Карликовые планеты Плутон, Хаумеа, Макемаке, Эрида и другие крупные транснептуновые объекты в сравнении по размеру, альбедо и цвету. Показаны также их спутники.
Карликовая планета, согласно определению Международного астрономического союза, - небесное тело, которое:
обращается по орбите вокруг ;
имеет достаточную массу для того, чтобы под действием сил гравитации поддерживать гидростатическое равновесие и иметь близкую к сферической форму;
не является ;
не может расчистить район своей орбиты от других объектов.
Термин «карликовая планета» был принят в 2006 году в рамках классификации обращающихся вокруг Солнца и других тел на три категории. Тела, достаточно большие для того, чтобы расчистить пространство в полосе своей орбиты, определены как планеты, а недостаточно большие, чтобы достичь даже гидростатического равновесия, - как или . Карликовые планеты занимают промежуточное положение между этими двумя категориями. Данное определение встретило как одобрение, так и критику, и до сих пор оспаривается некоторыми учёными. Например, в качестве простейшей альтернативы ими предлагается условное разделение между планетами и карликовыми планетами по размеру или даже : если больше то - планета, если меньше - планетоид.
Международным астрономическим союзом официально признаны 5 карликовых планет: крупнейший астероид и – , ; однако возможно, что по меньшей мере ещё 40 из известных объектов в принадлежат к этой категории. По различным оценкам учёных, может быть обнаружено до 200 карликовых планет в и до 2000 карликовых планет за его пределами.
Классификация тел с характеристиками карликовых планет в других планетных системах не определена.
Список карликовых планет
В 2006 МАС официально назвал три тела, которые сразу получили классификацию карликовых планет - бывшая планета Плутон, считавшаяся крупнейшим транснептуновым объектом, Эрида и крупнейший астероид Церера. Позже карликовыми планетами были объявлены ещё два транснептуновых объекта. Термин «карликовая планета» следует отличать от понятия «малая планета», которым исторически называют также и астероиды.
| Название | Церера | Плутон | Хаумеа | Макемаке | Эрида | Седна |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Номер по ЦМП | 1 | 134340 | 136108 | 136472 | 136199 | 90377 |
| Обозначения | A899 OF; | 2003 EL 61 | 2005 FY 9 | 2003 UB 313 , | 2003 VB 12 | |
| Район
Солнечной системы |
Пояс астероидов | Пояс Койпера | Пояс Койпера | Пояс Койпера | Рассеянный диск | Облако Оорта |
| Диаметр (км) | 963×891 | 2370±20 | 1960×1518×996 | 1478±34 | 2326±12 | 995±80 км |
| Масса в кг | 9,4±0,1·10 20 | 1,305·10 22 | 4,2·10 21 | ~3·10 21 кг | ~1,67·10 22 | 8,3·1020-7,0·1021 кг |
| Средний
экваториальный радиус* |
0,0738 471 |
0,180 1148,07 |
~750 | 0,19 ~1300 |
||
| Объём* | 0,0032 | 0,053 | 0,013 | 0,013 | 0,068 | |
| Плотность (т/м³) | 2,161 | 1,86 | 2,6 g/cm³ | 1,7±0.3 г/см³ | 2,52 | 2,0? г/см³ |
| Ускорение
свободного падения на экваторе (м/с²) |
0,27 | 0,60 | ~0,44 м/с² | ~0,4 м/с² | ~0,68 | 0,33-0,50 м/с² |
| Первая
космическая скорость (км/с) |
0,51 | 1,2 | ||||
| Период обращения
[Т ] (сутки) |
9 ч 4 мин 27,01 с | −6,387 земного | (3,9154± | 7,771±0,003 | 25,9 ч | 0,42 д (10 ч) |
| Период
вращения |
0,3781 | −6,38718 (ретро-градный) | 102937 д | 111867 сут (306,28 года) | 203 830 сут (558,04 года) | примерно 4 404 480д (12 059,06 a) |
| Радиус орбиты * (а. е.) большая полуось * то же в км |
2,5-2,9 2,766 413 715 000 |
29,66-49,30 39,48168677 5 906 376 200 |
37,77-97,56 67,6681 10 210 000 000 |
541,429506 а. е. | ||
| Период
обращения * (лет) |
4,599 | 248,09 | 281,83 | 306,28 | 557 | 12059,06 |
| Средняя
орбитальная скорость (км/с) |
17,882 | 4,666 | 4,484 км/с | 4,419 км/с | 3,437 | 1,04 км/с |
| Эксцентриситет | 0,080 | 0,24880766 | 0,1975233 | 0,16254481 | 0,44177 | 0,8590486 |
| Наклонение | 10,587° | 17,14175° | 28,201975° | 29,011819 ° | 44,187° | 11,927945° |
| Наклонение
плоскости экватора к плоскости орбиты |
4° | 119,61° | ||||
| Температура (°С) | -106,15 | -233,15 | -223 °C | -240,65 | −253 °C | |
| Средняя
температура поверхности (К) |
167 | 40 | 50 К | 30-35 К (на основании | 30 | |
| Количество известных
спутников |
0 | 5 | 2 | 1 | 1 | 0 |
| Перигелий | 381 028 000 км(2,5465 а. е.) | 29,667 а. е | 34,494401 | 38,050866 а. е. | 37,911 а. е. | 76,315235 а. е. |
| Афелий | 446 521 000 км(2,9842 а. е.) | 49,31 а. е. | 51,475447 а. е. | 52,821736 а. е. | 97,651 а. е. | 1006,543776 |
| Дата открытия | 1 января 1801 | 18 февраля | 28 декабря 2004 | 31 марта 2005 | 5 января 2005 | 14 ноября 2003 |
| Первооткры- | Пиацци, Джузеппе | Клайд | Майкл Браун, Хосе
Луис Ортис |
Майкл Браун,
Чедвик Трухильо, Рабиновиц |
Майкл Браун,Чедвик Трухильо,
Дэвид Рабиновиц |
М. Браун,Ч. Трухильо,
Д. Рабинович |
| Абсолютная звёздная
величина |
3,36 ± 0.02 | 0,02 m | −0,44 | -1,17+0,06 | ||
| Видимая
звёздная величина |
от 6,7 до 9,32 | >13,65 | 17,3m | 16,7 | 18,7 | |
| Альбедо | 0,090 ± 0,0033 | 0,4-0,6 (Бонда),0,5-0,7 (геом.) | 0,84 +0,1 | 0,77±0,030,782 +0,103 −0,086 | 0,96+0,09 | 0,32±0,06 |
* Значение в сравнении с Землёй.
Из этого списка только Плутон был «понижен в звании», став карликовой планетой и потеряв статус планеты, а остальные - наоборот, «повышены», перестав быть просто одними из астероидов.
Другие кандидаты
Уже известны несколько десятков тел, которые потенциально могут квалифицироваться как карликовые планеты.
Статус Харона, который сейчас рассматривается как спутник Плутона, остаётся неокончательным, так как в настоящее время нет точного определения по разграничению планет со спутником от двойных планетных систем. Проект резолюции, опубликованный МАС, указывает, что Харон может рассматриваться как планета, потому что:
Харон сам по себе удовлетворяет критериям по размерам и форме для статуса планеты (в терминах последней резолюции, для статуса карликовой планеты).
| Название | Категория | Диаметр | Масса |
|---|---|---|---|
| Кьюбивано в поясе Койпера | 400-800 км | неизвестна | |
| Объект рассеянного диска | ~1535 км | неизвестна | |
| Кьюбивано в поясе Койпера | 1074-1170 км | 1,0-2,6·10 21 кг | |
| Кьюбивано в поясе Койпера | ~934 км | неизвестна | |
| Плутино в поясе Койпера | 917-946 км | 6,2-7,0·10 20 кг | |
| Кьюбивано в поясе Койпера | ~921 км | 4,5·10 20 | |
| Объект рассеянного диска | ~733 км | неизвестна | |
| Кьюбивано в поясе Койпера | 722 км | ~5,9·10 20 кг | |
| Кьюбивано в поясе Койпера | 681-910 км | ~7,9·10 20 кг | |
| Плутино в поясе Койпера | ~650 км | 5,8·10 20 | |
| Кьюбивано в поясе Койпера | 626-850 км | ~4,1·10 20 кг | |
| Кьюбивано в поясе Койпера | 550-1240 км | неизвестна | |
| (пояс Койпера) | 609-730 км | неизвестна | |
| 2004 GV 9 | Кьюбивано в поясе Койпера | ~677 км | неизвестна |
| 2002 TC 302 | Объект рассеянного диска | 590-1145 км | 1,5·10 21 |
| 2003 AZ 84 | Плутино в поясе Койпера | 573-727 км | неизвестна |
| 2004 XA 192 | Кьюбивано в поясе Койпера | 420-940 км | неизвестна |
| 2010 RE 64 | Кьюбивано в поясе Койпера | 380-860 км | неизвестна |
| 2010 RF 43 | Кьюбивано в поясе Койпера | ~613 км | неизвестна |
| Хаос | Кьюбивано в поясе Койпера | ~600 км | неизвестна |
| 2007 UK 126 | Объект рассеянного диска | ~600 км | неизвестна |
| 2003 UZ 413 | Кьюбивано в поясе Койпера | ~591 км | неизвестна |
| 2006 QH 181 | Объект рассеянного диска | 460-1030 км | неизвестна |
| 2010 EK 139 | Объект рассеянного диска | 470-1000 км | неизвестна |
| 2010 KZ 39 | Объект рассеянного диска | 440-980 км | неизвестна |
| 2001 UR 163 | Объект рассеянного диска | ~636 км | неизвестна |
| 2010 FX 86 | Объект рассеянного диска | ~598 км | неизвестна |
| 2013 FZ 27 | Объект рассеянного диска | ~595 км | неизвестна |
| 2012 VP 113 | Объект рассеянного диска | ~595 км | неизвестна |
| 2008 ST 291 | Объект рассеянного диска | ~583 км | неизвестна |
| 2005 RM 43 | Объект рассеянного диска | ~580 км | неизвестна |
| 1996 TL 66 | Объект рассеянного диска | ~575 км | 2·10 20 |
| 2004 XR 190 «Баффи» | Объект рассеянного диска | 425-850 км | 0,6-4,8·10 20 |
| 2004 NT 33 | Кьюбивано в поясе Койпера | 423-580 км | неизвестна |
| 2004 UM 33 | Кьюбивано в поясе Койпера | 340-770 км | неизвестна |
| 2002 XW 93 | Объект рассеянного диска | 565-584 км | неизвестна |
| 2004 TY 364 | Кьюбивано в поясе Койпера | ~554 км | неизвестна |
| 2002 XV 93 | Плутино в поясе Койпера | ~549 км | неизвестна |
Статус Харона, который сейчас рассматривается как спутник Плутона, остаётся неокончательным, так как в настоящее время нет точного определения по разграничению планет со спутником от двойных планетных систем. Проект резолюции (5), опубликованный МАС, указывает, что Харон может рассматриваться как планета, потому что:
- Харон сам по себе удовлетворяет критериям по размерам и форме для статуса карликовой планеты.
- Харон, по причине его большой массы по сравнению с Плутоном, обращается с Плутоном вокруг общего центра масс, расположенного в космосе между Плутоном и Хароном, а не вокруг точки, находящейся внутри Плутона.
Этого определения, однако, нет в окончательном решении МАС. Неизвестно также, появится ли оно в будущем. Если подобное определение будет одобрено, Харон будет рассматриваться как карликовая (двойная) планета. Для скорейшего решения этого вопроса сейчас обсуждается принятие в качестве дополнительного критерия - приливной взаимозахват или синхронность вращения обоих компонентов двойной системы.
Помимо Харона и всех остальных кандидатов-транснептуновых объектов, три крупных объекта в поясе астероидов (Веста, Паллада и Гигея) должны будут классифицироваться как карликовые планеты, если окажется, что их форма определяется гидростатическим равновесием. К настоящему времени это убедительно не доказано.
Размер и масса карликовых планет
Нижний и верхний пределы размера и массы карликовых планет не указаны в решении МАС. Нет строгих ограничений на верхние пределы, и объект больше или массивнее Меркурия с неочищенными окрестностями орбиты может классифицироваться как карликовая планета.
Нижний предел определяется понятием гидростатически равновесной формы, однако размер и масса объекта, который достиг такой формы, неизвестен. Эмпирические наблюдения наводят на мысль, что они могут сильно различаться в зависимости от состава и истории объекта. Первоисточник предварительного решения МАС, определяющего гидростатически равновесную форму, применяется «к объектам с массой более 5·1020 кг и диаметром более 800 км», однако это не вошло в окончательное решение 5A, которое было одобрено.
По мнению некоторых астрономов, новое определение означает прибавление до 45 новых карликовых планет.
В Солнечной системе есть необычные тела, которые называются карликовые планеты. Эти объекты во многом схожи с полноценными планетами, но по некоторым параметрам все же уступают своим «старшим братьям». О них мало что известно и данная группа постоянно пополняется новыми объектами. Мы расскажем о шести известных на данный момент планетах-карликах Солнечной системы, их основных особенностях и различиях друг от друга. А также разберемся, почему же эти небесные тела не могут претендовать на звание полноценных планет.
Определение
По определению Международного астрономического союза, карликовые планеты – это небесные тела сферической формы, вращающиеся вокруг Солнца. Их «карликовость» объясняется малой массой и отсутствием гравитационной доминанты. Последнее означает, что на орбите такого объекта постоянно присутствуют мелкие небесные тела.
Сколько же карликовых планет в Солнечной системе? На этот вопрос пока ответить очень трудно. Ученые еще не до конца исследовали окраины нашей звездной системы, и, по их расчетам, там могут скрываться десятки и даже сотни подобных объектов. Но на данный момент официально признаны только 6 – Плутон, Церера, Эрида, Хаумеа, Макемаке и Седна. При этом Плутон перешел в эту группу из полноценных планет, а все остальные – из астероидов различных классов.
Где находятся карликовые планеты? Наибольшая концентрация планетарных карликов и претендентов на это звание наблюдается в поясе Койпера. Лишь Седна расположилась в облаке Оорта, а Церера – в астероидном скоплении между Марсом и Юпитером. За счет большой удаленности от Солнца и большому количеству небесных тел по соседству, эти объекты трудно изучать. Это объясняет тот факт, что большинство из них были открыты в 21 веке уже после изобретения мощных оптических систем.
В определении карликовых планет нет указаний на пределы массы и размера объекта, попадающего в эту группу. Даже если тело с подходящими параметрами будет больше Меркурия, оно будет считаться планетарным карликом. Однако, по мнению экспертов МАС, оно должно быть в размере не менее 800 км и весить более 5*10 20 кг.
По химическому составу все карликовые планеты разняться между собой. Но для всех представителей этой группы характерно наличие льда в поверхностном слое. Он может покрывать объект сплошной коркой или присутствовать в виде большого числа вкраплений в породах. Изучить внутреннее строение удалось только у Цереры, т.к. остальные карлики расположены слишком далеко от Земли.
Разберем кратко особенности каждой из карликовых планет
Крупнейший объект пояса Койпера был открыт в 1930 году. Свое официальное название он получил в честь древнеримского бога царства мертвых. До начала 2000-х годов Плутон имел статус девятой и самой маленькой планеты Солнечной системы. Но из-за своей слабой гравитации, не позволяющей расчистить орбиту от астероидов, он был переведен в группу планетарных карликов.
Среди остальных объектов данной группы он обладает наибольшим размером, а по массе уступает лишь Эриде. Поверхность Плутона состоит из камня и льдов метанового и азотного происхождения. Кроме того, в этой оболочке содержится множество углеводородных примесей, придающих телу коричневатый оттенок. Атмосфера Плутона разряжена и представляет собой испарения льдов.
Характеристики орбиты карликовой планеты весьма интересны. Траектория его движения вокруг Солнца представляет собой сильно вытянутый эллипс, поэтому в точке перигелия он более близок к центральной звезде, чем Нептун. Между телами возникает орбитальный резонанс в отношении 3:2. Среднее расстояние от Солнца до Плутона равняется 5,91 млрд. км.
У Плутона насчитывается 5 естественных спутников: Харон, Нюкта, Гидра, Цербер и Стикс. С крупнейшим из них – Хароном – планета движется вокруг общего центра масс. Поэтому сегодня оба тела считаются компонентами двойной планеты. Примечательно, что эта плутонова луна – один из претендентов на звание новой карликовой планеты Солнечной системы.
Небесное тело, названное в честь древнегреческой богини раздора, было открыто в 2005 году. Для его обнаружения американским астрономам пришлось изучать многочисленные снимки пояса Койпера, сделанные за последние 50 лет.
Расположена Эрида в области Рассеянного диска – удаленной части Солнечной системы, заполненной ледяными телами. Сама она также состоит из углеводородных льдов, которые, испаряясь, создают тонкую временную газовую оболочку.
Эрида – самая массивная планета-карлик. А по размерам она лишь немного уступает Плутону. Ее орбита имеет высокий коэффициент эксцентричности, а также сильно наклонена к плоскости эклиптики. Из-за таких орбитальных характеристик Эриду относят к обособленным транснептуновым объектам. Небесное тело удалено от Солнца в среднем на 10 млрд. км. из-за чего не его поверхности температура не поднимается выше -253°С.
Карликовая планета Хаумеа была открыта в 2005. От остальных ее отличает яйцевидная форма и невероятная скорость вращения вокруг собственной оси. Еще одна уникальная особенность Хаумеа – наличие колец и целого семейства малых тел, возникших в результате столкновения небесного тела с крупным астероидом.
Поперечный и продольный диаметр планетарного карлика сильно разнятся. У экватора Хаумеа почти равна Плутону, тогда как поперек – в два раза меньше его.
Расположена Хаумеа в поясе Койпера в 6,43 млрд. км от Солнца. На ее движение незначительно влияет гравитация Нептуна.
По составу этот карлик также представляет собой ледяное небесное тело. Его поверхность представляет собой толстый слой водяного льда с примесями минералов и углеводородов. Атмосферы Хаумеа не имеет.
Еще одна карликовая планета пояса Койпера. Была открыта почти одновременно с Эридой. Названа в честь богини изобилия, которой поклоняются аборигены острова Пасхи.
Из-за своей удаленности от Солнца Макемаке остается слабоизученным объектом. Пока не удается точно установить ее основные физические параметры, но по предварительным расчётам, она занимает четвертое место по размеру и пятое место по массе среди всех планет-карликов. Ее поверхность покрыта метановым льдом и полимерными углеводородами. Постоянной атмосферы у этого объекта пояса Койпера нет.
У Макемаке есть крошечный, очень тусклый спутник. Слабый блеск этой луны затрудняет ее доскональное изучение.
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.
Является крупнейшим объектом и единственной карликовой планетой в поясе астероидов. При этом по массе и размерам занимает последнее место среди своих соседей по группе. Была открыта раньше других карликов – в 1801 году. Свое название Церера получила в честь древнеримской богини плодородия.
Ее поверхность состоит из различных глинистых пород с примесями льда. Под ними залегает толстая ледяная мантия и мелкое каменное ядро. Атмосфера Цереры представляет собой разряженный водяной пар. Спутников у самой маленького карлика не обнаружено.
Таинственные планеты-карлики
Астрономы всего мира продолжают поиск новых планетарных карликов в Солнечной системе. На ее задворках совсем недавно были найдены два транснептуновых объекта, по всем параметрам подходящие под определение карликовых планет. Их именуют Гоблин и Farout.
Обе планеты входят в число самых далеких объектов нашей звездной системы. Гоблин удален от Солнца на 80 астрономических единиц, тогда как Фараут – на 125. Эти тела были найдены в рамках поисков таинственной планеты Нибиру . Точных размеров и массы Гоблина и Farout ученым установить пока не удалось. Известно только, что они покрыты льдом неизвестного химического состава.
Эти таинственные небесные карлики лишь открывают целый ряд новых космических объектов. Вполне возможно, что МАС вновь пересмотрит критерии различных астрономических понятий и список планет, а также планетарных карликов существенно расширится.
> Карликовые планеты
Вся информация о карликовых планетах Солнечной системы для детей: что это такое, размеры, список карликовых планет с фото, большие Плутон и Церера, расстояние.
Начать объяснение для детей родители или учителя в школе могут с того, что карликовые планеты Солнечной системы - небольшие миры, чьи размеры не позволяют им стать полноценными планетами. Однако они слишком крупные, чтобы переместиться в другую категорию.
Можно объяснить детям ситуацию на примере Плутона. В свое время он наделал много шума, да и сейчас не прекращаются споры о его статусе. Он больше не играет роли девятой планеты и сместился на позицию карликовых.
Для самых маленьких будет интересно узнать, что на данный момент может существовать до 200 карликовых планет. Но не все дети и даже родители понимают разницу между карликом и полноценной планетой. Далее вы узнаете много интересных фактов о карликовых планетах Солнечной системы, познакомитесь с описанием миров, вроде Плутона и Эриды, а также сумеете рассмотреть их на фото, рисунках, картинках и схемах. Интересно также понять откуда пришли названия и как выглядят орбиты карликовых планет.
Карликовые планеты - объяснение для детей
Основное определение дает Международный астрономический союз (МАС). Согласно ему, планета должна вращаться вокруг Солнца, обладать достаточной гравитацией, чтобы стать сферой и очистить орбиту от мелких объектов. Особенно важным будет последнее требование. Гравитация притягивает или отталкивает другие объекты в своей орбите. У карликов ее недостаточно, чтобы соответствовать.
На 2015 год МАС признает и перечисляет 5 карликовых планет: Церера, Плутон, Эрида, Хаумеа и Макемаке. Есть также и кандидаты (Седна и Кваваре), расположенные за орбитой Плутона, и объект 2012 VP113, обладающий одной из наиболее отдаленных орбит. НАСА считают, что есть, по крайней мере, еще 100 карликов, ожидающих своего обнаружения.
Но споры о статусе Плутона подогреваются с каждым годом. Причем миссия Новые Горизонты может сыграть в этом главную роль.
Многие считают требование с «очисткой орбиты» чем-то абсурдным и неправильным. Заступился за Плутон и ученый Алан Стерн. В конце 2014 года в Гарвард-Смитсоновском университете провели трансляцию «Что такое планета?», после чего аудитория проголосовала за планетарный статус Плутона.
Начать объяснение для детей стоит с того, что Церера - самая ранняя и маленькая карликовая планета. Ее в 1801 году нашел астроном из Италии Джузеппе Пьяцци. Занимает в диаметре 950 км, а масса достигает лишь 0.015% земной.
Она настолько крошечная, что классифицируется сразу как карлик и астероид. Составляет ¼ массы всех астероидов, но проигрывает в размере Плутону. Обладает практически круглым телом и скалистым составом с возможностью наличия водяного льда. В 2014 году был замечен выброс водяного пара из двух участках карлика.
Плутон - наиболее известный и популярный по обсуждениям карлик. Его открыли в 1930 году, и как планета продержался до 2006 года. Его орбита необычна, потому что периодически становится к Солнцу ближе Нептуна.
Хотя он достигает лишь 0.2% земной массы и 10% массы нашей Луны, но его гравитации хватает, чтобы удерживать 5 спутников. Контакт с огромной луной Хароном заставляет ученых рассматривать их как двоичную систему, потому что они совершают вращение вокруг точки между собою.
Когда-то Эриду считали самым крупным карликом (на 27% больше массы Плутона) с диаметром в 2300-2400 км. Именно она заставила МАС по-новому взглянуть на определение планет. Ее орбита неустойчива, поэтому Эрида пересекает маршрут Плутона и даже Нептуна. На орбитальный путь тратит 557 лет. В самой отдаленной точке выходит за границу пояса Койпера.
Наименования им присвоили недавно. Хаумеа привлекает внимание формой – эллипсоид, что является одним из планетарных критериев. Из-за быстрого вращения она вытянута, а по массе в три раза меньше Плутона. На осевой оборот уходит 4 часа, что может объясниться ранним столкновением. На ней также есть красное пятно и слой кристаллического льда. Это единственный объект в поясе Койпера (не считая Плутона), располагающий несколькими лунами.
Макемаке также интересен, ведь у него нет спутника. Из-за этого тяжело определить его массу, хотя диаметр на 2/3 меньше чем у Плутона. Интересно, что если бы не появились новые требования от МАС, то Макемаке мог бы считаться планетой.
Плутоиды
Плутон, Хаумеа, Эрида и Макемаке называют плутоидами. Это подразделение карликов с орбитой вне Нептуна. Иногда их еще именуют ледяными карликами из-за мороза на поверхности и маленького размера. Внешние планеты демонстрируют свой контакт с плутоидами. Например, самая крупная луна Нептуна Тритон может оказаться плутоидом.
Если хотите дополнить характеристику карликовых планет, то всегда можно воспользоваться 3D-моделью Солнечной системы на сайте и рассмотреть карты карликовых планет, особенности их поверхности и движение по орбите вокруг Солнца. Также детям было бы интересно посмотреть на миры в онлайн телескоп в режиме реального времени, но они слишком маленькие и далеко расположены для такого наблюдения. Поэтому рассмотрите фото, картинки и изображения от космических аппаратов.
Объекты за орбитой Нептуна.
Уральская B.C. (ГАИШ МГУ) Сагитовские чтения-2007
Физические свойства карликовых планет Доклад
26-ая Ассамблея Международного астрономического союза, которая состоялась в Праге в 2006 г. приняла решение о введении нового класса небесных тел, а именно, карликовых планет. Сегодня мы не будем обсуждать вопрос о том, является ли этот вопрос решенным окончательно или он будет пересматриваться и уточняться, насколько он проработан, тем более он вызвал возражения многих астрономов по различным соображениям, исторического, мировозренческого характера, по этичным соображениям и т.д. Но то, что этот вопрос назрел не вызывает сомнений.
Возмущения в движении Урана и Нептуна объясняли существованием планеты за орбитой Нептуна и поиском ее занимались многие астрономы. Поэтому открытый в 1930 г. Плутон был сразу причислен к планетам. Однако после определения массы и орбиты Плутона оказалось, что он не может быть планетой X, которую искал Лоуэлл и другие, из-за малой массы и орбиты. Астрономы видели, что Плутон не вписывался в общую картину образования Солнечной системы, согласно которой твердые и менее массивные планеты образовались ближе к Солнцу, а газовые гиганты сформировались из планетезималий в более далеких окрестностях Солнечной системы. Плутон движется не в плоскости движения всех классических планет, его орбита имеет значительный наклон к плоскости эклиптики
Плутон в своем движении вокруг Солнца иногда находится ближе к Солнцу, чем Нептун (например, с 1979 по 1999 г.), т.е. в проекции на плоскость эклиптики эти орбиты пересекаются, хотя в действительности этого не происходит из-за большого наклона орбиты Плутона к эклиптике.
Однако статус большой планеты за Плутоном был оставлен. В конце 20-го века ситуация существенно изменилась. Причины, приведшие к изменению статуса Плутона следующие:
1. За орбитой Нептуна открыт второй пояс ледяных тел - Пояс Койпера, или так называемые транснептунные объекты
2. Открыто множество объектов, движущихся на орбитах, подобных орбите Плутона, т.е. в резонансе 2:3 с Нептуном, но меньших размеров.
3. Открыт объект, по размеру превышающий Плутон - Эрида
MAC организовал Рабочую группу Международного Астрономического Союза (IAU Working Group : " Definition of a Planet "), возглавляемая И.Уильямсом (Iwan Williams ). В Интернете была организована полемика, которая позволяла в течение нескольких лет высказывать свои предложения и пожелания.
Новые определения классических планет, карликовых планет и малых тел Солнечной системы приведены на слайде.
■ " Классическая планета " - это небесное тело, которое (а) обращается вокруг Солнца,
(b) имеет достаточную массу, для того, чтобы самогравитация превосходила твердотельные силы и тело могло принять гидростатически равновесную (близкую к сферической) форму и
(c) очищает окрестности своей орбиты (т.е. рядом с планетой нет других сравнимых с ней тел)
Планеты земной группы - Меркурий, Венера, Земля, Марс Газовые гиганты - Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун
■ "Карликовая планета" - небесное тело, которое
(a) обращается вокруг Солнца,
(b) имеет достаточную массу, для того, чтобы самогравитация превосходила твердотельные силы и тело могло принять гидростатически равновесную (близкую к сферической) форму,
(c) не очищает окрестности своей орбиты и
( d ) не является спутником (планеты).
Карликовые планеты Церера, Плутон, Эрида
■ Все остальные объекты, обращающиеся вокруг Солнца, охватываются понятием "Малые тела Солнечной системы". Это астероиды, кометы, почти все транснептунные объекты, исключая спутники планет.
Мы рассмотрим другую сторону вопроса, насколько гармоничной будет представляться наша Солнечная система, являются ли общими физические свойства всех трех карликовых планет, чтобы их объединить в один класс и чем этот класс отличается от других объектов Солнечной системы.
1 янв.1801г. Пиацци (Piazzi ) открыл Цереру, которая сразу была признана планетой, так как она удовлетворяла правилу Тициуса-Боде г=0.4+0.3х2п (а.е.), где п=0 - Венера, п=1 - Земля, п=2 - Марс, п=3 - Церера, п=4 Юпитер,... Через несколько лет оказалось, что таких объектов много и все они образуют тор, который был назван Главным астероидным поясом, а Церера - астероидом. В 2006 г. в третий раз был изменен статус Цереры и она была причислена к карликовым планетам. Как уже сказано, ее орбита находится между Марсом и Юпитером на среднем расстоянии а = 2.77 а.е. Эксцентриситет орбиты е = 0.08 приводит к тому, что расстояние изменяется от 2.5 до 3 а.е. Наклон орбиты составляет i = 10°.6, период обращения 4.6 лет. Интересная особенность орбиты состоит в том, что перигелии и афелии Цереры и Марса находятся на противоположных сторонах от Солнца. Такая особенность орбиты присутствует еще у некоторых больших астероидов Главного пояса.
О физических свойствах планеты еще мало что известно. Размер Цереры почти 1000 км, а именно, 975x909 км, т.е. она имеет почти сферическую форму, плотность 2.08 г/см. Альбедо 0.13. Масса 9.5 х 10 кг
2 1
составляет почти - 1/3 массы Главного пояса (3.0±0.2)хЮ. Поверхность Цереры относительно теплая и она может иметь тонкую атмосферу и лед. Температура на поверхности от 167 до 235 градусов Кельвина, максимальная температура, зафиксированная на поверхности равна -38° С. Внутреннее строение предполагает дифференцированную структуру - каменное ядро и ледяную мантию толщиной 60 - 120 км, которая содержит 200 млн.куб.км воды, т.е. количество пресной воды больше земной. Космический телескоп Хаббла HST открыл два темных пятна, один с загадочно яркой областью, природа которой неизвестна. Предположительно, эти особенности на поверхности являются кратерами.
На телескопе Кека получена карта отражающей поверхности (альбедо) в ближнем ИК-диапазоне. Различимы географические объекты размером от 40 до 160 км в поперечнике. Отражающая способность изменяется в пределах 12%. По мнению ученых, эти различия обусловлены и наличием сложного рельефа, и неоднородным химическим составом пород поверхности Цереры.
Направление оси вращения (на эпоху 2000 года) — 287° прямого восхождения и 69° склонения (точность ± 5°).
Для изучения физических свойств Цереры NASA планировало запуск космической миссии Рассвет (Mission Dawn ) в июне 2007 г. С помощью гравитационного маневра у Марса в 2009 г. сближение с Вестой должно произойти в 2011 г. , а с Церерой в 2015 г. Сейчас NASA объявило об отмене этой миссии из-за финансовых трудностей и технических проблем.
Наблюдения Цереры на большом телескопе Южной Европейской обсерватории в Чили намечены на ноябрь 2007 г.
Вторая карликовая планета Плутон может рассматриваться только как двойная планета. MAC нашел принципиальное отличие понятия двойной планеты от системы планета-спутник, а именно, в двойной планете центр масс системы находится в открытом космосе (Плутон - Харон), в системе планета-спутник он находится внутри планеты (Земля - Луна). Двойная планета движется на среднем расстоянии 39.5294 (а.е.), на вытянутой орбите с эксцентриситетом почти 0.25. Наклон орбиты 17.148(град) (к эклиптике). Орбитальный период 248.54 (лет). Период вращения 6.38725 (сут). Плутон и Харон движутся вокруг барицентра системы по круговым орбитам на расстоянии 19 640 км друг от друга. Наклон орбиты к плоскости экватора Земли составляет 98.1. Период обращения Харона по орбите совпадает с периодом вращения Плутона вокруг оси и периодом вращения Харона, т.е. Плутон и Харон всегда обращены друг к другу одними своими сторонами. Диаметр Плутона равен 2306 км, Харона 1250 км.
Физические свойства Плутона. Температура на поверхности от -220 до -240°С. Поверхность покрыта льдом из замороженного азота с небольшим количеством метана. В некоторых районах на поверхность выходит водяной лед и даже немного льда монооксида углерода (угарного газа). Желтовато-розоватый оттенок придают оседающие из атмосферы частички сложных органических соединений, образующиеся из атомов углерода, азота, водорода и кислорода под воздействием солнечного света.
Вдоль поверхности замечены сильные перепады яркости. Визуальное геометрическое альбедо изменяется от 0.49 до 0.66. О внутреннем строении можно судить по низкой средней плотности 1,7 г/смЗ, т.е. Плутон состоит на 1/3 из каменных горных пород и на 2/3 из водяного льда. Каменное ядро диаметром 1 500 км окружено слоем водяного льда толщиной 400 км. Атмосфера обнаружена в 1988 г. Состоит из азота с примесью метана и угарного газа. Давление ничтожное 0,3 паскаля. Слабое гравитационное поле не в состоянии удерживать атмосферу, и она постоянно улетучивается в космос, на ее место приходят новые молекулы, испаряющиеся с ледяной поверхности, т.е. для Плутона характерна «кометная» природа атмосферы. Самые большие изменения в атмосфере связаны с сезонами. В зимний период - замораживание атмосферы. Увеличение температуры азотного льда на поверхности планеты всего на 2° приводит к возрастанию массы атмосферы в 2 раза. «Летний» период сохранится и в 2015 г., когда КА «Новые горизонты» приблизится к Плутону.
В 2006 г. открыты два новых спутников Плутона. Объекты, предварительно названные S/2005 Р1 и S/2005 Р2, получили названия Никта и Гидра наблюдались с помощью космического телескопа Хаббла. При условии, что орбиты являются круговыми и расположены в плоскости орбиты Харона, были вычислены их размеры и периоды обращения спутников вокруг Плутона. Для первого спутника большая полуось круговой орбиты составляет примерно 64700 км, период Р = 38.2 суток. Для второго спутника S/2005 Р2 большая полуось круговой орбиты составляет 49400 км, а период обращения 25.5 суток. Если предположить, что спутники имеют отражательную способность 4%, как у самых темных ядер комет, то диаметр большего из спутников Гидры составляет 160 км. При альбедо, характерном для Кентавров, а именно 15%, размер спутника - 80 км; если же альбедо такое, как у Харона 38%, то диаметр спутника составляет 52 км. Спутник Никта на 25% слабее первого, и при условии, что отражательные способности у них одинаковы, размер второго спутника на 10% или 15% меньше первого. Поиск неизвестных спутников в зоне орбитальной устойчивости, составляющей (±100") вокруг Плутона, не показали каких-либо потенциальных спутников ярче, чем видимая величина V =27.1.
Харон покрыт водным льдом, а не метаново-азотным, как Плутон Спутники Никта и Гидра нейтрально серые как Харон, не имеют фотометрических вариаций, повидимому сферической формы (D РП =170 км, DPIII = 110 км).
Предполагается общее происхождение системы гигантским столкновением с прото-Плутоном, в результате которого Харон получил эксцентрическую орбиту. В дальнейшем приливное взаимодействие привело к резонансным, компланарным и почти круговым орбитам Харона, Никты и Гидры, а также синхронизации вращения Харона с орбитальным движением и с вращением Плутона.
В июле 2005 г. М.Браун, Ч.Трухильо и Б.Рабинович сообщили об открытии еще трех крупных транснептунных объектов 2003 UB 313, 2005 FY 9 и 2003 EL 61 (табл.2). Самый большой из них 2003 UB 313 имеет абсолютную величину H = -1.48, т.е. он ярче Плутона, для которого H = -1.0
Оказалось, что это объект рассыпающего пояса (Scattered - Belt object ) с орбитой, имеющей большую полуось 67.66 а.е., эксцентриситет 0.44 и большой наклон 44°.2 к плоскости эклиптики. Объект был обнаружен почти в афелии - на самом дальнем расстоянии от Солнца 97 а.е. - и имел видимую величину V = 18.5. Период обращения объекта вокруг Солнца составляет 560 лет, поэтому он достигнет ближайшего расстояния от Солнца в перигелии 37.8 а.е. только в 2257 г.
Видимая фотометрия на 1.3-м SMARTS телескопе и инфракрасная фотометрия (Gemini North Observatory ) показали очень высокую отражательную способность. Космический телескоп Хаббла уточнил геометрическое альбедо и размер Эриды. Отражательная способность из-за замерзшего метана составляет 0.85 ± 0.07. Размер Эриды превышает диаметр Плутона только на 5% и составляет примерно (2400 ± 100) км (диаметр Плутона 2306 км).
В спектре ближней инфракрасной области Эриды доминируют линии абсорбции метана, т.е. объект в значительной степени подобен Плутону. Его поверхность покрыта твердым замерзшим метаном и представляет собой смесь камня и льда. В ближней инфракрасной области присутствуют линии азота N 2 и окиси углерода СО, свойственные Плутону, а также линии углекислого газа СО2, присутствующие на Тритоне.
Основным отличием в видимой части спектра является то, что поверхность Плутона в среднем красная, в то время как новый объект почти серый. Различие можно объяснить тем, что новый объект на расстоянии в 3 раза большем, чем Плутон, является более холодным, и метановый лед более равномерно покрывает поверхность. Поэтому альбедо более однородно по поверхности и равно или выше, чем у Плутона. Открытие объекта на таком большом расстоянии от Солнца (97 а.е.) представляет более низкотемпературную лабораторию для изучения явлений, свойственных Плутону - замораживание атмосферы, химию льда, фазовые переходы азота. Температурные вариации от афелия к перигелию даже более экстремальны, чем у Плутона.
В сентябре 2005 г. на обсерватории Кека с помощью адаптивной оптики обнаружили слабый спутник у объекта 2003 UB 313. Он находился на расстоянии 0".53 от главного тела и имел видимую величину на 4 Ш.43 меньше, т.е. в 60 раз слабее основного тела. Примерный диаметр спутника 350 км.
На телескопе Кека получены изображения самых крупных транснептунных объектов. Три из четырех имеют спутники. Два объекта причислены к карликовым планетам. Рассмотрим, могут ли другие два объекта также быть причислены к карликовым планетам.
Следующий по яркости объект 2005 FY 9 оказался классическим объектом пояса Койпера с большой полуосью орбиты 45.7 а.е., эксцентриситетом 0.15 и наклоном 29°. Период обращения вокруг Солнца составляет 309 суток. Размер 1500 км при альбедо Плутона. Спектр подобен Плутону. Доминируют линии твердого метана, причем линии метанового льда сильнее, чем у Плутона. Красный цвет указывает на присутствие органических молекул. Присутствие азота и угарного газа. Возможна атмосфера, сравнимая с атмосферой Плутона. Возможный кандидат в карликовые планеты.
Объект 2003 EL 61 - четвертое по яркости тело после 2003 UB 313, Плутона и 2005 FY 9. Это типичный классический объект пояса Койпера с большой полуосью его орбиты 43.3 а.е., эксцентриситетом 0.19 и наклоном орбиты к плоскости эклиптики 28°.2. Орбитальный период составляет 286 лет.
Однако период вращения тела 2003 EL 61 порядка четырех часов оказался очень необычен для большого тела размером более 100 км. Даже твердое тело среднего размера существенно деформируется при вращении с такой высокой скоростью. Тело является сильно вытянутым эллипсоидом с наибольшей осью 1960 км и альбедо 0.6 - 0.7. Объект 2003 EL 61 является третьим телом после Плутона и Эриды, который покрыт замерзшим метановым и водяным льдом и имеет относительно нейтральный цвет, в котором имеются вкрапления более темного и более красного материала.
Наблюдения на телескопе Кека показали присутствие двух спутников объекта 2003 EL 61на почти круговой орбите с периодами
2 1
обращения 49 и 25 дней. Была определена масса системы 4.21x10 кг, что составляет 32% от массы Плутона. Спутники очень малы, масса составляют всего 1% от массы тела. Спектры в инфракрасной области, полученные на 8-м телескопе Джемини и 10-м телескопе Кека, показали явное наличие линий водяного льда на спутнике. Однако изучение орбиты спутника у астероида 2003 EL 61 показало, что система находится только в 4 градусах от положения, когда она была ребром к наблюдателю (Рис.7). Взаимные покрытия и затмения в системе происходили в 1999 г. и не будут происходить еще 133 года до 2138 г.
Еще более слабый спутник Санты, который имеет временное обозначение S /2005 (2003 EL 61) 2, найден на снимках, полученных на обсерватории Кека в июне 2005 г. (IAUC 8636). Яркость второго спутника транснептунного объекта 2003 EL 61 составляет всего 1.5% от яркости основного тела. Был вычислен период обращения этого спутника вокруг основного тела в предположении круговой орбиты. Он составил 34.7 суток. Интересно, что два спутника обращаются вокруг основного тела не в одной плоскости, как можно было бы предположить. Плоскости орбит двух спутников наклонены друг к другу под углом (39 ± 6) градусов. Для более точного определения параметров орбиты второго спутника требуются дополнительные наблюдения.
КА Новые горизонты запущен в 2006 г., с помощью гравитационного маневра у Юпитера в 2007 г. он достигнет Плутона в 2015 г. В его задачи входит изучение состава атмосферы Плутона и процессов в ней происходящих. Геологические структуры Плутона и Харона и химический состав материала поверхности планеты и ее спутника. Взаимодействие потока заряженных частиц, выброшенных Солнцем (солнечного ветра), с атмосферой Плутона и с какой скоростью атмосферные газы улетучиваются в космос.
Полет через пояс Койпера может занять еще от трех до шести лет, когда продолжится изучение других тел - остатков древнейшего материала, сохранившегося со времени образования планет Солнечной системы.
Обработка научных данных в двух оперативных научных центрах — имени Томбо в Боулдере (Колорадо) и имени Кристи в Лореле (Мэриленд), названных в честь первооткрывателей Плутона и его спутника Харона.
Итак, общие свойства карликовых планет следуют из самого определения - тела обладают достаточной массой, чтобы тело могло принять гидростатички равновесную форму. Нижняя граница массы и размер тела не определены, но для трех указанных тел она порядка 10 21- 1022 кг.
По орбитальным характеристикам они принадлежат различным классам орбит, а именно, Главному астероидному поясу, поясу Койпера и рассеянному поясу, т.е. тела, подвергшиеся дифференциации слоев и переработке на основе происходящих внутри процессов, присутствуют во всех областях Солнечной системы. Этим они отличаются от астероидов и других транснептунных объектов, которые представляют собой остатки первичной материи, не подвергшийся переработке и сохранившихся в неизменном виде со времени образования Солнечной системы. Изучение процессов, кокторые могли привести к гидростатическому равновесию при разных условиях образования, освещенности, солнечного излучения и температур - выделяет эти объекты в один класс, число объектов которого может возрасти в ближайшие годы до 45 и более членов.
Загрузка...