Чем отличаются планеты от карликовых планет

Открытие[]

Идея о том, что между орбитами Марса и Юпитера может существовать неоткрытая планета, впервые была предложена Иоганном Элертом Боде в 1772 году. Его соображения основывались на правиле Тициуса — Боде, впервые предложенном в 1766 году немецким астрономом и математиком Иоганном Тициусом, который заявил, что выявил простую закономерность в величинах радиусов орбит известных к тому времени планет. После открытия в 1781 году Уильямом Гершелем Урана, которое подтверждало данное правило, начались поиски планеты на удалении 2,8 а. е. от Солнца (расстояние между орбитами Марса и Юпитера), приведшие к созданию в 1800 году группы из 24 астрономов, носящей название «Небесная стража». Данная группа, возглавляемая фон Цахом, вела ежедневные круглосуточные наблюдения в несколько самых мощных телескопов того времени. Ими не была обнаружена Церера, однако, было открыто несколько других крупных астероидов.

Файл:Piazzi Cerere.jpg

Книга Пьяцци «Della scoperta del nuovo pianeta Cerere Ferdinandea», в которой изложено открытие Цереры.

Церера была открыта 1 января 1801 года в Палермской астрономической обсерватории итальянским астрономом Джузеппе Пиацци, который также был приглашен в группу «Небесная стража», но сделал своё открытие до приглашения. Он искал «87-ю звезду Каталога Зодиакальных звезд г-на ла Кайля», но нашёл, что «ей предшествовала другая». Таким образом, рядом с искомой звездой он обнаружил другой космический объект, который сначала посчитал кометой. Пьяцци наблюдал Цереру в общей сложности 24 раза (последние наблюдения были 11 февраля 1801 года), пока болезнь не прервала его наблюдения. 24 января 1801 года он объявил о своем открытии в письмах двум своим коллегам: своему соотечественнику Барнабе Ориани (Barnaba Oriani) из Милана и Иоганну Боде из Берлина. В этих письмах он описал этот объект как комету, но тут же пояснил, что «так как её движение является медленным и довольно однородным, мне несколько раз пришло в голову, что это могло бы быть что-то лучше, чем комета». В апреле того же года Пиацци послал наиболее полные свои наблюдения перечисленным выше коллегам и Жерому Лаланду в Париж. Наблюдения были изданы в сентябрьском выпуске журнала «Monatliche Correspondenz» за 1801 год.

К моменту выпуска журнала видимое положение Цереры изменилось (в основном, из-за орбитального движения Земли), и из-за солнечных бликов другие астрономы не смогли подтвердить наблюдения Пиацци. К концу года Цереру вновь можно было наблюдать, но после такого долгого времени было трудно установить её точное положение. Специально для определения орбиты Цереры Карл Фридрих Гаусс в 24 года разработал эффективный метод. Он поставил перед собой задачу найти способ определения элементов орбиты по трём полным наблюдениям (если на три момента времени известны время, прямое восхождение и склонение). Всего за несколько недель он рассчитал путь Цереры и отправил свои результаты фон Цаху. 31 декабря 1801 года Франц Ксавер фон Цах совместно с Генрихом Ольберсом однозначно подтвердили обнаружение Цереры.

Первые наблюдатели Цереры смогли вычислить её размер довольно приблизительно: от 260 км (по расчетам Гершеля в 1802 году) до 2613 км (расчёты Иоганна Шрётера, сделанные в 1811 году).

Гектор – свой среди чужих

Астероид Гектор (1907 г.) также сильно вытянут, его длина – около 370 километров, а толщина – около 200 километров. У него, как и у Клеопатры есть луна, но всего одна. Главной же особенностью Гектора является то, что он находится вне главного пояса астероидов, а в точке либрации (точки равновесия гравитации) системы Солнце-Юпитер.

Астероиды, находящиеся в точках либрации, иногда называют троянскими. Они встречаются в точках Лагранжа L4 и L5. Обе эти точки лежат на линии Солнце-Юпитер, первая из них со стороны Солнца, вторая с обратной стороны от Юпитера.

Что интересно, точку L4 иногда называют греческим лагерем, а точку L5 – троянским. Так что Гектор – астероид-перебежчик, ведь будучи “троянцем”, он те менее находится в “греческом” лагере.

Чтобы стать настоящей кометой, Фемиде и подобным ей астероидам не хватает только начального импульса

Сколько всего планет-карликов?

Карликовые планеты можно легко спутать с обычными. Есть три критерия, исходя из которых объект Солнечной системы может именоваться карликовой планетой.

Для начала, небесное тело должно соответствовать следующим критериям: вращаться вокруг Солнца и не являться естественным спутником другого тела, например планеты.

Также, космический объект должен быть громоздким, а гравитация сильной, благодаря чему тело примет форму стероида. Хаумеа – единственное небесное тело, которая раздвигает границы того, что квалифицируется в этом отношении, но все остальные четыре карликовые планеты имеют соответствующую форму шара.

Наконец, такая планета не может гравитационно очистить свой орбитальный путь от мусора, как это сделала бы обычная сфероидальное тело. Однако об этом критерии не утихают научные споры.

В настоящее время Международный астрономический союз (МАС) признает пять карликовых планет.

1. Эрида.

2. Церера.

3. Хаумеа

4. Макемаке.

Рассмотрим детальнее каждое из небесных объектов.

Церера: «малышка» в поясе астероидов

Среди известных карликовых планет солнечной системы Церера — самая маленькая и в то же время самая близкая к Земле. Названная в честь богини плодородия, она не входит в Пояс Койпера, а в числе астероидов находится между Юпитером и Марсом. Ей требуется около пяти лет, чтоб обернуться вокруг Солнца. Церера имеет сплюснутую сферу, ее диаметр — 950 километров. С помощью Хаббла были получены снимки, на которых карлик был испещрен кратерами и горами. Ученые предположили, что поверхность объекта покрыта льдом, а под ним может находиться океан. Они также посчитали возможным, наличие на поверхности карбонатов и глины, обеспечивающих теплый слой, в которых возможно зарождение жизни.

Седна

Единственная известная карликовая планета облака Оорта была открыта в ноябре 2003 года. Названа в честь богини морских зверей в эскимосской мифологии. Считается одним из наиболее удаленных тел Солнечной системы, что очень затрудняет ее исследование.

Известно, что по размерам и массе среди всех планет-карликов ей уступает только Церера. Поверхность Седны – слой метанового и водяного льдов. Постоянной атмосферы небесное тело не имеет. Точную температуру установить пока не удалось.

Из-за высокой эксцентричности орбиты и большой удаленности от Солнца год на Седне самый продолжительный среди известных объектов Солнечной системы. Он длится 11,5 тыс. лет.

Безатмосферная Эрида

Планету открыли в 2003 году. Небесное тело оказалось больших размеров, чем Плутон. С этого момента и начались дискуссии о классификации планеты и признание ее карликовой. Исследования, проведенные позднее, не подтвердили размерное превосходство, но положили начало новому витку в исследовании карликовых планет. Эриде, похожей на эллипс, нужно 557 лет, чтобы пройти путь вокруг светила. Она находится так далеко от Солнца, что ни о какой атмосфере не может быть и речи: поверхность покрыта льдом, который отражает солнечный свет, как и привычный снег. Когда небесный объект приближается к огненному «брату», лед тает, обнажая скалистые породы — такие же, как на Плутоне. Орбита планеты Эрида наиболее приблизится к солнцу через 250 лет, и, возможно, снова приобретет утерянную атмосферу.

Таблица карликовых планет с астрономическими характеристиками

Интересные факты о планете Плутон

Мы собрали несколько самых любопытных фактов об этой планете:

1. Плутон открыт в 1930 году 23-летним американским астрономом Клайдом Томбо, после целого года фотографирования участков неба и изучения фотографий.
2. Плутон могли открыть еще в 1915 году – он был сфотографирован, но его не смогли опознать. Затем его 4 раза сфотографировали в 1919 году, но также не опознали.
3. Плутон назван в честь древнеримского бога, повелителя подземного царства. Название предложила Венеция Берни, 11-летняя школьница из Оксфорда.
4. С 1930 по 2006 годы Плутон считался полноценной девятой планетой Солнечной системой. Когда было открыто еще несколько похожих тел в поясе Койпера, встал вопрос об изменении классификации. Плутон был переведён в класс карликовых планет решением Международного астрономического союза в 2006 году. Теперь он числится в каталоге малых тел под номером 134340.
5. До сих пор есть учёные, не согласные с лишением Плутоном статуса планеты. Одна из причин этого – что он не расчистил свою орбиту от других тел. Как довод приводится факт, что и Земля, и Марс, и другие планеты, также часто пересекаются с орбитами астероидов и комет. То есть тоже не очистили свои орбиты полностью.
6. Плутон меньше по размеру некоторых спутников других планет. Он меньше Луны, Титана, Ганимеда, Тритона, Ио, Каллисто, и Европы.
7. Плутон имеет атмосферу, хотя и разреженную, из азота, окиси углерода и метана. Она может полностью замерзать и исчезать, когда Плутон удаляется от Солнца очень далеко. Затем она появляется с приближением к Солнцу, когда газ на поверхности снова оттаивает и испаряется.
8. Атмосферу Плутона можно видеть на снимках, сделанных зондом «Новые Горизонты». Она выглядит как дымка.
9. Плутон – единственная карликовая планета среди всех известных, у которой есть своя атмосфера.
10. День на Плутоне длится чуть больше 6 земных суток, почти земную неделю.
11. Год на Плутоне длится почти 248 земных лет – за столько он совершает один оборот вокруг Солнца.
12. С момента открытия Плутона там сменился всего один сезон. Сейчас там весна в северном полушарии.
13. Орбита Плутона сильно вытянута, в ближней точке он оказывается к нам даже ближе, чем Нептун.
14. Орбита Плутона не лежит в плоскости орбит остальных планет, а наклонена на 17 градусов. Поэтому он никогда не подходит к Нептуну близко и не может быть им захвачен.
15. У Плутона известно аж 5 естественных спутников.
16. Самый большой спутник Плутона – Харон. Он всего лишь вдвое меньше самого Плутона.
17. Центр масс системы Плутон-Харон лежит между ними, поэтому они оба вращаются вокруг этой точки. Эту систему некоторые астрономы считают двойной планетой.
18. Плутон и Харон всегда повёрнуты друг к другу одной стороной. Поэтому на одной стороне Плутона Харон никогда не заходит, а на другой его никогда не видно.
19. На Плутоне очень много водяного льда – треть всей планеты. Там есть горы высотой до 5 км, полностью из льда. Вся его поверхность и даже мантия тоже состоят в основном из водяного льда.

1. Под поверхностью Плутона возможно наличие подлёдного океана из жидкой воды.
2. Солнечный свет достигает Плутона за 5 часов. На путь до Земли ему нужно всего 8 минут.
3. Даже днём на поверхности Плутона темно, как на Земле ночью.
4. Человек, который на Земле весит 90 кг, на Плутоне весил бы всего 5.5 кг.
5. На Плутоне очень холодно – средняя температура на его поверхности достигает – 223.15 градусов по Цельсию. До абсолютного нуля не хватает всего 50 градусов.
6. У Плутона был только один космический аппарат с Земли. Зонд «Новые Горизонты» прошел мимо него на минимальном расстоянии в 12.5 тысяч километров 14 июля 2015 года. Он сделал первые детальные снимки Плутона и Харона и передал много ценных научных данных.
7. На борту зонда «Новые Горизонты» находится часть пепла первооткрывателя Плутона – Клайда Томбо, который умер в 1997 году и был кремирован.
8. Плутон плохо различим даже в космический телескоп «Хаббл». На фотографиях видны только пятна на его диске.
9. У Плутона есть полярные шапки из замёрзших газов. Они по очереди освещаются Солнцем и тают, насыщая атмосферу азотом, метаном и окисью углерода.
10. На Плутоне есть огромная равнина Спутника, заполненная замёрзшим азотом. В этом море азота плавают льдины и айсберги из обычного водяного льда, так как у них меньше плотность. За год они перемещаются на несколько сантиметров.
11. Химический элемент плутоний был назван в честь планеты Плутон. Было принято называть новые открытые элементы в честь последней открытой планеты.

Вот такой интересный мир Плутона. Он очень маленький и тёмный, но таит очень много загадок, которые еще ждут своих исследователей. Возможно, когда-нибудь, в далёком будущем, Плутон станет одним из важных форпостов человечества на окраине Солнечной системы.

Поверхность[]

Шаблон:См. также

Файл:Ceres Rotation.jpg

Яркое пятно на снимках Цереры, сделанных космическим телескопом «Хаббл» в 2003—2004 гг. с разрешением 30 км/пиксель

На земном небосклоне Церера предстаёт слабой звёздочкой всего лишь 7-й величины. Её видимый диск очень мал, и первые детали на нём удалось разглядеть только в конце XX века с помощью орбитального телескопа «Хаббл». На поверхности Цереры различимы несколько светлых и тёмных структур, предположительно кратеров. По слежению за ними удалось точно установить период вращения Цереры (9,07 часа) и наклон оси вращения к плоскости орбиты (менее 4°). Самая яркая структура (см. рисунок справа) в честь первооткрывателя Цереры получила условное название «Пьяцци». Возможно, это кратер, обнаживший ледяную мантию или даже криовулкан. Наблюдения в ИК диапазоне показали, что средняя температура поверхности составляет 167 К (−106 °C), в перигелии она может достигать 240 К (−33 °C). Радиотелескопом в Аресибо несколько раз проводилось исследование Цереры в диапазоне радиоволн. По характеру их отражения было установлено, что поверхность Цереры довольно гладкая — видимо, за счёт высокой эластичности ледяной мантии.

В 2014 году Международный астрономический союз одобрил две темы для наименования деталей поверхности Цереры: имена богов/богинь земледелия и растительности — для кратеров и названия земледельческих праздников для прочих деталей.

Файл:Ceres RC2 Bright Spot.jpg

Наиболее яркое пятно на Церере, запечатленное станцией «Dawn» с расстояния в Шаблон:S 19 февраля 2015 года. Оказалось, что это пятно состоит из двух частей, находящихся в кратере Оккатор

Файл:Occator PIA19889.jpg

Группа ярких пятен внутри кратера Оккатор на детальном снимке, полученном станцией «Dawn» в августе 2015 г. На более ранних снимках низкого разрешения они сливаются в одно крупное пятно

13 июля 2015 года присвоены первые 17 названий кратерам Цереры. Кратер, в котором находится известное яркое пятно, получил название Оккатор по имени древнеримского божества боронования.

В спектрах, полученных в 2015 году станцией «Dawn», вода отсутствует, однако видна полоса гидроксила OH и несколько более слабая полоса аммония — скорее всего, это аммонизированная глина, в которой вода связана химически, в форме гидроксила. Присутствие аммиака пока не имеет объяснения, его снеговая линия лежит далеко за пределами орбиты Цереры.

Также на основании данных, полученных КА Dawn, о частотном распределении кратеров по размерам на поверхности Цереры, было сделано заключение, что малое по сравнению с ожидаемым число крупных кратеров свидетельствует о том, что поверхность подвергается постепенным изменениям.

Файл:PIA20348 crop — Ceres’ Ahuna Mons top view.jpg

Гора Ахуна: фотография зонда Dawn

Проанализировав снимки основной камеры Dawn, геологи из США, Италии, Франции и Германии обнаружили на поверхности Цереры следы активности, связанной с большим содержанием воды в верхних слоях породы. Выявлено три типа потоков материи. Первый в основном встречается на высоких широтах — он напоминает земные ледники — это пласты земли, смещающиеся и обрушивающие края кратеров. Второй тип смещений, также преобладающий вблизи полюсов, — аналог оползней. Третий обычно ассоциирован с крупными кратерами и обладает структурой, напоминающей селевые потоки; ученые сравнивают его со специфическими кратерами, где происходят жидкие выбросы, — такие часто встречаются на Марсе, а на Земле примером является Нёрдлингенский Рис. Все эти смещения встречаются на поверхности планетоида очень часто — их можно обнаружить рядом с 20-30 процентами всех кратеров диаметром более 10 километров.

Макемаке

Эту карликовую планету открыли американские ученые благодаря современным телескопическим приборам. Это произошло в 2005 году. Имя присвоено в честь бога изобилия рапануйцев, которые проживают на острове Пасхи. Размеры Макемаке точно не установлены. Приблизительно они равны 1400 километров. На планете достаточно холодно, температура составляет в среднем -239…- 244 градусов Цельсия. Имеет 1 спутник. Один оборот вокруг Солнца совершает за 306 земных лет. Это самая яркая планета-карлик. Наблюдать за ней можно в обычный телескоп. Атмосфера учеными не обнаружена. Состоит из замерзшего метана и небольшого количества азота.

№1

Впервые она была замечена 1 января 1801 года, итальянским астрономом Джузеппе Пиацци. Он решил проверить гипотезу о том, что между орбитами Марса и Юпитера находится еще не открытая планета. Эту теорию еще в 1772 году выдвинул немецкий астроном Иоганн Элерт Боде. Вечером 1 января 1801 года Джузеппе Пиацци заметил новый небесный объект. Изначально Цереру называли планетой. Однако по мере открытия новых членов пояса астероидов, она была «понижена в звании» до астероида. Ее статус снова изменился в 2006 году, когда она была «повышена» до карликовой планеты. Это «звание» она делит вместе с Плутоном, какой из обычной планеты превратился в карликовую, и рядом других протопланет.

Открытие

Джузеппе Пиацци — итальянский астроном, открывший Цереру

Ещё в 1772 г. Иоганн Боде предположил, что между Марсом и Юпитером должна находиться ещё не открытая планета. К 1800 г. была создана группа из 24 астрономов, занимавшаяся поиском этой планеты. Однако в январе 1801 г. Цереру открыл астроном, в эту группу не входивший – Джузеппе Пиацци, причем изначально он принял обнаруженный им объект за комету.

Интересно, что после открытия Цереры астрономы не могли ее наблюдать из-за движения Земли по своей орбите, поэтому открытие Пиацци было под сомнением. Планету можно было увидеть только через несколько месяцев, однако было неясно, где она будет находиться в этот момент. Получалось, что Церера стала «потерянной» планетой. Однако астрономам помог великий математик Карл Гаусс. Он придумал методику, по которой можно было рассчитать орбиту Цереры на основе наблюдений Пиацци, а далее за несколько часов провел все необходимые вычисления. В результате 31 декабря 1801 г. Цереру снова удалось обнаружить.

Одинокая гора

В 2014 году, при помощи инфракрасного космического телескопа «Гершель» ученые сделали любопытное открытие на Церере. Они обнаружили в тонкой атмосфере карликовой планеты небольшое содержание водяного пара. Согласно данным, тонкую атмосферу молекулами воды подпитывают вырывающиеся из-под поверхности водяные струи, источником которых может быть гора Ахуна — высокая одинокая гора из яркого материала. Как и светлые пятна, Ахуна состоит из карбоната натрия. Предполагается, что эта гора — криовулкан, то есть очень холодный вулкан, который извергает не лаву, а соленую воду, грязь и летучие материалы.

Фото: NASA / Гора Ахуна, снимок сделал зонд Dawn

Ахуна — высочайшая гора Цереры, она возвышается над окружающей поверхностью на 5 км. Ее возраст исследователи оценивают в 70—240 миллионов лет.

Баптистина – родина убийцы динозавров

Группа Баптистины – небольшая и довольно молодая группа астероидов в главном поясе, называется она так по имени самого крупного члена группы, астероида Баптистина, открытого в 1890 году. Сам по себе этот камень диаметром примерно в 30 километров никакого интереса не представляет.

А вот что интересно: согласно результатам численного моделирования, астероид Баптистина и его группа образовались около 160 миллионов лет назад в результате столкновения двух тел размерами примерно в 60 и 170 километров. В результате образовалось большое число крупных объектов, некоторые из которых врезались в Землю. Ну или хотя бы легли на курс, который должен был их к этому привести.

Так вот, именно один из этих объектов врезался в Землю 65 миллионов лет назад (кратер Чиксулуб на Юкатане), уничтожив или во всяком случае серьезно подкосив господство динозавров.

Обломки того столкновения не миновали и Луну, например, гигантский кратер Тихо был образован при столкновении Луны с одним из них 109 миллионов лет назад. таким образом, Чиксулуб и Тихо – кратеры-побратимы, хоть и разделенные по времени на 60 миллионов лет.

Астероди Клеопатра с двумя своими лунами

Атмосфера

В 2014 году вокруг Цереры были обнаружены следы водяного пара, сформировавшего очень тонкую разреженную атмосферу — экзосферу. Ученые предположили, что частицы пара выбрасываются в атмосферу криовулканами, либо выбиваются с поверхности льда ударами солнечных частиц.

Примечательно, что молекулы пара не могут долго удерживаться над легким, слабо гравитирующим телом, и через несколько дней улетают в космос. Таким образом, атмосфера на Церере — явление исключительно непостоянное, связанное с разными периодами солнечной активности.
На Церере распространено такое явление, как криовулканизм. Внешне криовулканы ничем не отличаются от своих земных собратьев, но вместо раскаленной магмы извергают воду, метан и аммиак.

Характеристики карлика

Церера имеет следующие
параметры:

• Масса – 9,4*1020 кг.
• Средний диаметр – 950 км.
• Площадь поверхности – 2,9 млн. кв. км.
• Среднее значение плотности – 2,2 г/ куб. см.
• Ускорение свободного падения вблизи экватора – 0,27 м/с2.

Она является самым
массивным телом в поясе астероидов, при этом сама в 6000 раз легче Земли.

Её орбита имеет практически круглую форму – а эксцентриситет составляет 0,08. Удалена от Солнца карликовая планета в среднем на 414 млн. км. Двигаясь со скоростью 18 км/с, она проходит свой орбитальный путь за 4 с половиной года.  Сутки здесь длятся около 9 часов.

Церера – самая близкая к Земле карликовая планета. Два этих небесных тело в среднем разделяет 264 млн. км. Расположена Церера в поясе астероидов – скоплении малых небесных тел между пятой и шестой планетами Солнечной системы. Помимо нее здесь находятся крупнейшие астероиды: Веста, Паллада и Гигея, а также множество мелких астероидов, метеороидов и космической пыли. По данным всех наблюдающих за карликом телескопов, спутников у Цереры нет.

Астрономические данные

Церера удалена от Солнца в среднем на 2,77 а.е., а период ее обращения составляет 4,6 лет. Скорость движения по орбите составляет 18 км/с. Орбита планеты практически круглая, ее эксцентриситет равен 0,08 (чем меньше значение эксцентриситета, тем ближе орбита к круговой).

Церера в 8000 раз легче Земли, хотя и является самым массивным телом в поясе астероидов. Масса этого космического тела равна 9,4∙1020 кг. Почти четвертую часть этой массы составляет водяной лед. Планета также имеет каменное ядро и тонкий слой риголита (так называют поверхностный слой сыпучего грунта).

Это самая близкая к Земле планета – их разделяет «всего» 264 млн. км. По данным телескопических наблюдений все астрономы полагают, что спутников у Цереры нет (во всяком случае, пока их не открыли).

Ускорение свободного падения на Церере равно 0,27 м/с2, а сутки длятся 9 час. 4 мин. Средний диаметр приблизительно равен 950 км. Площадь поверхности карликовой планеты приблизительно равна 2850 тыс. км2, что чуть больше площади Аргентины.

Максимальная температура поверхности равна -33 (в перигелии – на минимальном расстоянии от Солнца), а средняя температура составляет -106°С.

Есть подозрение, что какое-то подобие атмосферы у Цереры все-таки есть. И, возможно, на ее поверхности есть криовулкан, который в телескоп выглядит как самая яркая точка поверхности..

История открытия

В конце 18 века математиком Иоганном Тициусом и астрономом Иоганном Боде была предложена формула, по которой можно было средние радиусы орбитальных путей  для планет Солнечной системы. Все открытые на тот момент планеты удовлетворяли правилу Тициуса-Боде, но между Марсом и Юпитером имелся пропуск. Открытие Урана, радиус орбиты которого также точно вычислялся по этой формуле, дало толчок к поискам новой планеты между Марсом и Юпитером. Для ее поисков была создана целая группа астрономов. Так 1 января 1881 года была открыта Церера, названная в честь древнеримской богини плодородия и земледелия.

фото планеты

Церера не сразу стала карликовой планетой. Вначале ее первооткрыватель, Джузеппе Пиации, посчитал, что это комета. Но однородное, медленное движение нового небесного тела опровергало эту идею.