ПЛУТОН
Самая далекая планета Солнечной системы , Плутон , — наименее изученная из всех планет . Она была открыта в марте 1930 года американским астрономом К. Томбо . Позже она была найдена и на более ранних фотографиях неба , начиная с 1914 года .
Замечательная история открытий Нептуна и Плутона в действительности начинается с открытия Урана, потому что, не будь наблюдений Урана, два более поздних открытия могли бы задержаться на многие годы. Вместе с тем открытие Урана знаменует начало новой эпохи в истории астрономии, так как Уран был первой планетой, которая была “открыта”. Ведь Меркурий, Венера,Марс, Юпитер и Сатурн всегда были видимы невооруженным глазом любому человеку, посмотревшему на небо (если только глаза наших доисторических предков не были гораздо несовершеннее наших глаз).
Плутон выглядит как звезда примерно 15-й звездной величины . Нетрудно подсчитать , что почти такой же блеск имел бы Марс , если его отнести на расстояние Плутона . Это значит , что Плутон примерно таких же размеров , как и Марс. Более точная оценка диаметра планеты была сделана в 1950 году Дж. Койпером , измерившим с помощью 5-метрового телескопа его угловой диаметр и нашедший его равным 0”,23 . Этому значению соответствует диаметр планеты 5900 км .
В ночь с 28 на 29 апреля 1965 года Плутон должен был пройти вблизи звезды 15-й звездной величины , причем так близко , что мог закрыть ее , если бы его диаметр был равен определенному Койпером . Двенадцать обсерваторий следили за блеском звезды , но он не ослабел ни на секунду . Это означало , что диаметр Плутона не превосходит 5500 км .
Еще труднее было определить массу Плутона . До 1978 года спутников у него известно не было , кометы вблизи него не проходили . Оставалось изучать слабые возмущения , создаваемые Плутоном в движении ближайших к нему планет Нептуна и Урана .
-****************-
При взгляде на план Солнечной системы может создаться впечатление , что орбиты Нептуна и Плутона пересекаются (см. рис 1) . Это впечатление ошибочно , так как орбита Плутона наклонена на угол 17° к плоскости эклиптики и орбиты Нептуна , причем линия узлов (пересечения плоскостей орбит) расположена так , что как раз в районе кажущихся “точек пересечения” Плутон находится на 10 а.е. севернее эклиптики . Более того , из-за соизмеримости периодов обращения Нептуна и Плутона (три периода Нептуна почти равны двум периодам Плутона) расстояние между обеими планетами никогда не может быть меньше 18 а.е. Сейчас Плутон приближается к своему перигелию и он уже ближе к Солнцу , чем Нептун .
Ближе к Плутону , как это не странно , может подходить Уран — расстояние между ними может иногда сокращаться до 14 а.е. Но все же это расстояние слишком велико . Американские астрономы Р. Данкомб , П. Сейдельман , Э. Джексон и польский астроном В. Клепчинский проделали громадную работу по обработке 5426 наблюдений положений Нептуна за 1846 - 1868 годы с учетом возмущений от всех остальных планет и получили наилучшее согласие теории с наблюдениями в случае , если масса Плутона равна 0,11 земной . Именно такова , как мы помним , масса Марса , но Плутон меньше Марса , и если мы примем для него такую массу и диаметр 5500 км , то средняя плотность Плутона окажется равной 8 г/см^3 , что слишком много . И вдруг неожиданно американский астроном Дж. Кристи на пластинках , снятых в апреле-мае 1978 года на 155-сантиметровом рефлекторе Морской обсерватории во Флагстаффе , обнаружил у Плутона спутник диаметром около 500 км . Открытие было подтверждено с помощью 4-х метрового рефлектора обсерватории Серро-Тололо. По обращению спутника вокруг планеты удалось определить массу Плутона — 1,1 × 10^25 г или примерно 1/500 массы Земли ! Диаметр Плутона по определениям Кристи равен 2600 км иначе говоря , именно Плутон , а не Меркурий , — самая маленькая среди больших планет Солнечой системы . Плотность Плутона получается равной 1,4 г/см^3 — почти как у спутника Юпитера Каллисто . По диаметру планеты и ее блеску легко определить альбедо ; оно равно 0,5 . Обычные скальные породы, как показывает пример Луны и Меркурия , необладают столь высоким альбедо , значит , можно предположить , что значительная часть поверхности Плутона покрыта льдом или инеем .
Температура на Плутоне должна быть около 40°К. Это значение ниже температуры конденсации метана при очень низких давлениях (50°К) . Поэтому на поверхности Плутона может быть метановый лед . И вот совсем недавно , в 1977 году , американские астрономы Д. Крукшенк , Д. Моррисон и К. Пилчер с помощью 4-х метрового рефлектора обсерватории Китт Пик обнаружили в инфракрасном спектре Плутона две полосы , характерные именно для метанового льда.
С другой стороны , канадский астроном Л. Маннинг , изучив спектр Плутона в видимой области , полученный в 1970 году Дж. Фиксом , Дж. Неффом и Л. Келси на 60-сантиметровом рефлекторе со спектрофотометром нашел в нем признаки полос поглощения ионов железа и пришел к выводу , что породы планеты обогащены железом .
В 1955 году американские астрономы М. Уокер и Р. Харди из фотоэлектрических наблюдений нашли период вращения Плутона вокруг оси — 6 суток 9 часов 16,9 минуты . Спустя 12 лет советский астроном Р.И. Киладзе подтвердил этот период по собственным наблюдениям . В настоящее время ясно, что этот период является вместе с тем периодом обращения спутника Плутона вокруг планеты .
Проникновение в тайны солнечной
системы на основе использования ньюто-
новского закона всемирного тяготения и
тщательнейших наблюдений продолжа-
лось и в нашем веке. Кульминацией этих
усилий было открытие Плутона, причем
обстоятельства этого открытия были
удивительно похожи на обстоятельства
открытия Нептуна. Как и тогда, планета
практически была обнаружена во время
одного из ранних поисков, но в силу
превратностей судьбы ее отождествление
произошло гораздо позднее.
В начале нашего столетия Персиваль Лоуэлл (1855-1916), основавший во Флагстаффе (Аризона) обсерваторию
целью наблюдения планет, и в особенности Марса, активно заинтересовался
возможностью существования планеты еще более далекой, чем Нептун. Он заново исследовал орбиту Урана и пришел к выводу, что кажущиеся ошибки наблюдений могли бы существенно уменьшить если учесть возмущения Урана неизвестной планетой. Вычисленные Лоуэллом орбита и положения планеты не были опубликованы
о 1914 г., хотя поиски планеты он начал с 1905 г. Через 24 года в
1929 г. было завершено сооружение нового 13-дюймового рефрактора, который был установлен на обсерватории Лоуэлла для ускорения розыска новой планеты.
Молодому ассистенту Клайду Томбо было поручено систематически фотографировать области неба вдоль эклиптики. Для каждой области он делал две фотографии с длительными экспозициями,разделенные по времени на 2 -- 3 дня. Затем в поисках ожидаемой планеты он очень тщательно сравнивал полученные фотографические пластинки. Сравнение делалось при помоши блинк-компаратора—прибора, снабженного двойным микроскопом, что позволяет наблюдателю попеременно видеть одну и ту же область неба на двух пластинках. Любой объект, который в течение интервала между двумя экспозициями перемещался по небу, кажется прыгающим “туда - сюда”, в то время как звезды выглядят неподвижными.
12 марта 1930 г., т. е. менее чем через год после начала осущест-
вления новой программы, обсерватория Лоуэлла через Гарвардское бюро протелеграфировала астрономическим обсерваториям следующее сообщение: “Систематически начатые много лет назад
поиски в связи с исследованиями Лоуэллом планеты за орбитой
Нептуна привели к открытию объекта, скорость движения и траектория которого в течение семи недель последовательно соответствовали телу, находящемуся за орбитой Нептуна приблизительно на том расстоянии, которое ему приписывал Лоуэлл. Пятнадцатая звездная величина. Положение на 3 часа всемирного времени 12 марта было 7” к западу от d Близнецов, что согласуется с предсказанной Лоуэллом долготой .”
Астрономический мир вскоре единодушно принял для этой планеты название Плутон, которое подходит ей, так как она движется
во внешних не освещенных Солнцем областях солнечной системы.
Кроме того, первые две буквы названия соответствуют инициалам
Персиваля Лоуэлла, умершего в 1916 г., т. е. всего через два года
после того, как им было опубликовано подробное предсказание движения новой планеты.
Последующие вычисления орбиты, выполненные на основании фотографий новой планеты, сделанных еще до ее открытия, показали, что она движется вокруг Солнца с периодом 246,5 года по орбите, наклоненной на 17” к средней плоскости других планет.
В перигелии орбита Плутона проходит внутри орбиты Нептуна,
но вследствие большого наклона орбиты эти два тела столкнуться
не могут .
Только несчастливая случайность помешала открыть Плутон в
1919 г. астрономам обсерватории Маунт Вилсон. В это время Милтон Хьюмасон по поручению Уильяма Пикеринга (1858 -1938),
который независимо осуществил вычисления предполагаемого положения планеты, сфотографировал области вокруг предсказанного положения планеты и действительно получил изображение планеты на некоторых пластинках. Однако изображение Плутона на одной из двух лучших пластинок попало как раз на небольшой брак эмульсии (на первый взгляд оно казалось частью этого брака), в то время как на другой плзстинке изображение планеты оказалось частично наложенным на какую-то звезду ! Даже в 1930 г., когда положение планеты в 1919 г. было довольно хорошо известно из вычисленной орбиты, с трудом удалось отождествить те изображения Плутона , которые были получены 11 лет назад.
Если только Плутон не обладает фантастически большой плот-
ностью или же не является исключительно плохим отражателем
света, то его масса недостаточно велика, чтобы вызывать те откло-
нения в движении Нептуна, на основе которых было предсказано
существование Плутона. Вот почему многие астрономы ныне пола-