פלוטו (כוכב לכת): מאפיינים, קומפוזיציה, מסלול, תנועה - ארטה - 2025

פלוטו הוא חפץ שמימי, שנחשב כיום לכוכב לכת ננסי, אם כי במשך זמן רב הוא היה הכוכב הרחוק ביותר במערכת השמש. בשנת 2006 האיחוד האסטרונומי הבינלאומי החליט לכלול אותו בקטגוריה חדשה: זו של כוכבי לכת ננסים, מכיוון שלפלוטו חסרים כמה מהדרישות הנחוצות כדי להיות כוכב לכת.

יש לציין כי המחלוקת סביב טבעו של פלוטו אינה חדשה. הכל התחיל כאשר האסטרונום הצעיר קלייד טומבה גילה את זה ב- 18 בפברואר 1930.

איור 1. תמונה של פלוטו שצולמה בשנת 2015 על ידי החללית החדשה אופקים. מקור: נאס"א באמצעות ויקימדיה Commons.

האסטרונומים הניחו שאולי ישנו כוכב לכת רחוק יותר מנפטון וכדי למצוא אותו הם עקבו אחר אותה תוכנית לגילוי זה. הם השתמשו בחוקי המכניקה השמימית, הם קבעו את מסלולו של נפטון (ואורנוס), והשוו את החישובים לתצפיות על מסלולי המסלול בפועל.

אי סדרים, אם בכלל, נגרמו על ידי כוכב לכת שאינו ידוע מעבר למסלולו של נפטון. זה בדיוק מה שעשה Percival Lowell, מייסד מצפה הכוכבים של Lowell באריזונה ומגן נלהב מקיומם של חיים אינטליגנטים במאדים. לואל מצא את אי סדרים אלה ובזכותם הוא חישב את מסלולו של "כוכב הלכת X" הלא ידוע, שאת מסתו העריך פי 7 ממסת כדור הארץ.

איור 2. Percival Lowell משמאל וקלייד טומבו עם הטלסקופ שלו מימין. מקור: Wikimedia Commons.

כמה שנים לאחר מותו של לואל, קלייד טומבה מצא את הכוכב החדש באמצעות טלסקופ מתוצרת עצמית, רק הכוכב התגלה כקטן מהצפוי.

הכוכב החדש נקרא על שמו של פלוטו, האל הרומי של העולם התחתון. מאוד מתאים מכיוון ששני המכתבים הראשונים תואמים את ראשי התיבות של Percival Lowell, מוח המגלה של הגילוי.

עם זאת, החריגות לכאורה שלוול מצא לא היו אלא תוצר של כמה טעויות אקראיות בחישוביו.

מאפייני פלוטו

פלוטו הוא כוכב קטן, ולכן אי הסדירות במסלולו של נפטון הענק לא יכול היה להיות בגלל זה. בתחילה היה נהוג לחשוב כי פלוטו יהיה בגודל של כדור הארץ, אך לאט לאט התצפיות הובילו לכך שמסתו יורדת יותר ויותר.

הערכות אחרונות לגבי מסתו של פלוטו, מנתוני מסלול משותפים ממנו ומכונית הלוויין שלו, מצביעים על כך שמסת מערכת פלוטו-חרון היא פי 0.002 ממסת כדור הארץ.

זה באמת ערך קטן מכדי להפריע לנפטון. רוב המסה הזו תואמת את פלוטו, שהוא בתורו מסיבי פי 12 יותר מכארון. מכאן שהצפיפות של פלוטו נאמדה בכ -2,000 ק"ג / מ"ר ³ והיא מורכבת מ -65% סלע וכ -35% קרח.

מאפיין חשוב מאוד של פלוטו הקפוא והלא שגרתי הוא מסלולו האליפטי מאוד סביב השמש. זה מוביל אותה מדי פעם להתקרב לשמש יותר מאשר נפטון עצמה, כפי שקרה בתקופה 1979-1999.

בפגישה זו, הכוכבים מעולם לא התנגשו מכיוון שהנטייה של המסלול בהתאמה לא אפשרה זאת ומכיוון שפלוטו ונפטון נמצאים גם הם בתהודה מסלולית. המשמעות היא שתקופות המסלול שלהם קשורות כתוצאה מהשפעה מכבידה הדדית.

פלוטו שומר על הפתעה נוספת: הוא פולט קרני רנטגן, קרינה אנרגטית גבוהה של הספקטרום האלקטרומגנטי. זה לא יהיה מפתיע, שכן בדיקת האופק החדשה אישרה את נוכחותה של אווירה רזה על פלוטו. וכאשר המולקולות בשכבת הגזים הדקה הזו אינטראקציה עם רוח השמש, הן פולטות קרינה.

אולם טלסקופ הרנטגן של צ'נדרה מצא פליטה גבוהה בהרבה מהצפוי, מה שהפתיע מומחים.

סיכום המאפיינים הפיזיים העיקריים של פלוטו

-מסה: 1.25 על 10 ²² ק"ג

-ראדיוס: 1,185 ק"מ (קטן יותר מהירח)

-צורה: מעוגלת.

מרחק ממוצע לשמש: 5,900 מיליון ק"מ.

- נטיית מסלול המסלול : 17 מעלות ביחס לאקליפטיקה.

-טמפרטורה : -229.1 מעלות צלזיוס ממוצעת.

-גמישות: 0.6 מ '/ ש' ²

-שדה מגנטי עצמי: לא .

-אווירה: כן, עמום.

צפיפות: 2 גרם / ס"מ ³

-ליטלים: 5 ידועים עד כה.

-טבעות: לא כרגע.

מדוע פלוטו אינו כוכב לכת?

הסיבה שפלוטו אינו כוכב לכת היא שהיא אינה עומדת בקריטריונים של האיחוד האסטרונומי הבינלאומי לכך שגוף שמימי ייחשב ככוכב לכת. קריטריונים אלה הם:

-מסלול סביב כוכב או השריד שלו.

-יש מספיק מסה כך שכוח המשיכה שלו מאפשר לו צורה כדורית פחות או יותר.

חוסר אור משל עצמו.

-יש דומיננטיות מסלולית, כלומר מסלול בלעדי, שאינו מפריע לזו של כוכב לכת אחר וחף מחפצים קטנים יותר.

ולמרות שפלוטו עומד בשלוש הדרישות הראשונות, כפי שראינו בעבר, מסלולו מפריע לדרישותיו של נפטון. המשמעות היא שפלוטו לא פינה את מסלולו, כביכול. ומכיוון שאין לה דומיננטיות מסלולית, זה לא יכול להיחשב ככוכב לכת.

בנוסף לקטגוריית כוכב הלכת הגמדי, האיחוד האסטרונומי הבינלאומי יצר עוד אחד: הגופים הזעירים של מערכת השמש, בהם נמצאים שביטים, אסטרואידים ומטאורואידים.

הדרישות להיות כוכב לכת ננסי

האיחוד האסטרונומי הבינלאומי הגדיר היטב את הדרישות להיות כוכב לכת ננסי:

-מסלול סביב כוכב.

יש מספיק מסה כדי לקבל צורה כדורית.

אל תפלוט אור משלו.

חוסר מסלול ברור.

כך שההבדל היחיד בין כוכבי לכת לכוכבי לכת ננסיים הוא בנקודה האחרונה: לכוכבי לכת ננסיים פשוט אין מסלול "נקי" או בלעדי.

איור 3. איור 3. כוכבי הלכת הגמדים שהיו ידועים עד כה, יחד עם לוויינים שלהם. בתחתית התמונה כדור הארץ לעיון. מקור: Wikimedia Commons.

תנועת תרגום

מסלולו של פלוטו סגלגל מאוד והיותו כל כך רחוק מהשמש, יש לו תקופה ארוכה מאוד: 248 שנים, מתוכן 20 קרובים יותר לשמש מאשר נפטון עצמה.

איור 4. אנימציה המציגה את מסלולו האליפטי מאוד של פלוטו. מקור: Wikimedia Commons.

מסלולו של פלוטו הוא הנטוי מכולם ביחס למישור האקליפטי: 17 מעלות, כך שכאשר הוא חוצה את זה של נפטון, כוכבי הלכת הם די רחוקים זה מזה ואין סכנת התנגשות ביניהם.

איור 5. צומת בין מסלולי פלוטו ונפטון, כפי שניתן לראות, כוכבי הלכת הם די רחוקים זה מזה, כך שאין סכנה להתנגשות. מקור: Wikimedia Commons. CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1200703

התהודה המסלולית הקיימת בין שני כוכבי הלכת היא מהסוג שמבטיח את יציבות מסלוליהם.

נתוני תנועה של פלוטו

הנתונים הבאים מתארים בקצרה את תנועתו של פלוטו:

רדיוס מסלול מסלול: 39.5 AU * או 5.9 מיליארד ק"מ.

- נטיית המסלול : 17 מעלות ביחס למישור האקליפטי.

תמציות: 0.244

- מהירות מסלול ממוצעת : 4.7 קמ"ש

- תקופת העברה: 248 שנים ו -197 יום

- תקופת סיבוב: כ- 6.5 יום.

* יחידה אסטרונומית אחת (AU) שווה 150 מיליון ק"מ.

איך ומתי להתבונן בפלוטו

פלוטו רחוק מכדור הארץ מכדי לראותו בעין בלתי מזוינת, והוא נמצא קצת יותר מ 0.1 שניות. לכן השימוש בטלסקופ נדרש, אפילו דגמים חובבים יעשו זאת. בנוסף, דגמים אחרונים משלבים בקרות ניתנות לתכנות כדי למצוא את פלוטו.

עם זאת, אפילו בעזרת טלסקופ, פלוטו ייראה כנקודה זעירה בקרב אלפי אחרים, כך שכדי להבדיל אותה צריך לדעת תחילה לאן לחפש ואז לעקוב אחריו במשך מספר לילות, כפי שעשתה קלייד טומבה. פלוטו יהיה הנקודה שזזה על רקע הכוכבים.

מכיוון שמסלולו של פלוטו נמצא מחוץ למסלול כדור הארץ, הזמן הטוב ביותר לראות אותו (אך יש להבהיר שהוא אינו היחיד) הוא כאשר הוא נמצא באופוזיציה, מה שאומר שכדור הארץ עומד בין כוכב הלכת הגמד לשמש. .

זה נכון גם למאדים, צדק, סטורן, אורנוס ונפטון, מה שנקרא כוכבי לכת גבוהים יותר. התצפיות הטובות ביותר נעשות כאשר הם נמצאים באופוזיציה, אם כי כמובן שהם עשויים להיראות בזמנים אחרים.

כדי לדעת את התנגדותם של כוכבי הלכת רצוי להגיע לאתרי אינטרנט מתמחים או להוריד אפליקציית אסטרונומיה לסמארטפונים. באופן זה ניתן לתכנן תצפיות נכונות.

במקרה של פלוטו, משנת 2006 עד 2023 הוא עובר מהקונסטלציה של סרפנס קודה לזו של מזל קשת.

תנועה סיבובית

תנועה סיבובית של פלוטו. מקור: PlanetUser / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

לפלוטו תנועה סיבובית סביב ציר משלו, כמו כדור הארץ ושאר כוכבי הלכת. לוקח פלוטו 6 1/2 יום להסתובב בעצמו, מכיוון שמהירות הסיבוב שלו איטית יותר מזו של כדור הארץ.

הוא נמצא כל כך רחוק מהשמש, למרות שזהו האובייקט הבהיר ביותר בשמי פלוטו, מלך השמש נראה כמו נקודה גדולה מעט יותר משאר הכוכבים.

זו הסיבה שהימים בכוכב הלכת הגמדי עוברים בחושך, אפילו הבהירים ביותר, מכיוון שהאווירה הדקה מסוגלת לפזר מעט אור.

איור 6. איור של ציור האמן בנוף הקפוא של פלוטו, בצד שמאל ונפטון ובימין, השמש הרחוקה נראית כמו כוכב בסדר גודל גדול. אפילו במהלך היום, הכוכב נמצא באפלולית מתמשכת. מקור: Wikimedia Commons.ESO / L. Calçada / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0).

מצד שני, ציר הסיבוב שלו נוטה 120 מעלות ביחס לאנכי, כלומר הקוטב הצפוני נמצא מתחת לאופק. במילים אחרות, פלוטו מסתובב לצדו, ממש כמו אורנוס.

הנטייה הזו גדולה בהרבה מזו של ציר כדור הארץ של 23.5 מעלות בלבד, ולכן העונות על פלוטו קיצוניות וארוכות מאוד, מכיוון שלוקח קצת יותר מ- 248 שנים למסלול השמש.

איור 7. השוואה בין צירי הסיבוב של כדור הארץ שמאלה לבין פלוטו מימין, נוטה 120 מעלות ביחס לאנכי. מקור: פ. זפטה.

מדענים רבים מאמינים כי סיבובי רטרו-דרדר כמו במקרים של ונוס ואורנוס, או צירי סיבוב מוטה שכאלה, שוב כמו אורנוס ופלוטו, נובעים מהשפעות מועילות, הנגרמות על ידי גופים שמימיים גדולים אחרים.

אם כן, שאלה חשובה שעוד נפתרת היא מדוע צירו של פלוטו נעצר בדיוק על 120 מעלות ולא בערך אחר.

אנו יודעים שאורנוס עשה זאת ב 98 מעלות ונוגה ב 177 מעלות, ואילו מרקורי, כוכב הלכת הקרוב ביותר לשמש, צירו אנכי לחלוטין.

האיור מראה את הנטייה של ציר הסיבוב של כוכבי הלכת, מכיוון שהציר אנכי, בכספית אין עונות:

איור 8. נטייה של ציר הסיבוב בשמונה כוכבי הלכת העיקריים של מערכת השמש. מקור: נאס"א.

הרכב

פלוטו מורכב מסלעים וקרח, למרות שהם ייראו שונים מאוד מכדור הארץ, מכיוון שפלוטו קר מעבר לכל מאמץ. מדענים מעריכים כי הטמפרטורות של כוכב הלכת הגמד נעות בין -228 מעלות צלזיוס ל -238 מעלות צלזיוס, כאשר הטמפרטורה הנמוכה ביותר שנצפתה באנטארקטיקה היא -128 מעלות צלזיוס.

כמובן, יסודות כימיים נפוצים. על פני פלוטו ישנם:

-מתאן

-חַנקָן

-פחמן חד חמצני

כאשר מסלולו של פלוטו מקרב אותו לשמש, החום מאדה את הקרח מחומרים אלה, שהופכים לחלק מהאטמוספרה. וכשהוא מתרחק הם קופאים חזרה לפני השטח.

שינויים תקופתיים אלו גורמים להופעתם של אזורים בהירים וחשוכים על פני פלוטו, המתחלפים לאורך זמן.

על פלוטו מקובל למצוא חלקיקים סקרנים המכונים "תולינים" (שם שניתן להם על ידי האסטרונום והפופולריסט הפופולרי קרל סאגאן), שנוצרים כאשר קרינה אולטרה סגולה מהשמש מפרקת מולקולות מתאן ומפרידה בין אלה של חנקן. התגובה בין המולקולות הנוצרות יוצרת מולקולות מורכבות יותר, אם כי לא יותר מפוגעות.

תולים אינם נוצרים על פני כדור הארץ, אך הם נמצאים בחפצים במערכת השמש החיצונית, מה שמקנה להם צבע ורוד, כמו למשל על טיטאן, הלוויין של סטורן וכמובן על פלוטו.

מבנה פנימי

עד כה הכל מצביע על כך שלפלוטו יש גרעין סלעי שנוצר על ידי סיליקטים וככל הנראה מכוסה בשכבה של מי קרח.

התיאוריה של היווצרות כוכבי לכת מצביעה על כך שהחלקיקים הצפופים ביותר מצטברים במרכז, בעוד שהקלילים יותר, כמו קרח, נותרו מעל ומגדירים את המעטפת, שכבת הביניים בין הגרעין למשטח.

יתכן שיש שכבה של מים נוזליים מתחת לפני השטח ומעל המעטפת הקפואה.

איור 9. מבנה פנימי של פלוטו. מקור: Wikimedia Commons. PlanetUser / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0).

פנים כוכב הלכת חם מאוד בגלל נוכחותם של אלמנטים רדיואקטיביים, שקרישתם מייצרת קרינה שחלקה מתפשט בצורת חום.

אלמנטים רדיואקטיביים הם לא יציבים באופיים, ולכן הם נוטים להפוך ליתר יציבים אחרים, פולטים ברציפות חלקיקים וקרינת גמא, עד להשגת יציבות. תלוי באיזוטופ, כמות מסוימת של חומר רדיואקטיבי מתפרקת בשברים של שנייה או אורכת מיליוני שנים.

גֵאוֹלוֹגִיָה

פני השטח הקרים של פלוטו הם ברובם חנקן קפוא עם עקבות מתאן ופחמן חד חמצני. שתי התרכובות האחרונות הללו אינן מופצות באופן הומוגני על פני כוכב הלכת הגמדי.

התמונות מראות אזורים בהירים וכהים, כמו גם וריאציות צבע, מה שמרמז על קיומם של תצורות שונות ואת הדומיננטיות של כמה תרכובות כימיות במקומות מסוימים.

למרות שמעט מאוד אור שמש מגיע לשמש, קרינה אולטרה סגולה מספיקה בכדי לגרום לתגובות כימיות באטמוספרה הדקה. התרכובות המיוצרות בדרך זו מתערבבות עם הגשם והשלג הנופל על פני השטח, ומעניקות לו את הצבעים שבין צהוב וורוד שאיתו נראה פלוטו מהטלסקופים.

כמעט כל מה שידוע על הגיאולוגיה של פלוטו נובע מנתונים שנאספו על ידי החללית החדשה אופקים. בזכותם, מדענים יודעים כעת כי הגיאולוגיה של פלוטו מגונה באופן מפתיע:

-שפלות

-גלגלים

-ברזיות של מים קפואים

-כמה מכתשים

-שיעור קריובולקנות, הרי געש המפזרים מים, אמוניה ומתאן, שלא כמו הרי געש יבשתיים המפזרים לבה.

לווייני פלוטו

לפלוטו יש כמה לוויינים טבעיים, מהם כארון הגדול ביותר.

במשך זמן מה האמינו האסטרונומים כי פלוטו גדול בהרבה מכפי שהוא בפועל, מכיוון שרון מקיף את עצמו בצורה כה קרובה וכמעט מעגלית. זו הסיבה שאסטרונומים לא יכלו להבדיל אותם בהתחלה.

איור 10. איור 10. פלוטו מימין ושרון הלוויין הראשי שלו. מקור: Wikimedia Commons.

בשנת 1978 האסטרונום ג'יימס כריסטי גילה את שרון באמצעות צילומים. גודלו כמחצית גודלו של פלוטו ושמו מגיע גם מהמיתולוגיה היוונית: שרון היה המעבורת שהעבירה נשמות אל העולם התחתון, ממלכת פלוטו או האדס.

מאוחר יותר, בשנת 2005, בזכות טלסקופ החלל האבל, נמצאו שני הירחים הקטנים הידרה וניקס. ואז, בשנת 2011 ו -2012 בהתאמה, הופיעו סרברוס וסטיקס, כולם עם שמות מיתולוגיים.

לוויינים אלה מכילים מסלול מעגלי סביב פלוטו והם עשויים להילכד חפצים מחגורת קויפר.

פלוטו וכארון יוצרים מערכת מעניינת מאוד, בה מרכז המסה, או מרכז המסה, נמצא מחוץ לאובייקט הגדול יותר. דוגמא יוצאת דופן נוספת היא מערכת סאן-צדק.

שניהם נמצאים גם בסיבוב סינכרוני זה עם זה, מה שאומר שאותן פנים מוצגות תמיד. אז תקופת מסלולו של שרון היא בערך 6.5 יום, זהה לפלוטו. וזה גם הזמן שלוקח לשרון לעשות מהפכה אחת סביב צירו.

איור 11. סיבוב סינכרוני של פלוטו וכרון הלוויין שלו. מקור: Wikimedia Commons. Tomruen / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0).

אסטרונומים רבים מאמינים כי אלה סיבות טובות להתייחס לזוג ככוכב לכת כפול. מערכות כפולות כאלה אינן נדירות באובייקטים של היקום, בקרב הכוכבים מקובל למצוא מערכות בינאריות.

הוצע אפילו כי כדור הארץ והירח ייחשבו גם ככוכב לכת בינארי.

נקודת עניין נוספת של שרון היא שהוא עשוי להכיל בתוכו מים נוזליים, המגיעים אל פני השטח דרך בקיעים ויוצרים גייזרים שקופאים מייד.

האם יש לפלוטו טבעות?

זו שאלה טובה, מכיוון שפלוטו הוא בסופו של דבר בקצה מערכת השמש ונחשב בעבר לכוכב לכת. ולכל כוכבי הלכת החיצוניים יש טבעות.

באופן עקרוני, מכיוון שלפלוטו יש שני ירחים קטנים מספיק עם כוח משיכה מועט, השפעות נגדם עלולות להרים ולפזר חומר מספיק כדי להצטבר במסלול של כוכב הלכת הגמדי, ויוצרים טבעות.

עם זאת, נתונים ממשימת "האופק החדש של נאס"א" מראים כי לפלוטו אין טבעות כרגע.

אבל מערכות טבעת הן מבנים זמניים, לפחות בזמן האסטרונומי. המידע הקיים כיום במערכות הטבעת של כוכבי הלכת הענקיים מגלה כי היווצרותם יחסית יחסית וכי ברגע שהם מתהווים הם יכולים להיעלם ולהפך.

משימות לפלוטו

אופקים חדשים היא המשימה שמטילה נאס"א לחקור את פלוטו, לווייניה וחפצים אחרים בחגורת קויפר, האזור המקיף את השמש ברדיוס של בין 30 ל 55 יחידות אסטרונומיות.

פלוטו וכארון הם מהאובייקטים הגדולים באזור זה, המכיל גם אחרים, כמו שביטים ואסטרואידים, מה שנקרא גופים מינוריים של מערכת השמש.

גישת ה- New Horizons המהירה הועלתה מכף קנברל בשנת 2006 והגיעה לפלוטו בשנת 2015. היא השיגה תמונות רבות המראות תכונות שלא נראו בעבר של כוכב הלכת הגמדי ולווייניו, כמו גם מדידות שדה מגנטי, ספקטרומטריה ועוד.

אופקים חדשים ממשיכים לשלוח מידע היום, וכעת הם רחוקים כ -46 AU מכדור הארץ, באמצע חגורת קויפר.

בשנת 2019 הוא חקר את האובייקט שנקרא Arrokoth (Ultima Thule) וכעת צפוי שהוא בקרוב יבצע מדידות פרלקס וישלח תמונות של הכוכבים מנקודת מבט שונה לחלוטין מהקרקע, שישמשו כמדריך ניווט.

New Horizons צפוי להמשיך ולשלוח מידע עד לפחות 2030.

הפניות

1. Lew, K. 2010. שטח: כוכב הלכת הגמד פלוטו. מרשל קבנדיש.
2. סיר. חקר מערכת השמש: פלוטו, כוכב לכת ננסי. התאושש מ: solarsystem.nasa.gov.
3. הבית של פלוטו. משלחת לגילוי. התאושש מ: www.plutorules.
4. פאוול, מ. כוכבי הלכת העירומים בשמי הלילה (ואיך לזהות אותם). התאושש מ: nakedeyeplanets.com
5. Seeds, M. 2011. מערכת השמש. המהדורה השביעית. לימוד Cengage.
6. ויקיפדיה. גיאולוגיה של פלוטו. התאושש מ: en.wikipedia.org.
7. ויקיפדיה. פלוטו (כוכב לכת). התאושש מ: es.wikipedia.org.
8. Zumumensky, C. הם מגלים שפלוטו פולט קרני רנטגן. התאושש מ: es.gizmodo.com.