Открытие нептуна и плутона физика. Открытие урана, нептуна и плутона

В 1840-е годы Урбен Леверье с помощью ньютоновой механики предсказал положение тогда ещё не открытой планеты Нептун на основе анализа возмущений орбиты Урана. Последующие наблюдения за Нептуном в конце XIX века заставили астрономов предположить, что, помимо Нептуна, влияние на орбиту Урана оказывает и другая планета. В 1906 году Персиваль Лоуэлл, состоятельный житель Бостона, основавший в 1894 году обсерваторию Лоуэлла, инициировал обширный проект по поиску девятой планеты Солнечной системы, которой он дал имя «Планета X». К 1909 году Лоуэлл и Уильям Генри Пикеринг выдвинули предположение о нескольких возможных небесных координатах для этой планеты. Лоуэлл и его обсерватория продолжали поиск планеты вплоть до его смерти в 1916 году, однако безуспешно. На самом деле 19 марта 1915 года в обсерватории Лоуэлла были получены два слабых изображения Плутона, однако он на них не был опознан.

Обсерватория Маунт-Вильсон также могла претендовать на открытие Плутона в 1919 году. В тот год Милтон Хьюмасон по поручению Уильяма Пикеринга проводил поиски девятой планеты, и изображение Плутона попало на фотопластинку. Однако изображение Плутона на одном из двух снимков совпало с небольшим браком эмульсии (оно даже казалось его частью), а на другой пластинке изображение планеты частично наложилось на звезду. Даже в 1930 году изображение Плутона на этих архивных снимках удалось выявить с немалым трудом.

Из-за десятилетней судебной тяжбы с Констанцией Лоуэлл - вдовой Персиваля Лоуэлла, которая пыталась получить от обсерватории миллион долларов как часть его наследия, - поиски планеты X не возобновлялись. И только в 1929 году директор обсерватории Весто Мелвин Слайфер без долгих раздумий поручил продолжение поисков Клайду Томбо, 23-летнему канзасцу, который только что был принят в обсерваторию после того, как на Слайфера произвели впечатление его астрономические рисунки.

Задачей Томбо стало систематическое получение изображений ночного неба в виде парных фотографий с интервалом между ними в две недели с последующим сравнением пар для нахождения объектов, изменивших своё положение. Для сравнения использовался блинк-компаратор, позволяющий быстро переключать показ двух пластинок, что создаёт иллюзию движения для любого объекта, который изменил позицию или видимость между фотографиями. 18 февраля 1930 года, после почти года работы, Томбо обнаружил возможно движущийся объект на снимках от 23 и 29 января. Менее качественная фотография от 21 января подтвердила движение. 13 марта 1930 года, после того, как обсерватория получила другие подтверждающие фотографии, новость об открытии была телеграфирована в обсерваторию Гарвардского колледжа. За это открытие в 1931 году Томбо был награждён золотой медалью Королевского Астрономического общества.



Нептун.

Нептун - восьмая и самая дальняя планета Солнечной системы. Впервые был замечен Галилео Галилеем 28 декабря 1612 года, а затем 29 января 1613 года. Но Галилей не считается первооткрывателем планеты, так как принял Нептун за неподвижную звезду в соединении с Юпитером на ночном небе.

В 1821 году Алексис Бувар опубликовал астрономические таблицы орбиты Урана. Позднее было замечено, что наблюдаемая орбита движения Урана отличается от таблиц. Относительно этих аномалий были высказаны гипотезы о наличии внешней планеты. Но поисками этой планеты никто не занимался.

В 1843 Джон Куч Адамс вычислил орбиту гипотетической восьмой планеты для объяснения изменения в орбите Урана. Однако в дальнейшем не настаивал на серьезной работе по данному вопросу.

Урбен Леверье независимо от Адамса в 1845–1846 годы провёл свои собственные расчёты, но астрономическое сообщество не разделяло его энтузиазма и проводить поиски предполагаемой планеты не стало.

Ознакомившись с первой опубликованной Леверье оценкой долготы планеты и убедившись в её схожести с оценкой Адамса, Эйри убедил Д. Чэллиса начать поиски планеты, которые безуспешно продолжались в течение двух месяцев. Чэллис дважды наблюдал Нептун, но, отложив обработку результатов наблюдений на более поздний срок, ему не удалось своевременно идентифицировать искомую планету.

Тем временем Леверье удалось убедить Иоганна Готтфрида Галле заняться поисками планеты. Планета была обнаружена в первую же ночь примерно после одного часа поисков путем сравнения недавно нарисованной карты неба с видом неба на текущий момент. Нептун был обнаружен 23 сентября 1846 года благодаря наблюдениям участка неба, где находилась планета, для подтверждения, что это действительно новая планета.

Адамса и Леверье считаются сооткрывателями, но, найденные в 1998 году так называемые «бумаги Нептуна», которые были незаконно присвоены астрономом Олином Дж. Эггеном, хранились у него в течение почти трёх десятилетий и были найдены в его владении только после его смерти, дали основание полагать, что Адамс не заслуживает прав на открытие Нептуна. Так что первооткрывателем считается Леверье.

Плутон.

Плутон-крупнейшая известная карликовая планета Солнечной системы и транснептуновый объект, входит в пояс Койпера.

В 1840-е годы Урбен Леверье с помощью ньютоновой механики предсказал положение тогда ещё не открытой планеты Нептун на основе анализа аномальной орбиты Урана. Последующие наблюдения за Нептуном в конце XIX века заставили астрономов предположить, что на орбиту Урана влияет и другая планета.

В 1906 году Персиваль Лоуэлл создал обширный проект по поиску девятой планеты Солнечной системы, которой дал имя «Планета X». Поиски планеты продолжались до его смерти, но безуспешно. За все время поисков были получены два слабых изображения Плутона, однако он на них не был опознан.

Плутон мог быть открыт в 1919 году Милтоном Хьюмасоном, который проводил поиски девятой планеты. Плутон попал на 4 фотопластинки, но был слишком далек от области, близкой к эклиптике, чтобы распознать его.

В 1929 году поиски Планеты X были поручены Клайду Томбо. 18 февраля 1930 года, после почти года работы, Томбо обнаружил движущийся объект на снимках от 23 и 29 января путем фотографирования каждого участка ночного неба с интервалом в несколько дней и поиска объектов, изменивших свое положение. Менее качественная фотография от 21 января лишь подтвердила его существование. Именно Томбо и считается первооткрывателем Плутона.

Позже, после тщательного изучения Плутона, появились сомнения о том, что он является лоуэлловской «Планетой X». Плутон оказался слишком мал и легок, чтобы быть причиной несоответствий в орбите Урана.

Последующие поиски альтернативной Планеты X не увенчались успехом. Полученные снимки Нептуна, полученные от «Вояджера-2», помогли пересмотреть его массу и сделать перевычисления гравитационного воздействия Нептуна на Уран. В результате несоответствия в орбите Урана исчезли, а с ними - и надобность в Планете X.

До сегодняшнего дня подавляющее большинство астрономов было согласно с тем, что лоуэлловская Планета X не существует. Но открытие, сделанное сравнительно недавно, подтверждает существование Планеты Х.

Планета 9.

Девятая планета, или Планета 9 - гипотетическая массивная транснептуновая планета Солнечной системы, находящаяся за пределами орбиты Плутона.

22 января 2016 ученые из Калифорнийского университетаМайкл Браун и Константин Батыгин объявили о крупнейшем открытии в астрономии за последние десятилетия. Они опубликовали работу, в которой доказывается, чтов Солнечной системе существует по крайней мере еще одна полноценная планета.

Астроном Константин Батыгин, родился в Советском Союзе и жил в России до 1994 года, где окончил первый класс школы. Затем он вместе с родителями уехал в Японию. В1999 году семья перебралась в США. Здесь Батыгин завершил среднее образование, а затем поступил в Калифорнийский технологический университет. Окончив курс обучения, а затем и аспирантуру, молодой астроном занялся научными исследованиями.

Подобно предыдущим гипотезам о планете X, гипотеза Батыгина - Брауна позволяет объяснить результаты математического моделирования особенностей движения некоторых наиболее удалённых объектов в поясе Койпера. Обнаружить планету непосредственно пока не удалось.

В 2004 году астрономы Чедвик Трухильо и Скотт Шеппард обнаружили, что некоторые далёкие объекты пояса Койпера имеют аргумент перигелия, близкий к нулю, то есть они пересекают плоскость эклиптики с юга на север примерно во время прохождения перигелия. Они предположили, что такое может быть возможным, если в облаке Оорта существует массивная планета. В том же году испанские астрономы из Мадридского университета подтвердили, что такое совпадение маловероятно.

Батыгин и Браун, пытаясь опровергнуть эти гипотезы, заметили, что у всех шести известных на 2015 год обособленных транснептуновых объектов не только аргумент перигелия практически совпадает, но и их орбиты ориентированы приблизительно одинаково в пространстве. Такое совпадение особенно странно из-за того, что перигелии небесных тел смещаются со временем с разной скоростью. Эти наблюдения позволили Майклу Брауну оценить вероятность того, что эта планета реально существует, как 90 %.

Батыгин и Браун, используя аналитическую теорию возмущений и компьютерное моделирование, показали, что подобное выравнивание орбит может быть объяснено наличием одной массивной планеты массой порядка 10 земных. Также, эта модель планеты позволила объяснить другие особенности орбит объектов пояса Койпера. После такого громкого предположения учёные со всего мира пытаются уточнить или доказать эту теорию.

История открытия Нептуна доказывает, что нынешние предположения Брауна и Батыгина могут иметь под собой весьма серьезные основания.

Планета 9 имеет эллиптическую орбиту и может удаляться и подходить к Солнцу на расстояния от 1200 а. е. до 200 а.е. Предполагается, что она удалена от Солнца примерно в 20 раз дальше, чем Нептун, и делает оборот вокруг Солнца за 10 000–20 000 лет. Планета предположительно имеет диаметр в 2–4 раза больше земного и массу, составляющую порядка 10 земных. Это ставит её по этому показателю между планетами земной группы и планетами-гигантами. Высказываются предположения, что эта планета является плотным газово-ледяным гигантом, выглядит как Нептун и имеет похожее альбедо.

По мнению Кристофа Мордасини и Эстера Линдера, планета является существенно уменьшенной копией ледяных гигантов Урана и Нептуна, и окружена атмосферой из водорода и гелия. Радиус планеты всего в 3,7 раза больше земного, а ее температура составляет примерно -226 градусов Цельсия.

Формирование Девятой планеты зависело от её строения. Если она похожа на газовую планету, то это означает, что она наращивала газовую оболочку на твёрдом скалистом ядре. В другом случае, если эта планета - суперземля, то она слипалась из мелких осколков, астероидов и планетеземалей, постепенно обретая массу.

Согласно моделированию миграции планет, Юпитер должен находиться намного ближе к Солнцу, чем сейчас. Его сегодняшнее положение может объяснить лишь теория, согласно которой он вытолкнул возможную пятую планету на вытянутую орбиту в окраинах Солнечной системы, причем планета должна была быть массивной. Уран или Нептун, имеющие устойчивую орбиту, не могли послужить толчком для Юпитера, следовательно, чтобы встать на сегодняшнею орбиту, Юпитер мог вытолкнуть ранее неизвестную планету, возможно, Планету 9.

В настоящее время существование планеты является лишь гипотезой. Подтвердить её может визуальное обнаружение. Но найти планету очень сложно, так как она движется очень медленно и находится очень далеко от Земли. Можно лишь предположить место нахождения этой планеты.

Для поиска планеты М.Браун и К.Батыгин зарезервировали время на японском телескопе Субару в обсерватории на Гавайях. К поискам присоединились Шеппард и Трухильо. По оценкам, поиски займут около пяти лет. Почему именно пять лет? Потому что для обнаружения нужны огромные приборы, телескопы большого диаметра. Они могут видеть лишь небольшой участок неба. Поэтому потребуется много времени для изучения участка неба, где предположительно находится Планета 9.

Используя компьютерное моделирование, группа ученых рассчитала влияние Планеты 9 на газовые гиганты, изучив их траекторию в Солнечной системе. Согласно результатом исследования самой вероятной областью её нахождения оказалась область орбиты на полпути к перигелию. Поскольку планета находится слишком далеко от солнца, жизнь на планете вряд ли существует из-за низких температур и ряда других факторов.

Для человечества это открытие ничего не значит, но для ученых это очень важное событие, ведь если существование планеты подтвердится, может быть подтверждена динамическая гипотеза о попадании таких планет на периферию, могут быть получены данные о ранней Солнечной системе, которая продолжает меняться на протяжении всей своей жизни.

Литература:

1. В 10 раз больше Земли. Подтвердится ли открытие девятой планеты? http://www.aif.ru/society/science/v_10_raz_bolshe_zemli_podtverditsya_li_otkrytie_devyatoy_planety
2. Нептун - https://ru.wikipedia.org/wiki/Нептун
3. Нечто за Нептуном. Астрономы открыли 9-ю планету Солнечной системы? http://www.aif.ru/society/science/nechto_za_neptunom_astronomy_otkryli_9-yu_planetu_solnechnoy_sistemy
4. Планета 9- https://ru.wikipedia.org/wiki/Девятая_планета_(гипотеза_Батыгина_-_Брауна)
5. Плутон - https://ru.wikipedia.org/wiki/Плутон

Изучая движение Нептуна и Урана, астрономы пришли к выводу о том, что их ждет новое открытие. Еще в начале 20 века американский астроном Персиваль Ловелл предсказал, что за орбитой Нептуна будет найдена новая планета размером с Землю. Однако при жизни Персиваля открытие так и не было сделано. Лишь в 1930 году последователь Ловелла Клайд Томбо сумел, тщательно сличив множество снимков звездного неба, обнаружить далекий, движущийся по околосолнечной орбите объект.

По предложению двенадцатилетней девочки, новое небесное тело назвали Плутоном – по имени древнегреческого бога подземного царства. Так была открыта девятая планета Солнечной системы. Плутон находится в 6 миллиардах километров от Солнца (Земля ближе к Солнцу в 40 раз) и легче Земли в 4 раза.

• Один забавный факт – на астрофотографиях, сделанных самим Ловеллом, впоследствии был обнаружен Плутон, однако американский астроном не смог его «узнать».

НЕБЕСНАЯ ГРУША

Открыв планету, ученые задумались о том, как установить ее точные размеры и плотность. Вот если бы у Плутона был спутник, тогда массу планеты можно было бы вычислить исходя из орбиты, по которой вращается его луна. Но никакого спутника астрономам обнаружить не удалось. Лишь спустя почти полвека сотрудник Американской военно-морской обсерватории во Флагстаффе (США) Джим Кристи получил весьма странное изображение Плутона. По форме оно напоминало грушу. И тут Кристи осенила догадка: «Да это же спутник рядом с Плутоном!». Луну Плутона назвали именем Харона – в древнегреческой мифологии – паромщика, перевозившего души в царство мертвых.

• В июле 2015 года Рон Миллер на основе самых последних открытий смоделировал , которыми вы можете насладиться, перейдя по ссылке.

В ПОИСКАХ ПЛАНЕТЫ ИКС

Однако даже с открытием Плутона объяснить все странности в движении Урана и Нептуна не удалось. Плутон оказался слишком мал, чтобы с такой силой воздействовать на космический бег планет-гигантов. Почти сразу после обнаружения Плутона, Клайд Томбо принялся искать десятую планету Солнечной системы – так называемую планету X. Ученые предполагали, что она может вращаться где-то за Плутоном по очень вытянутой орбите. Но поиски так ничего и не дали. Зато далеко за орбитой Плутона был открыт так называемый . Это целое кольцо, которое окружает Солнечную систему и состоит из множества небесных тел с поперечниками до сотен километров. Судя по всему они, подобно Плутону или кометам состоят из камня и льда. Возможно, именно общее тяготение пояса Койпера и влияет на орбиты больших планет.

Пояс Койпера.

Впрочем космический телескоп Spitzer обнаружил на расстоянии 10 миллиардов километров от Солнца, в поясе Койпера космическое тело с поперечником по крайней мере 2 тысячи километров. Иными словами, Седна, как назвали астрономы открытый объект, близок по величине к Плутону. Можно ли сказать, что открыта 10-ая планета Солнечной системы? Современные астрономы не спешат ответить на этот вопрос «да». Многие из них даже Плутон отказываются считать планетой, считая его лишь объектом пояса Койпера. Но, с другой стороны, факт остается фактом: далеко-далеко вокруг Солнца по орбите бежит сестренка Плутона.

Слайд 2

Солнце Меркурий Венера Земля Марс Юпитер Сатурн Уран Нептун «…Как трудно быть планетою забытой, Существовать, не зная, что ты есть, неистово скрутив спирали веры!...»

Слайд 3

История открытия Уран планета, которая много веков считалась самой из далеких планет. К 40-м годам XIX в. точные наблюдения показали, что Уран едва заметно уклоняется от того пути, по которому он должен следовать с учетом возмущений со стороны всех известных планет. Таким образом, теория движения небесных тел, столь строгая и точная, подверглась испытанию. УрбенЛеверье и Джон Кауч Адамс высказали предположение, что, если возмущения со стороны известных планет не объясняют отклонение в движении Урана, значит, на него действует притяжение еще не известного тела. ..

Слайд 4

…Ученые почти одновременно рассчитали, где за Ураном должно быть неизвестное тело, производящее своим притяжением эти отклонения. Они вычислили орбиту неизвестной планеты, ее массу и указали место на небе, где в данное время должна была находиться неведомая планета. Эта планета и была найдена в телескоп на указанном ими месте в 1846 . Ее назвали Нептуном…

Слайд 5

Атмосфера состоит из водорода, гелия и метана На Нептуне самые быстрые в Солнечной системе ветры, они разгоняются до 2 200 км/час Нептун был назван в честь бога морей в римской мифологии А теперь немного о Плутоне…

Слайд 6

Первым принялся за поиски девятой планеты знаменитый американский астроном ПерсивалЛовелл (1855-1916). Тщательно изучив возможное ее влияние на движение Урана, он вычислил орбиту предполагаемой планеты, определил ее массу и условно назвал планетой Икс. После смерти Ловелла, поиски девятой планеты продолжил Клайд Томбо. 18 февраля 1930 года Клайд Томбо, как всегда, исследовал очередную пару пластинок, заснятых в последней декаде января. Неожиданно вблизи звезды дельты Близнецов одна из слабых точек запрыгала. Он уже не раз наблюдал сдвиги астероидов, но этот сдвиг не был похож на все предыдущие - он был очень мал. Судя по величине сдвига, неизвестный объект находился очень далеко от Земли и от Солнца. У Клайда сильно забилось сердце, и он закричал: "Вот она! Это должна быть планета Икс!" 13 марта 1930 года, в день 75-летия со дня рождения Ловелла, положившего начало поискам планеты Икс, мир узнал о ее открытии. Новая планета была названа Плутоном - по имени бога подземного царства. Это название вполне подходило для планеты, двигавшейся вдали от Солнца - на самых окраинах планетной системы...

Слайд 7

Почему Плутон перестали считать планетой? Плутон был официально признан планетой Международным астрономическим союзом в мае 1930. В тот момент предполагали, что его масса сравнима с массой Земли, в действительности же масса Плутона почти в 500 раз меньше земной, даже меньше массы Луны… …В последнее время стало очевидным, что Плутон - лишь один из наиболее крупных объектов пояса Койпера, причём один из объектов пояса является более крупным телом, чем Плутон (на 27% тяжелее). В связи с этим возникла идея не рассматривать более Плутон как планету, вызвавшая бурные дебаты… Окончательно, 24 августа 2006 года на XXVI Генеральной ассамблее Международного астрономического союза было принято решение впредь называть Плутон не «планетой», а «карликовой планетой».

КАК БЫЛИ ОТКРЫТЫ ПЛАНЕТЫ НЕПТУН И ПЛУТОН?

После открытия Урана астрономы в течение десятилетий считали, что это "крайняя" планета Солнечной системы. За движением Урана следили в телескопы из года в год и вычислили на основе этих наблюдений положение планеты на много лет вперед. Но оказалось, что вычисления не совпадали с наблюдениями. Были приняты во внимание притяжения всех других планет, но возникали еще какие-то непредвиденные возмущения в движении Урана. И тогда астрономы предположили, что эта неправильность в движении Урана должна была зависеть от какой-нибудь другой планеты, вращающейся вокруг Солнца на еще большем расстоянии от него. Встала задача: по возмущению, которое производит неизвестная планета, найти ее положение в пространстве. Ученые Д.Адамс в Англии и У.Леверье во Франции независимо друг от друга решили эту задачу. Орбита восьмой планеты была рассчитана, на некоторый момент времени определены ее координаты и 23 сентября 1846 года астроном И.Галле в указанном месте обнаружил планету, которой не было на звездной карте. Восьмую планету Солнечной системы назвали Нептуном в честь бога морей по римской мифологии. Открытие этой планеты явилось триумфом небесной механики, торжеством гелиоцентрической системы.

Так как не все отклонения в движении Урана объяснялись влиянием со стороны планеты Нептун, то поиски источника возмущающей силы были продолжены и в 1930 году с помощью телескопа и изучения фотографий неизвестную планету обнаружили и присвоили ей имя Плутон (в римской мифологии бог подземного царства).

Открытие девятой планеты Солнечной системы принадлежит американскому астроному Клайду Томбо.