Как измеряют массу планет

Ссылки

Информационные заметки

1. Азимов использует термин « вогнутый » для описания орбитальной схемы Земля-Луна вокруг Солнца, тогда как Аслаксен используеттермин « выпуклая » для описания точно такой же модели. Какой термин использовать, зависит исключительно от точки зрения наблюдателя. С точки зрения Солнца орбита Луны вогнутая; извне орбиты Луны, скажем, с планеты Марс, она выпуклая.

Цитаты

1. ^ «Добро пожаловать на двойную планету» . ЕКА . 2003-10-05 . Проверено 12 ноября 2009 .
2. «Определение проекта IAU для» планеты «и» плутонов « « . Международный астрономический союз . 2006-08-16 . Проверено 17 мая 2008 .
3. Марго, JL «Количественный критерий для определения планет» . Астрономический журнал . 150 : 185. arXiv1507.06300 . Bibcode2015AJ …. 150..185M . DOI10,1088 / 0004-6256 / 150/6/185 .
4. Herbst, TM; Рикс, Х.-В. (1999). «Исследования звездообразования и внесолнечных планет с помощью ближней инфракрасной интерферометрии на LBT». В Гюнтере, Эйке; Стеклум, Брингфрид; Клозе, Сильвио (ред.). Оптическая и инфракрасная спектроскопия околозвездного вещества, Серия конференций ASP, Vol. 188 . Сан-Франциско, Калифорния: Тихоокеанское астрономическое общество . С. 341–350. Bibcode1999ASPC..188..341H . ISBN 1-58381-014-5.
5. ^ Азимов, Айзек (1975). «Just Mooning Around», собранный в » Of Time and Space, and Other Things» . Эйвон. Формула, полученная на стр. 89 книги. п. 55 из файла .pdf. Проверено 20 января 2012.
6. Аслаксен, Элмер (2010). «Орбита Луны вокруг Солнца выпуклая!» . Национальный университет Сингапура: математический факультет. Архивировано из оригинала на 2013-01-16 . Проверено 23 января 2012 .

Список используемой литературы

• Стерн, С. Алан (27 февраля 1997 г.). «Клайд Томбо (1906–1997), астроном, открывший девятую планету Солнечной системы» . Природа . 385 (6619): 778. Bibcode1997Natur.385..778S . doi10.1038 / 385778a0 Плутон-Харон — «единственный известный пример настоящей двойной планеты».
• Лиссауэр, Джек Дж. (25 сентября 1997 г.). «Сделать Луну непросто». Природа . 389 (6649): 327–328. Bibcode1997Natur.389..327L . doi10.1038 / 38596 Сравнивает теории двух планет для образований Земля-Луна и Плутон-Харон.

дальнейшее чтение

• Азимов, Исаак (1960). Двойная планета . Нью-Йорк: Абеляр-Шуман.
• Азимов, Исаак (1990). Плутон: двойная планета? . Милуоки: Дж. Стивенс. ISBN .
• Cabrera, J .; Шнайдер, Дж. (2007). «Обнаружение спутников внесолнечных планет по взаимным событиям». Астрономия и астрофизика . 464 (3): 1133–1138. arXivastro-ph / 0703609 . Бибкод2007A & A … 464.1133C . DOI10.1051 / 0004-6361: 20066111 .

Откуда и когда появилась пара Плутон-Харон

Плутон и его луны принадлежат поясу Койпера – области космического пространства, чье существование было доказано лишь в 1992. Многие объекты пояса связаны с Нептуном (например, Плутон находится с ним в орбитальном резонансе 2:3), и даже существовала теория, согласно которой Плутон являлся когда-то луной Нептуна.

Харон своим существованием опроверг эту теорию, но полной ясности в вопросе происхождения и взаимодействия небесных тел пояса Койпера ученые пока не добились.

Харон и Плутон обращаются вокруг единого центра масс, вечно глядя друг на друга одной и той же стороной. Это связано с тем, что небесные тела синхронизированы: у них одинаковый период вращения, и спутник проходит свою орбиту за то же время.

Хотя Харон весит сейчас чуть более одной десятой массы Плутона, есть версия, что так было не всегда. Возможно, некогда Плутон столкнулся с крупным небесным телом. От удара оно разлетелось на куски, было выброшено в околопланетное пространство, и затем частично восстановилось, превратившись в нынешний Харон. Спутник может быть не единственным результатом глобального столкновения: предполагают, что некоторые тела пояса Койпера возникли таким же образом.

О том, что Плутон и Харон изначально сформировались отдельно друг от друга, говорит и гипотетический состав небесных тел. Планета затянута азотными ледниками, ее спутник – водным льдом. Летом 2014 года была выдвинута версия о наличии на Хароне в прошлом океана под корой, а некоторые модели не исключают, что жидкость имеется и сейчас.

Спектральные исследования подтверждают наличие гидратов аммиака на поверхности: если они имели древнее происхождение, то давно бы трансформировались. Поэтому считается, что луна по сей день геологически активна.

Планета это что?

Международный астрономический союз (МАС) определил планету как объект, который:

• находится на орбите вокруг Солнца;
• имеет достаточную массу, чтобы быть круглым или почти круглым;
• не является спутником (луной) другого объекта;
• не имеет «мусора» в виде обломков астероидов и метеоритов на своей орбите.

МАС также создал новую единицу в классификации космических объектов — «карликовая планета». Это космическое тело, соответствующее всем планетарным критериям. За исключением того, что имеет «мусор» в районе своей орбиты. Это определение означало, что Плутон, считавшийся планетой до того времени, был понижен рангом. И классифицирован как карликовая планета.

Однако не все ученые согласны с такой классификацией. Особенно после получения новых данных от космического аппарата New Horizons. Он пролетел рядом с Плутоном в 2015 году. Космический зонд передал на Землю данные, что Плутон — это довольно сложный мир. И он просто перенасыщен свидетельствами геологической активности. На Плутоне были обнаружены горы, достигающие высоты 3500 метров! И еще одна интересная область, названная Tombaugh Regio. Она содержит метановый лед и другие вещества. Также на Плутоне обнаружили странную ледяную рельефную местность, похожую на змею. И еще многие другие особенности. После получения этих данных члены команды New Horizons составили интересные научные презентации. В них утверждается, что Плутон — это настоящая планета!

Плутон интересные факты. 50 интересных фактов о Плутоне

1. Плутон — небесное тело, открытое в 20 веке, в 1930 году, но он долгое время оставался практически неизученным из-за огромной удалённости от Земли.

И и в наши дни ситуация не сильно изменилась, но хотя бы появились первые фотографии его поверхности и известно о Плутоне много мелочей.

2. Впрочем, благодаря исследовательскому космическому зонду «Новые горизонты» человечество получило массу ценной информации об этом небесном теле, а полученные в результате этой миссии данные будут обрабатываться и анализироваться ещё очень, очень долго.

3. Первое его название – Планета Х. Название Плутон придумала школьница из Оксфорда (Англия) в честь древнеримского бога, повелевающего подземным миром.

4.Раньше Плутон считался планетой, но впоследствии был переквалифицирован в карликовые планеты.

5.За время, прошедшее с момента его открытия и «дисквалификации», он не успел сделать ни одного оборота вокруг Солнца.

6. Из всех открытых карликовых планет Плутон — самая крупная, но не самая массивная — пальма первенства в этой номинации принадлежит Эриде.

7. У Плутона пять спутника — Харон, Никта, Гидра, Стикс и Кербер. Последние четыре обращаются вокруг Плутона, а сам Плутон вращается вместе с Хароном вокруг их общего центра масс, что и послужило причиной его разжалования в карликовые планеты.

8. По размерам Плутон меньше многих спутников в Солнечной системе. Семь спутников планет в Солнечной системе крупнее, чем Плутон.

9.Плутон находится дальше всех от Солнца. Примерное расстояние от 4730 до 7375 миллионов километров.

10. Несмотря на такую удалённость от Солнца, на Плутоне не так холодно, как на некоторых газовых гигантах, например, на Нептуне и Уране — средняя температура его поверхности составляет около минус 200 градусов.

11.Но ему достаётся в 1600 раз меньше солнечного света, чем Земле.

12. Если бы Плутон оказался ближе к Солнцу, он обзавёлся бы хвостом, подобно комете.

13. Из-за недостатка солнечного света даже днём с поверхности Плутона можно увидеть звёзды.

14.Лёд на поверхности Плутона крепче, чем закалённая сталь.

15. Предполагается, что Плутон имеет систему орбитальных колец.

16. Плутон никогда нельзя не увидеть с Земли невооруженным глазом.

17. Эту планету можно разглядеть только в 200-миллиметровый телескоп, а наблюдать придется несколько ночей, так как она очень медленно движется.

18.С поверхности Плутона Солнце будет казаться всего лишь маленькой точкой.

19. Если Плутон приблизится к Солнцу, то он превратится в комету, так как в основном состоит изо льда.

20. Некоторые ученые считают, что если бы Плутон находился ближе к Солнцу, то его не разжаловали бы в разряд карликовых планет.

21. Солнечный свет доходит до Плутона за 5 часов. До земли — за восемь минут.

22. День на Плутоне длится чуть меньше земной недели.

23.Днём на поверхности Плутона примерно так же темно, как ночью на Земле.

24. Один год на Плутоне равен двухсот сорока восьми земным годам.

25. Средняя температура на поверхности Плутона составляет около -229 градусов Цельсия.

ПЛУТОН И ЕГО СПУТНИК — ХАРОН

26. Один из спутников Плутона, Харон, не сильно уступает Плутону по размерам.

27.Спутник Плутона, Харон, не вращается вокруг него — оба этих небесных тела вращаются вокруг общего центра масс.

28.При этом остальные три спутника Плутона вращаются вокруг него по обычным орбитам. Такая вот небесная механика.

29. Единственная карликовая планета, обладающая атмосферой — Плутон. Впрочем, открытие других карликовых планет с атмосферами в поясе Койпера не исключено.

30. Да, атмосфера тут есть, пусть и очень тонкая. Атмосфера Плутона состоит из азота с примесью окиси углерода и метана.

31. Иногда Плутон оказывается ближе к Солнцу, чем Нептун.

32.Гравитация на Плутоне в 155 раз слабее, чем на Земле.

33. Плутон и Харон постоянно обращены друг к другу одними и теми же сторонами.

34.По причине того, что размеры Харона лишь не намного меньше размеров самого Плутона, некоторые астрономы предлагают рассматривать их, как двойную планетную систему.

Двойные фотометрические звезды

О двойственной природе таких звёзд можно узнать только по периодическим колебаниям их блеска. Во время своего движения звёзды такого типа по очереди загораживают друг друга, поэтому их нередко называют затменно-двойными. Орбитальные плоскости данных звёзд приближены к направлению луча зрения. Чем меньше площадь затмения, тем ниже блеск звезды. Изучив кривую блеска, исследователь может рассчитать угол наклона плоскости орбиты. При фиксации двух затмений на кривой блеска будут два минимума (снижения). Период, когда отмечаются 3 последовательных минимума на кривой блеска, называют орбитальным периодом. Период этих двойных звёзд продолжается от пары часов до нескольких суток, что делает его намного более коротким по отношению к периоду визуально-двойных звёзд.

Могут ли быть обитаемыми землеподобные планеты у двойных звёзд?

Нет ничего феноменального в том, что и двойные звёзды имеют свою . Год назад на эту тему было проведено интересное исследование, которое опубликовано в издании Nature Communications.

Попп и Зигфрид Эггл из Калифорнийского технологического института разработали модель планеты в системе Kepler 35. Пара звёзд Kepler 35A и Kepler 35B действительно обладают планетой, которая получила наименование Kepler 35b, размер которой в восемь раз превышает размер Земли, а её орбитальный период равен 131,5 земных дня. В своих исследованиях учёные пренебрегли гравитационным влиянием этой планеты и добавили в модель гипотетическую землеподобную планету, покрытую водой. Исследователи моделировали поведение этой планеты, задавая ей орбитальные периоды, равные 341 и 380 земными днями.

Помимо прочего, планета, движущаяся вокруг системы двойных звёзд, будет перемещаться по довольно сложной орбите в зависимости от гравитационного взаимодействия между двумя звёздами и их взаимодействия на планету.

В работе говорится о том, что на дальнем рубеже зоны обитаемости в двойной системе Kepler 35 у гипотетической планеты, должны быть значительные перепады температуры на поверхности.

Но вблизи внутренней границы зоны обитаемости средние температуры поверхности на той же планете остаются почти постоянными. Это вызвано тем, что ближе к звёздам больше воды переходит в состояние водяного пара, который начинает действовать как буфер в сохранении климата на поверхности планеты.

Такое распределение температур работает только в системах двойных звёзд. Так, при наличии в системе единственной звезды, как у нас, планета на дальнем краю зоны обитаемости была бы полностью покрыта льдом. Ну а пример планеты на ближнем к звезде краю зоны обитаемости у нас есть — Венера. Её атмосфера из-за невозможности удержать в определённых рамках глобальное потепление стала очень плотной, что вызвало неконтролируемый парниковый эффект и вся вода сейчас находится в атмосфере в виде пара а температура на поверхности достигает 464 градусов Цельсия.

Одним из интересных фактов, который присущ жизни на планете в системе двойной звезды заключается в том, что на ней было бы меньше облаков, чем на Земле, что позволило бы гораздо чаще наслаждаться двойными закатами.

Подписывайтесь на , канал в Telegram и чат для дискуссий на научные темы.

6 место. Kepler-438 b

Для разнообразия рассмотрим две планеты вне Солнечной системы, но наиболее пригодных для жизни. Не исключено, что в далёком будущем мы сможем преодолевать межзвёздное пространство за сроки, не превышающие человеческую жизнь, поэтому и далёкие миры целесообразно рассматривать как места колонизации.

Как может выглядеть Kepler-438 b

Находится Kepler-438 b в созвездии Лира на расстоянии 470 световых лет от Земли. Сегодня она считается наиболее похожей на Землю по ряду характеристик, поэтому и наличие жизни на ней оценивается очень высоко. Эта планета немного больше нашей, а её расположение от звезды оптимально для наличия воды в жидком виде и вполне приемлемой температуры. В каталоге жизнепригодных планет Kepler-438 b находиться на втором месте после Голубой планеты, а это уже о чём-то говорит.

Kepler-438 b в списке потенциально пригонных для жизни планет

Единственное, что ставит под вопрос пригодность для жизни Kepler-438 b, так это недавно обнародованные результаты наблюдений за звездой, вокруг которой вращается планета. Астрономы заметили, что эта звезда очень часто производит сильные выбросы радиационного излучения. Так что не всё так радужно, да и лететь до неё далековато. Поэтому 6 место.

Харон – спутник Плутона или отдельная планета?

Планетная пара Плутон-Харон представляет собой весьма необычное образование. Во-первых, спутник Плутона отделяет от поверхности планеты всего 20 000 километров и его размер составляет 11% от массы “старшего товарища”. Кроме того, Харон признается спутником Плутона далеко не всеми учеными.

Дело в том, что и он, и планета имеют общий центр масс, который лежит вне Плутона. В связи с этим ряд исследователей полагает, что система на самом деле – двойная планета (такое же мнение существует и насчет Земли-Луны).

Однажды Харон даже был в шаге от присвоения статуса планеты. Это случилось в 2006 году. Генеральная ассамблея МАС подготовила проект резолюции, где предлагалось признать планетарный статус Цереры, Эриды и Харона с тем уточнением, что Плутон–Харон будут классифицированы как двойная планета. Неизвестно, какие споры разгорелись между учеными в процессе обсуждения проекта, но в итоге официальная наука пополнилась термином «карликовая планета» (таковыми были названы Плутон, Церера и Эрида), а Харон так и остался не при делах.

Поверхность Плутона снятая космическим зондом «Новые горизонты»

Контекст

Уже давно ведутся споры об определении порога между двойной планетой и системой планета-спутник. В большинстве случаев проблема не возникает, поскольку вторичный (самый маленький объект из рассматриваемой пары) имеет относительно низкую массу по сравнению с массой первичного (самого большого объекта). В частности, за исключением систем Земля — Луна и Плутон — Харон, все спутники планет и карликовые планеты в Солнечной системе имеют массу менее чем в 0,00025 (1/4000) раз больше их первичной массы. С другой стороны, Земля и Луна имеют отношение масс 0,01230 (1/81), а Плутон и его спутник Харон имеют отношение масс 0,147 (1/7).

Земля и Луна — двойные планеты

Общий центр масс, вокруг которого вращаются Земля и Луна, располагается под земной поверхностью. Местоположение этой точки нестабильно. Она медленно движется по направлению к земной поверхности.

Это связано с постепенным увеличением расстояния между Землей и ее естественным спутником. Выход общего центра массы в пространство над земной поверхностью ознаменует превращение бинарной системы “Земля-Луна” в двойную планету.

Превращение пары космических тел, состоящей из Земли и ее спутника, в двойную планету прогнозируется на ближайшие несколько миллиардов лет.

Тогда Луна под действием приливных сил отдалится от сопровождаемой планеты настолько, что центр масс, вокруг которого объекты вместе вращаются, сместится из-под земной поверхности в пространство между этими астрономическими телами. Отдаление земного спутника от центра вращения происходит со скоростью 3 см 7,4 мм в год.

Рассчитать точный период времени, который понадобится для превращения пары Земля-Луна в двойную планету, пока затруднительно.

10.1. Планетные конфигурации

Планеты Солнечной системы обращаются вокруг Солнца по эллиптическим орбитам
(см.законы Кеплера) и делятся на две группы. Планеты, которые
расположены ближе к Солнцу, чем Земля, называются нижними. Это
Меркурий и Венера. Планеты, которые расположены дальше от Солнца, чем Земля,
называются верхними. Это Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон.

Планеты в процессе обращения вокруг Солнца могут располагаться относительно
Земли и Солнца произвольным образом. Такое взаимное расположение Земли, Солнца
и планеты называется конфигурацией. Некоторые из конфигураций являются
выделенными и носят специальные названия (см. рис. 19).

Рис. 19. Конфигурации планет. 1 — орбита верхней планеты, 2 — орбита Земли (З.), 3 — орбита нижней планеты. Конфигурации нижней планеты: в.с. — верхнее соединение, н.с. — нижнее соединение, В.э. — наибольшая восточная элонгация, З.э. — наибольшая западная элонгация.

Нижняя планета может располагаться на одной линии с Солнцем и Землей: либо
между Землей и Солнцем — нижнее соединение, либо за Солнцем —
верхнее соединение. В момент нижнего соединения может произойти
прохождение планеты по диску Солнца (планета проецируется на диск Солнца).
Но из-за того, что орбиты планет не лежат в одной плоскости, такие прохождения
случаются не каждое нижнее соединение, а достаточно редко. Конфигурации, при
которых планета при наблюдении с
Земли находится на максимальном угловом удалении от Солнца (это наиболее благоприятные
периоды для наблюдения нижних планет), называются наибольшими элонгациями,
западной и восточной.

Верхняя планета также может находиться на одной линии с Землей и Солнцем:
за Солнцем — соединение, и по другую сторону от Солнца —
противостояние. Противостояние — это самое благоприятное время для
наблюдения верхней планеты. Конфигурации, при которых угол между направлениями
с Земли на планету и на Солнце равен 90o, называются квадратурами,
западной и восточной.

Промежуток времени между двумя последовательными одноименными конфигурациями
планеты называется ее синодическим периодом обращения P, в отличие
от истинного периода ее обращения относительно звезд, называемого поэтому
сидерическим S. Разница между этими двумя периодами возникает из-за
того, что Земля тоже обращается вокруг Солнца с периодом T.
Синодический и сидерический периоды связаны между собой:

F = G M1 M2 / r2

Сила F взаимного притяжения двух тел с массами M1 и M2 пропорциональна их произведению и обратно пропорциональна квадрату расстояния r между их центрами. G – коэффициент пропорциональности, называемый гравитационной постоянной или постоянной тяготения. Обычно ее находят из физического эксперимента с крутильными весами, позволяющими определить силу гравитационного взаимодействия тел известной массы. Вторым важным звеном в этом процессе является 3-й закон Кеплера, который гласит, что квадраты времен обращения двух планет вокруг Солнца пропорциональны кубам больших полуосей их орбит. Из закона Ньютона могут быть выведены все три закона Кеплера.

Исаак Ньютон

Иоганн Кеплер

Массу Солнца можно определить, применив 3-й закон Кеплера к движению Земли (вместе с Луной) вокруг Солнца и движению Луны вокруг Земли. Аналогичным путём определяют массы планет, имеющих спутников. Массы планет, не имеющих спутников, определяют по возмущениям, которые они оказывают на движение соседних с ними планет. Теория возмущённого движения планет позволила в свое время заподозрить существование тогда еще неизвестных планет Нептуна и Плутона, найти их массы, предсказать их положение на небе.  Массу звезды (помимо Солнца) можно определить со сравнительно высокой надёжностью только в том случае, если она является физическим компонентом визуально-двойной звезды, расстояние до которой известно или может быть вычислено. Если можно измерить угловые расстояния компонентов визуально-двойной звезды от их общего центра масс, то это в конечном итоге позволяет получить массу каждой звезды в отдельности.

Совокупность данных о массах компонентов примерно ста двойных звёзд разных типов позволила обнаружить важную статистическую зависимость между их массами и светимостями. Такая зависимость даёт возможность оценивать массы одиночных звёзд по их светимости или, иначе говоря, по их абсолютным звёздным величинам. Однако белые карлики и пульсары (нейтронные звезды) этой зависимости (масса-светимость) не подчиняются.

Существует ещё один метод оценки массы звезды, который связан с измерением гравитационного красного смещения спектральных линий в её поле тяготения. Однако не будем утомлять наших читателей дальнейшим перечислением различных весьма сложных астрономических методов оценок звездных масс. Лишь еще раз подчеркнем, что все эти методы связаны с законом всемирного тяготения.

Слайд 8Нижний слой атмосферы – тропосфера –содержится более 90% всей массы атмосферы

и практически все водяные пары. На её верхней границе температура составляет примерно -50 °С.

В стратосфере, начиная с высоты около 25 км, температура атмосферы растет за счет поглощения озоном ультрафиолетового излучения Солнца.

В мезосфере температура снова уменьшается и на высоте около 75 км достигает абсолютного минимума -90°С, а местами иногда и -150°С.

В термосфере (80-800 км) состав атмосферы существенно меняется. Основными ее компонентами становятся гелий и водород. За счет поглощения ультрафиолетового излучения Солнца температура значительно возрастает (до 1500°С на высоте 600 км).

Из самого внешнего слоя атмосферы – экзосферы – атомы и молекулы могут беспрепятственно ускользать в космическое пространство.

Атмосфера