen af ​​intelligent liv på Mars gjorde. Lowell fandt disse uregelmæssigheder, og takket være dem beregnet han bane for den ukendte "planet X", hvis masse han estimerede til 7 gange Jordens masse.

Figur 2. Percival Lowell til venstre og Clyde Tombaugh med sit teleskop til højre. Kilde: Wikimedia Commons.

Få år efter Lowells død fandt Clyde Tombaugh den nye stjerne ved hjælp af et selvfremstillet teleskop, kun planeten viste sig at være mindre end forventet.

Den nye planet blev opkaldt efter Pluto, den romerske underjordiske gud. Meget passende, fordi de to første bogstaver svarer til initialerne til Percival Lowell, opdagelsens hovedminde.

De påståede uregelmæssigheder, som Lowell konstaterede, var imidlertid intet andet end produktet af nogle tilfældige fejl i hans beregninger.

Pluto egenskaber

Pluto er en lille stjerne, så uregelmæssighederne i giganten Neptuns bane kunne ikke skyldes den. Oprindeligt troede man, at Pluto ville være på Jordens størrelse, men lidt efter lidt førte observationerne til, at dens masse blev sænket mere og mere.

Nylige estimater af Plutos masse fra fælles orbitaldata fra den og dens Charon-satellit indikerer, at massen af ​​Pluto-Charon-systemet er 0,002 gange Jordens masse.

Det er virkelig en for lille værdi til at forstyrre Neptune. Det meste af denne masse svarer til Pluto, som igen er 12 gange mere massiv end Charon. Derfor er tætheden af ​​Pluto blevet estimeret til 2.000 kg / m ³ og består af 65% sten og 35% is.

Et meget vigtigt træk ved den iskolde og uberegnelige Pluto er dens meget elliptiske bane omkring solen. Dette fører til at det fra tid til anden kommer tættere på Solen end Neptun selv, som det skete i perioden 1979 til 1999.

I dette møde kolliderede stjernerne aldrig, fordi hældningen af ​​de respektive baner ikke tillader det, og fordi Pluto og Neptune også er i kredsløbsresonans. Dette betyder, at deres orbitalperioder er relateret på grund af gensidig påvirkning af tyngdekraften.

Pluto forbeholder sig en anden overraskelse: det udsender røntgenstråler, en højenergistråling af det elektromagnetiske spektrum. Dette ville ikke være overraskende, da New Horizons-sonden bekræftede tilstedeværelsen af ​​en tynd atmosfære på Pluto. Og når molekylerne i dette tynde lag af gasser interagerer med solvinden, udsender de stråling.

Men Chandra røntgenteleskop fandt en meget højere emission end forventet, hvilket overraskede eksperter.

Resumé af de største fysiske egenskaber ved Pluto

-Masse: 1,25 x 10 ²² kg

-Radius: 1.185 km (mindre end månen)

-Form: afrundet.

-Gennemsnitlig afstand til solen: 5.900 millioner km.

- Hældning af bane: 17º med hensyn til ekliptikeren.

-Temperatur: -229,1 ºC gennemsnit.

-Gravitet: 0,6 m / s ²

-Året magnetfelt: Nej.

-Atmosfære: Ja, svag.

-Density: 2 g / cm ³

-Satellitter: 5 kendt indtil videre.

-Ringer: Ikke i øjeblikket.

Hvorfor er Pluto ikke en planet?

Årsagen til, at Pluto ikke er en planet, er, at den ikke opfylder kriterierne i International Astronomical Union for, at et himmellegeme kan betragtes som en planet. Disse kriterier er:

-Orbit omkring en stjerne eller dens rest.

-Har nok masse, så dens tyngdekraft tillader det at have en mere eller mindre sfærisk form.

-Mangel på eget lys.

-Har orbital dominans, det vil sige en eksklusiv bane, der ikke forstyrrer den fra en anden planet og fri for mindre objekter.

Og selvom Pluto opfylder de første tre krav, som vi har set før, forstyrrer dens bane Neptunes. Dette betyder, at Pluto ikke har ryddet sin bane, så at sige. Og da det ikke har orbital dominans, kan det ikke betragtes som en planet.

Foruden kategorien af ​​dværgplanet oprettede Den Internationale Astronomiske Union en anden: de mindre organer i solsystemet, hvor kometer, asteroider og meteoroider findes.

Krav til at være en dværgplanet

Den internationale astronomiske union definerede også omhyggeligt kravene til at være en dværgplanet:

-Orbit omkring en stjerne.

-Har nok masse til at have en sfærisk form.

-Fra ikke sit eget lys.

-Mangel på en klar bane.

Så den eneste forskel mellem planeter og dværgplaneter er i det sidste punkt: dværgplaneter har simpelthen ikke en "ren" eller eksklusiv bane.

Figur 3. De hidtil kendte 5 dværgplaneter sammen med deres satellitter. Nederst på billedet er Jorden til reference. Kilde: Wikimedia Commons.

Oversættelsesbevægelse

Plutos bane er meget elliptisk og er så langt fra solen, den har en meget lang periode: 248 år, hvoraf 20 er tættere på solen end Neptun selv.

Figur 4. Animation, der viser den meget elliptiske bane for Pluto. Kilde: Wikimedia Commons.

Plutos bane er den mest skrå af alle med hensyn til ekliptikens plan: 17º, så når den krydser Neptunus, er planeterne ganske langt fra hinanden, og der er ingen fare for kollision mellem dem.

Figur 5. Krydsning mellem kredsløb mellem Pluto og Neptune, som det fremgår, er planeterne ganske langt fra hinanden, så der er ingen fare for kollision. Kilde: Wikimedia Commons. CC BY-SA 3.0, Den orbitalresonans, der findes mellem begge planeter, er af den art, der garanterer stabiliteten i deres baner.

Pluto bevægelsesdata

Følgende data beskriver kort bevægelsen fra Pluto:

-Min bane radius: 39,5 AU * eller 5,9 milliarder kilometer.

- Hældning af bane: 17º i forhold til ekliptikens plan.

-Eccentricity: 0,244

- Gennemsnitlig orbitalhastighed: 4,7 km / s

- Overførselsperiode: 248 år og 197 dage

- Rotationsperiode: ca. 6,5 dage.

* En astronomisk enhed (AU) svarer til 150 millioner kilometer.

Hvordan og hvornår man skal observere Pluto

Pluto er for langt fra Jorden til at kunne ses med det blotte øje, idet han er lidt over 0,1 buer i sekundet. Derfor er det nødvendigt at bruge et teleskop, selv hobbymodeller gør. Derudover indeholder nyere modeller programmerbare kontroller til at finde Pluto.

Selv med et teleskop vil Pluto imidlertid blive set som et lille punkt blandt tusinder af andre, så for at skelne det skal du først vide, hvor man skal se, og derefter følge det i flere nætter, som Clyde Tombaugh gjorde. Pluto vil være det punkt, der bevæger sig over stjernerne.

Da Plutos bane er uden for Jordens bane, er det bedste tidspunkt at se det (men det skal afklares, at det ikke er det eneste), når det er i modstand, hvilket betyder, at Jorden står mellem dværgplaneten og solen..

Dette gælder også Mars, Jupiter, Saturn, Uranus og Neptune, de såkaldte højere planeter. De bedste observationer foretages, når de er i opposition, selvom de selvfølgelig kan være synlige på andre tidspunkter.

For at kende planetenes modstand er det tilrådeligt at gå til specialiserede internetsider eller downloade en astronomiprogram til smartphones. På denne måde kan observationer planlægges korrekt.

I tilfælde af Pluto flytter den fra 2006 til 2023 fra stjernebilledet Serpens Cauda til Skytten.

Roterende bevægelse

Rotations bevægelse af Pluto. Kilde: PlanetUser / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Pluto har en roterende bevægelse omkring sin egen akse, ligesom Jorden og de andre planeter. Det tager Pluto 6 1/2 dag at gå omkring sig selv, fordi dens rotationshastighed er langsommere end Jordens.

Ligger så langt fra solen, selvom dette er det lyseste objekt i Plutos himmel, ser solkongen ud som et punkt lidt større end resten af ​​stjernerne.

Derfor går dagene på dværgplaneten i mørke, selv de klareste, fordi den tynde atmosfære er i stand til at sprede noget lys.

Figur 6. Kunstnerens gengivelse af Plutos iskolde landskab, til venstre Neptun og til højre, ser den fjerne sol ud som en stjerne i stor størrelse. Selv i løbet af dagen er planeten i kontinuerlig dysterhed. Kilde: Wikimedia Commons.ESO / L. Calçada / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0).

På den anden side er dens rotationsakse skråt 120 ° i forhold til lodret, hvilket betyder, at nordpolen er under vandret. Med andre ord drejer Pluto sig på sin side, ligesom Uranus.

Denne hældning er meget større end Jordens akse på kun 23,5º, derfor er sæsonerne på Pluto ekstreme og meget lange, da det tager lidt over 248 år at kredsa rundt Solen.

Figur 7. Sammenligning mellem Jordens rotationsakser til venstre og Plutos til højre, skråt 120 ° i forhold til lodret. Kilde: F. Zapata.

Mange videnskabsmænd mener, at retrogradede rotationer som i tilfælde af Venus og Uranus eller sådanne vippede rotationsakser, igen som Uranus og Pluto, skyldes heldige påvirkninger forårsaget af andre store himmellegemer.

Hvis ja, er et vigtigt spørgsmål, der stadig skal løses, hvorfor Plutos akse stoppede nøjagtigt ved 120º og ikke ved en anden værdi.

Vi ved, at Uranus gjorde det ved 98º og Venus ved 177º, mens Merkur, planeten tættest på Solen, har sin akse helt lodret.

Figuren viser hældningen af ​​planeternes rotationsakse, da aksen er lodret, i Merkur er der ingen årstider:

Figur 8. Hældning af rotationsaksen i de otte store planeter i solsystemet. Kilde: NASA.

Sammensætning

Pluto består af klipper og is, selvom de ser meget anderledes ud end Jordens, da Pluto er kold overalt. Forskere estimerer, at dværgplanetens temperaturer varierer mellem -228ºC og -238ºC, hvor den laveste temperatur, der er observeret i Antarktis, er -128ºC.

Naturligvis er kemiske elementer almindelige. På overfladen af ​​Pluto er der:

methan

-Nitrogen

-Carbonmonoxid

Når Plutos bane bringer den tættere på solen, fordamper varmen isen fra disse stoffer, der bliver en del af atmosfæren. Og når den bevæger sig, fryser de tilbage til overfladen.

Disse periodiske ændringer forårsager udseendet af lyse og mørke områder på Plutos overflade, som skifter over tid.

På Pluto er det almindeligt at finde nysgerrige partikler kaldet "tholins" (et navn, der er givet dem af den bemærkede astronom og populariserer Carl Sagan), som oprettes, når ultraviolet stråling fra solen nedbryder metanmolekyler og adskiller kvælstof. Reaktionen mellem de resulterende molekyler danner mere komplekse molekyler, skønt de er mere forstyrrede.

Tholiner dannes ikke på Jorden, men de findes i genstande i det ydre solsystem, hvilket giver dem en lyserød farve, såsom på Titan, Saturns satellit og selvfølgelig på Pluto.

Intern struktur

Indtil videre tyder alt på, at Pluto har en stenet kerne dannet af silikater og sandsynligvis dækket af et lag isvand.

Teorien om dannelse af planeter indikerer, at de tætteste partikler akkumuleres i midten, mens de lysere, såsom dem af is, forbliver over, hvilket konfigurerer mantelen, det mellemliggende lag mellem kernen og overfladen.

Der kan være et lag flydende vand under overfladen og over den frosne mantel.

Figur 9. Plutos interne struktur. Kilde: Wikimedia Commons. PlanetUser / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0).

Det indre af planeten er meget varmt på grund af tilstedeværelsen af ​​radioaktive elementer, hvis forfald producerer stråling, hvoraf en del spreder sig i form af varme.

Radioaktive elementer er ustabile i naturen, derfor har de en tendens til at omdanne til andre mere stabile, idet de kontinuerligt udsender partikler og gammastråling, indtil stabilitet er opnået. Afhængigt af isotopen forfalder en vis mængde radioaktivt materiale i fraktioner på et sekund eller tager millioner af år.

geologi

Plutos kolde overflade er for det meste frosset nitrogen med spor af metan og kulilte. Disse to sidste forbindelser er ikke fordelt homogent på overfladen af ​​dværgplaneten.

Billederne viser lyse og mørke områder samt farvevariationer, hvilket antyder eksistensen af ​​forskellige formationer og overvejelsen af ​​nogle kemiske forbindelser på visse steder.

På trods af at meget lidt sollys når solen, er ultraviolet stråling nok til at forårsage kemiske reaktioner i den tynde atmosfære. Forbindelserne, der produceres på denne måde, blandes med regn og sne, der falder på overfladen, hvilket giver det farverne mellem gult og lyserødt, som Pluto ses fra teleskoper med.

Næsten alt, hvad der er kendt om Plutos geologi, skyldes data indsamlet af New Horizons-sonden. Takket være dem ved videnskabsmænd nu, at Plutos geologi er overraskende varieret:

-Is sletter

-Glaciers

- Springvand af frossent vand

-Nogle kratere

-Tvivl af kryovolkanisme, vulkaner, der sprøjter vand, ammoniak og metan, i modsætning til jordbundne vulkaner, der sprøjter lava.

Pluto-satellitter

Pluto har flere naturlige satellitter, hvoraf Charon er den største.

I en tid troede astronomer, at Pluto var meget større, end det faktisk er, fordi Charon kredser så tæt og næsten cirkulært. Derfor kunne astronomer i første omgang ikke skille dem fra hinanden.

Figur 10. Pluto til højre og dens vigtigste satellit Charon. Kilde: Wikimedia Commons.

I 1978 opdagede astronomen James Christy Charon gennem fotografier. Det er halvt så stort som Pluto, og dets navn kommer også fra græsk mytologi: Charon var færgen, der transporterede sjæle til underverdenen, kongeriget Pluto eller Hades.

Senere, i 2005, blev de to små måner Hydra og Nix fundet takket være Hubble-rumteleskopet. Og så, i henholdsvis 2011 og 2012, optrådte Cerberus og Styx, alle med mytologiske navne.

Disse satellitter har også cirkulære kredsløb omkring Pluto og kan blive fanget genstande fra Kuiper bæltet.

Pluto og Charon danner et meget interessant system, hvor massecentret eller massecentret ligger uden for det større objekt. Et andet ekstraordinært eksempel er Sun-Jupiter-systemet.

Begge er også i synkron rotation med hinanden, hvilket betyder, at det samme ansigt altid vises. Så orbitalperioden for Charon er cirka 6,5 ​​dage, hvilket er det samme som Pluto. Og det er også den tid det tager for Charon at foretage en revolution omkring sin akse.

Figur 11. Synkron rotation af Pluto og dens satellit Charon. Kilde: Wikimedia Commons. Tomruen / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0).

Mange astronomer mener, at dette er gode grunde til at betragte parret som en dobbeltplanet. Sådanne dobbeltsystemer er ikke sjældne i universets objekter, blandt stjernerne er det almindeligt at finde binære systemer.

Det er endda blevet foreslået, at Jorden og Månen også betragtes som binær planet.

Et andet interessepunkt for Charon er, at det kan indeholde flydende vand inde i det, der når overfladen gennem sprækker og danner gejsere, der straks fryser.

Har Pluto ringe?

Det er et godt spørgsmål, da Pluto trods alt ligger i kanten af ​​solsystemet og engang blev betragtet som en planet. Og alle de ydre planeter har ringe.

Da Pluto i princippet har 2 måner, der er små nok med lidt tyngdekraft, kunne påvirkninger mod dem løfte og sprede materiale nok til at samle sig i dværgplanetens bane og danne ringe.

Data fra NASAs New Horizons-mission viser imidlertid, at Pluto ikke har nogen ringe på dette tidspunkt.

Men ringsystemer er midlertidige strukturer, i det mindste i astronomisk tid. De oplysninger, der i øjeblikket er tilgængelige på ringsystemerne for gigantplaneterne, afslører, at deres dannelse er relativt nylig, og at de så hurtigt som de kan dannes, kan forsvinde og vice versa.

Opgaver til Pluto

New Horizons er den mission, som NASA har tildelt for at udforske Pluto, dens satellitter og andre objekter i Kuiper-bæltet, regionen, der omgiver solen i en radius mellem 30 og 55 astronomiske enheder.

Pluto og Charon er blandt de største objekter i denne region, der også indeholder andre, såsom kometer og asteroider, de såkaldte mindre organer i solsystemet.

Den hurtige New Horizons-sonde løftede fra Cape Canaveral i 2006 og nåede Pluto i 2015. Den opnåede adskillige billeder, der aldrig før har set træk på dværgplaneten og dens satellitter, samt målinger af magnetfelt, spektrometri og mere.

New Horizons sender fortsat information i dag og er nu ca. 46 AU væk fra Jorden, midt i Kuiper-bæltet.

I 2019 studerede han objektet, der hedder Arrokoth (Ultima Thule), og nu forventes det, at han snart udfører parallaxmålinger og sender billeder af stjernerne fra et helt andet synspunkt fra jorden, der vil fungere som en navigationsguide.

New Horizons forventes også at fortsætte med at sende information indtil mindst 2030.

Referencer

1. Lew, K. 2010. Rum: Dværgplaneten Pluto. Marshall Cavendish.
2. GRYDE. Undersøgelse af solsystemet: Pluto, dværgplaneten. Gendannes fra: solarsystem.nasa.gov.
3. Plutos hjem. En ekspedition til opdagelse. Gendannes fra: www.plutorules.
4. Powell, M. De nakne øje-planeter i nattehimmelen (og hvordan man identificerer dem). Gendannes fra: nakedeyeplanets.com
5. Seeds, M. 2011. Solar System. Syvende udgave. Cengage Learning.
6. Wikipedia. Geologi af Pluto. Gendannet fra: en.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Pluto (planet). Gendannet fra: es.wikipedia.org.
8. Zahumensky, C. De opdager, at Pluto udsender røntgenstråler. Genvundet fra: es.gizmodo.com.