Содержание
астрофизик МГУ — об истории открытия и изучения Плутона
Сегодня, 18 февраля, празднуется День Плутона — далекого и малоизученного мира льда и темноты. О том, почему была выбрана именно эта дата и как исследовали эту карликовую планету, в интервью рассказал Антон Бирюков, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Лаборатории космических проектов ГАИШ МГУ.
Расскажите, пожалуйста, почему именно 18 февраля стало Днем Плутона?
Потому что именно в этот день в 1930 году американский астроном Клайд Томбо заметил слабо светящуюся и медленно передвигающуюся звездочку на фотопластинках, которые сделал в январе того же года. Этой «звездочкой» и оказался Плутон, девятая планета в Солнечной системе.
Правда ли, что открытие Плутона произошло случайно?
Вовсе нет. В первой половине XIX века в астрономии возникла проблема аномального движения планеты Уран, самой дальней из известных на тот момент. Уран двигался по своей орбите немного не так, как предсказывала небесная механика (по сути, закон тяготения).
Предположив, что на него оказывает влияние какая-то еще неизвестная планета, астрономы начали ее поиски и так в 1846 году открыли Нептун. Однако этим не удалось объяснить аномальное движение Урана полностью — осталось совсем чуть-чуть. Исследователи продолжили искать еще одну планету, так называемую Планету Х, тяготение которой могло бы повлиять на Уран.
Ее нашли через 70 лет после Нептуна и назвали на древнеримский манер в честь бога подземного царства — Плутоном, считая, что она представляет собой нечто темное и холодное. Символично, что планету часто обозначают монограммой, состоящей из букв P и L: это инициалы Персиваля Лоуэлла, американского энтузиаста астрономии конца XIX — начала XX века, который спонсировал обсерваторию, в которой Плутон и был открыт.
Плутон, когда его только нашли, считался довольно большим. Дело в том, что, зная расстояние до объекта, его яркость, а также предполагая отражательную способность, можно сделать выводы о его размере. Считая, что Плутон отражает не очень много света, астрономы сочли его сопоставимым по масштабам с Землей.
Однако со временем стало понятно: Плутон покрыт льдами, отражающими солнечный свет, результат пересчитали, и мнение изменилось. Так он стал самой маленькой из девяти «больших» планет Солнечной системы.
Как он лишился этого статуса?
В той же области, где располагается Плутон, находится большое количество маленьких ледяных тел — некоторый аналог всем известного пояса астероидов между орбитами Марса и Юпитера, но гораздо протяженнее и с большим количеством объектов. Он называется пояс Койпера, и именно здесь обнаружили еще несколько довольно крупных объектов, один из которых — Эрида — оказался даже массивнее Плутона. Новые открытия больших тел из этой области привели к тому, что астрономы начали задаваться вопросом: неужели все их нужно относить к планетам в классическом понимании?
А что такое планета в принципе? Так уж вышло, что до нулевых годов нашего века строгого определения вообще не существовало, и появилось оно только в 2006 году по решению международного Астрономического союза.
Тогда было принято, что считать большими, малыми, карликовыми планетами, и, когда это произошло, Плутон автоматически из большой стал карликовой планетой. При этом Церера, крупнейший объект главного пояса астероидов, тогда повысилась в звании: была астероидом, а по новому определению также стала карликовой планетой.
Формализация и постановка терминов были необходимы, потому что в нашу эпоху мы стали лучше понимать устройство Солнечной системы и ее наполнение. Сегодня в Солнечной системе нам известны сотни тысяч объектов. И нам нужна их физически обоснованная классификация для того, чтобы правильно изучать их свойства, сопоставлять истории их эволюции, понимать их будущее и влияние друг на друга.
Много ли мы знаем о Плутоне?
Он оказался действительно самым малоизученным из больших тел Солнечной системы. Плутон очень далеко; находится на необычно вытянутой орбите, которая при этом не лежит в той же плоскости, что и орбита Земли, Марса и прочих; он маленький и ледяной.
Еще мы знаем, что объект обладает развитой системой спутников, но при этом долгое время у него был известен только массивный Харон, расположенный к Плутону настолько близко, что Плутон-Харон иногда называют двойной планетой.
Плутон традиционно наблюдали только с Земли и околоземных аппаратов, и из-за его дальности даже Хабблом было очень сложно разглядеть детали его поверхности. Единственный космический аппарат, который к нему отправляли, — американская межпланетная станция «Новые горизонты», которая летела к нему десять лет, и исследования вблизи провели в 2015 году. Тогда мы впервые увидели этот далекий и очень холодный мир, покрытый льдами из азота, воды, метана и угарного газа.
Также Плутон геологически молодой. Это понятно по тому, что его ледяная поверхность оказалась не столь сильно испещрена кратерами, как могла бы быть: все-таки с планетами в космосе постоянно что-то сталкивается, а это означает, что льды меняются, перетекают.
Какие сейчас основные направления в исследованиях Плутона?
«Новые горизонты» принесли очень много новой информации об устройстве этой планеты, но также и много вопросов.
Продолжают выходить статьи и материалы, и со временем у нас будет больше понимания того, как формировалась Солнечная система и сам Плутон, как он занял свою орбиту и почему на ней он находится в резонансе с орбитой Нептуна.
Много ли астрономов в России изучает Плутон?
Я не знаю исследователей, постоянно работающих в России и изучающих Плутон. Важно понимать, что исследования планет в последние десятилетия — это исследования экспериментальные, и предполагается, что у вас есть аппарат, который вы запустили. В России, увы, сложно реализовать свои миссии, тем более такие далекие. У нас эта область пока не так активно развита, как у зарубежных коллег.
Что в целом скажете об астрономической науке в России?
Если коротко, в России около 2–2,5 тысяч человек работает в области астрономии и астрофизики. Качество исследований разнится, но в среднем мы находимся на хорошем уровне, исходя из наших финансовых и технических возможностей. Также у российских исследователей очень много связей и коллабораций с группами из других стран, что сейчас очень важно.
Мы так или иначе вовлечены в работу международных коллабораций — далеко не всегда на уровне институтов и государства, но на уровне индивидуального сотрудничества точно.
Россия заметна своей публикационной активностью: у нас есть астрофизики, которых в мире знают, замечают, читают и цитируют. Конечно, таковых у нас меньше, чем в Америке, Европе или Китае, но у нас и людей в этой профессии меньше. При этом на каком-то поле мы можем быть достаточно сильны (например, астрофизика высоких энергий, теоретическая космология), а вот с планетами дальше Марса у нас проблемы. В целом все неплохо, но есть куда стремиться.
Информация и фото предоставлены пресс-службой МГУ
Выяснилось, что объекты Солнечной системы вращаются в двух плоскостях
А раньше считали, что в одной.
Установлено, что Солнечная система имеет две плоскости орбитального выравнивания.
Результаты исследования опубликованы в The Astronomical Journal, кратко о них сообщает ScienceAlert.
Орбиты планет Солнечной системы находятся на одной плоскости, которая называется эклиптикой. Считается, что это результат того, как формировалась Солнечная система. Однако некоторые тела движутся вне этой плоскости. В основном, это кометы с долгим периодом обращения, вращающиеся в самых отдаленных уголках Солнечной системы.
Астроном Арика Хигучи из Университета гигиены труда и окружающей среды и Национальной астрономической обсерватории Японии и ее коллеги давно работают над вычислением орбит долгопериодических комет. При этом они заметили кое-что интересное в точке на орбите, наиболее удаленной от солнца.
Согласно новым исследованиям, некоторые из этих долгопериодических комет выстраиваются вдоль другой орбитальной плоскости, которая получила название «пустой эклиптики». Это открытие может пролить свет на то, как кометы первоначально формировались в Солнечной системе.
По мнению исследователей, она могла быть порождена галактическим приливом, то есть гравитационным полем самой галактики. Вот почему команда называет вторую эклиптику «пустой» — изначально на ней не было вращающихся тел, но в течение миллиардов лет галактический прилив заселил ее кометами. Ранее подобное уже было предсказано астрономами, теперь появились доказательства в виде наблюдений и компьютерного моделирование. Однако многие моменты нуждаются в уточнении.
«Исследование распределения наблюдаемых малых тел должно включать в себя множество факторов. Детальное изучение распределения долгопериодических комет станет нашей будущей работой», — отмечает Хигучи.
Ранее астрономы обнаружили новые кольца Солнечной системы.
Фото: NAOJ
На сайте могут быть использованы материалы интернет-ресурсов Facebook и Instagram, владельцем которых является компания Meta Platforms Inc., запрещённая на территории Российской Федерации
Расскажите друзьям
Shutterstock
Роботы и искусство: совместимы ли эти понятия?
Скрипки «Сан-Лоренцо» и «Тоскано»
Chiaramaria Stani et al.
/Analytical Chemistry, 2022Химический анализ покрытия скрипок Страдивари раскрывает секрет их волшебного звучания
Shutterstock
Странные магнитные аномалии на Луне наконец объяснены
Установка для создания атомного лазера
Scixel
Физики создали атомный лазер, который может работать вечно
Shutterstock
Геном белого медведя возрастом 100 000 лет показал древнее скрещивание с бурыми медведями
/Analytical Chemistry, 2022Хотите быть в курсе последних событий в науке?
Оставьте ваш email и подпишитесь на нашу рассылку
Ваш e-mail
Нажимая на кнопку «Подписаться», вы соглашаетесь на обработку персональных данных
Солнечная система — факты и информация
Солнечная система 101
Вселенная заполнена миллиардами звездных систем.
Расположенные внутри галактик, эти космические устройства состоят как минимум из одной звезды и всех объектов, которые движутся вокруг нее, включая планеты, карликовые планеты, луны, астероиды, кометы и метеороиды. Звездная система, с которой мы больше всего знакомы, конечно же, наша собственная.
Дом, милый дом
Если бы вы посмотрели на гигантскую картину космоса, увеличили масштаб галактики Млечный Путь, а затем снова увеличили один из ее внешних спиральных рукавов, вы бы нашли Солнечную систему. Астрономы считают, что она образовалась около 4,5 миллиардов лет назад, когда массивное межзвездное облако газа и пыли схлопнулось само на себя, породив звезду, на которой основана наша Солнечная система, — большой шар тепла, известный как Солнце.
Наряду с Солнцем в нашем космическом соседстве находятся восемь больших планет. Ближе всех к Солнцу находится Меркурий, за ним следуют Венера, Земля и Марс. Они известны как планеты земной группы, потому что они твердые и каменистые.
За орбитой Марса вы найдете главный пояс астероидов, область космических камней, оставшихся от формирования планет. Далее идут гораздо более крупные газовые гиганты Юпитер и Сатурн, которые известны своими большими кольцевыми системами, состоящими из льда, камня или того и другого. Дальше находятся ледяные гиганты Уран и Нептун. Кроме того, на огромном участке пространства, называемом поясом Койпера, сосредоточено множество меньших ледяных миров. Пожалуй, самый известный там житель — Плутон. Когда-то считавшийся девятой планетой, Плутон теперь официально классифицируется как карликовая планета, наряду с тремя другими объектами пояса Койпера и Церерой в поясе астероидов.
Луны и другая материя
Более 150 лун вращаются вокруг миров в нашей Солнечной системе. Известные как естественные спутники, они вращаются вокруг планет, карликовых планет, астероидов и других обломков. Среди планет спутники чаще встречаются во внешних пределах Солнечной системы. Меркурий и Венера не имеют лун, у Марса есть две маленькие луны, а у Земли только одна.
Между тем, у Юпитера и Сатурна их десятки, а у Урана и Нептуна их более 10. Несмотря на то, что он относительно небольшой, Плутон имеет пять спутников, один из которых настолько близок по размеру к Плутону, что некоторые астрономы утверждают, что Плутон и этот спутник, Харон, являются бинарной системой.
Слишком маленькие, чтобы называться планетами, астероиды представляют собой каменные глыбы, которые также вращаются вокруг нашего Солнца вместе с космическими камнями, известными как метеороиды. В поясе, который лежит между орбитами Марса и Юпитера, собраны десятки тысяч астероидов. Кометы, с другой стороны, живут внутри пояса Койпера и даже дальше в нашей Солнечной системе в отдаленной области, называемой облаком Оорта.
Атмосферные условия
Солнечная система окружена огромным пузырем, называемым гелиосферой. Состоящая из заряженных частиц, генерируемых Солнцем, гелиосфера защищает планеты и другие объекты от высокоскоростных межзвездных частиц, известных как космические лучи.
Внутри гелиосферы некоторые планеты обернуты собственными пузырями, называемыми магнитосферами, которые защищают их от наиболее вредных форм солнечной радиации. У Земли очень сильная магнитосфера, а у Марса и Венеры ее нет вообще.
Большинство крупных планет также имеют атмосферы. Земля состоит в основном из азота и кислорода, которые необходимы для поддержания жизни. Атмосферы земных Венеры и Марса в основном состоят из углекислого газа, тогда как плотные атмосферы Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна состоят в основном из водорода и гелия. У Меркурия вообще нет атмосферы. Вместо этого ученые называют его чрезвычайно тонкое покрытие из кислорода, водорода, натрия, гелия и калия экзосферой.
Луны тоже могут иметь атмосферу, но самый большой спутник Сатурна, Титан, является единственным известным спутником с плотной атмосферой, состоящей в основном из азота.
Жизнь за гранью?
На протяжении веков астрономы считали, что Земля является центром Вселенной, вокруг которой вращаются Солнце и все другие звезды.
Но в 16 веке немецкий математик и астроном Николай Коперник перевернул эту теорию, предоставив убедительные доказательства того, что Земля и другие планеты вращаются вокруг Солнца.
Сегодня астрономы изучают другие звезды в нашей галактике, в которых есть планеты, включая некоторые звездные системы, такие как наша, у которых есть несколько планет-компаньонов. Основываясь на тысячах известных миров, обнаруженных до сих пор, ученые подсчитали, что только в галактике Млечный Путь должны существовать миллиарды планетных систем.
Значит, где-то во Вселенной есть двойник Земли? С постоянно совершенствующимися телескопами, роботами и другими инструментами астрономы будущего обязательно это узнают.
ИСТОЧНИКИ
НАСА: Наша Солнечная система
НАСА: наука: магнитосфера
НАСА: наука: гелиосфера
НАСА: наука: десять вещей, которые нужно знать о поясе Койпера
НАСА: что такое Плутон?
Читать дальше
Как узнать, есть ли у вас длительный COVID?
- Наука
- Покрытие коронавирусом
Как узнать, что у вас длительный COVID?
Для него не существует единого диагностического теста и нет единого мнения врачей о том, какие симптомы он охватывает.
Эксперты оценивают, что вы можете сделать, если вы все еще чувствуете себя плохо.
- Журнал
- Статья
Внутри наполненного сокровищами храма 15-го века
Священные статуи. На земляных стенах нарисовано более 1000 божеств. Непальский Тхубчен Лхакханг — шедевр древней тибетской буддийской культуры.
Дельфины заглушаются шумовым загрязнением в Гонконге
- Животные
Дельфины заглушаются шумовым загрязнением в Гонконге
Они полагаются на звук, чтобы общаться и охотиться. Но среди шума этого промышленно развитого региона популяция дельфинов сократилась более чем на 80 процентов за 15 лет.
Эксклюзивный контент для подписчиков
Почему люди так одержимы Марсом?
Как вирусы формируют наш мир
Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу
Узнайте, как люди представляли себе жизнь на Марсе на протяжении всей истории
Узнайте, как новый марсоход НАСА будет исследовать красную планету
3
Почему люди так чертовски одержимы Марсом?
Как вирусы формируют наш мир
Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу
Узнайте, как люди представляли себе жизнь на Марсе на протяжении всей истории
Посмотрите, как новый марсоход НАСА будет исследовать красную планету
Почему люди так одержимы Марсом?
Как вирусы формируют наш мир
Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу будет исследовать красную планету
Подробнее
900:00 Эти ученые наблюдают за Солнцем, чтобы лучше понять Землю | CU Boulder Today
Изображение баннера: Нить сверхгорячего ионизированного газа или «плазмы» вырывается из-под поверхности Солнца в 2012 году.
(Источник: Центр космических полетов Годдарда НАСА)
большие данные, которые помогают формировать научный консенсус в отношении изменения климата и раскрывают новую информацию о работе любимой звезды Земли.
На протяжении более четырех десятилетий поколения ученых, как в Колорадо, так и за его пределами, пристально следили за Солнцем. Они используют целый ряд инструментов, от древних карт до спутников в космосе, чтобы отслеживать выход энергии солнца, когда оно переключается между настроениями — ярко сияя, а затем снова тускнея с годами и десятилетиями.
Эти исследователи и их наборы данных могут не часто попадать в заголовки, говорит Одел Коддингтон, научный сотрудник Лаборатории физики атмосферы и космоса (LASP) в CU Boulder.
Но в серии исследований Коддингтон и ее коллеги расширили понимание ученых того, как яркость этой звезды смещается с течением времени. При этом они помогли показать, как люди, а не солнце, меняют климат планеты с опасной скоростью.
«Управление данными не всегда гламурно, — сказал Коддингтон. «Но эти данные действительно важны для понимания того, как меняется яркость солнца сейчас и в прошлом».
Она бы знала. Более 10 лет Коддингтон помогает проводить точные космические измерения выходной солнечной энергии и преобразовывать их в данные, которые могут использовать климатологи всего мира. Она и ее коллеги также пытаются прыгнуть еще дальше во времени, опираясь на исторические записи, чтобы оценить активность Солнца во времена Галилео Галилея и даже раньше.
Это занятие, в котором мало места для ошибок, сказала Джудит Лин, вышедшая на пенсию в 2019 году.в качестве исследователя Солнца в Лаборатории военно-морских исследований США.
«Энергия солнца настолько сильна, в ней так много энергии, что вам действительно нужно правильно рассчитать цифры», — сказала она.
Непостоянная звезда
Оделе Коддингтон
Лин, который сейчас сотрудничает с Коддингтоном в качестве научного сотрудника LASP, более 30 лет занимается изучением изменчивости Солнца и его влияния на Землю. И, отметила она, ученые многое узнали о шаре за время ее карьеры.
Звездочеты, конечно же, давно знают, что солнце горячее, очень, очень горячее. Внутри Солнца может поместиться более 1 миллиона Земель. Его ядро достигает температуры в миллионы градусов, что достаточно для того, чтобы атомы водорода сливались в атомы гелия посредством ядерного синтеза.
Затем наступила космическая эра.
В 1978 году НАСА запустило спутник под названием Nimbus 7 для измерения величины полной яркости Солнца на Земле, которую ученые называют «солнечным излучением». За ним последовала серия космических аппаратов с все более совершенными приборами, в том числе Эксперимент по солнечному излучению и климату (SORCE). Этот бесстрашный автомобиль был выпущен в 2003 году и оставался в эксплуатации до 2020 года.
Он также нес четыре прибора, разработанные и построенные командами LASP.
Благодаря этим орбитальным часовым ученые поняли, что солнечная энергия вовсе не постоянна, а проходит через регулярные циклы, длящиеся около 11 лет. Между относительно спокойными периодами выход солнечной энергии увеличивается, пока не достигнет «солнечного максимума». На этом этапе по поверхности Солнца чаще ползают темные области, называемые солнечными пятнами. Вспышки и события, называемые корональными выбросами массы, часто происходят из солнечной атмосферы.
Лин отметил, что эти циклы имеют значение. Если вы хотите понять, как люди меняют окружающую среду Земли, включая ее климат и атмосферу, вам сначала нужно понять, как солнце влияет на планету через естественные процессы.
«Если бы у нас не было солнца, у нас не было бы парникового эффекта», — сказал Лин. «Это баланс между поступающей от Солнца энергией и исходящей энергией, излучаемой с Земли в космос, который устанавливает температуру на планете.
Теперь мы знаем, что эта поступающая солнечная энергия меняется со временем».
Исторические записи
Нажмите, чтобы увеличить
Космический корабль SORCE в чистом помещении перед запуском. (Фото: НАСА)
Нажмите, чтобы увеличить
Рисунок солнечного пятна, сделанный английским монахом Джоном Вустерским в 1128 году нашей эры. , включая Lean, создали одни из самых подробных записей взлетов и падений яркости солнца за последние 20 лет, используя данные космических инструментов. Они включают в себя датчики на борту SORCE и, совсем недавно, новый прибор LASP, установленный на Международной космической станции, который называется Датчик общего и спектрального солнечного излучения (TSIS-1). Коддингтон и ее команда из LASP ежеквартально предоставляют обновленные данные о солнечном излучении Национальному управлению океанических и атмосферных исследований (NOAA). Затем ученые могут включить эти цифры в глобальные климатические модели — огромные компьютерные модели, которые воссоздают множество факторов, формирующих климат Земли и стремительный рост температуры с течением времени.
Ранее в этом году Коддинг и ее коллеги получили признание международного органа под названием Комитет по спутникам наблюдения Земли. Комитет назвал один из записей команды о солнечном излучении за неделю в декабре 2019 года «новым эталонным спектром солнечного излучения». Другими словами, международные ученые считают эти солнечные данные наиболее точным определением солнечной радиации во время солнечного минимума.
Коддингтон тоже не хочет оставаться в современной эпохе. Она объяснила, что на протяжении веков ученые, от китайских астрономов при дворе императоров династии Сун до самого Галилея, отслеживали солнечные пятна — те тени, которые усеивают поверхность Солнца. Эти ранние исследователи даже нарисовали карты своих наблюдений, которые пригодятся и сегодня. Как это ни парадоксально, когда вы видите больше этих темных пятен на Солнце, звезда в целом становится ярче.
Коддингтон, Лин и их коллеги использовали те же карты, чтобы попытаться оценить, насколько сильно колебания солнечной энергии влияли на Землю до космической эры.