PLUTO (PLANET): EIGENSCHAFTEN, ZUSAMMENSETZUNG, UMLAUFBAHN, BEWEGUNG - ARTE - 2025

Pluto ist ein Himmelsobjekt, das derzeit als Zwergplanet betrachtet wird, obwohl es lange Zeit der am weitesten entfernte Planet im Sonnensystem war. 2006 beschloss die Internationale Astronomische Union, sie in eine neue Kategorie aufzunehmen: die der Zwergplaneten, da Pluto einige der notwendigen Voraussetzungen erfüllt, um ein Planet zu sein.

Es sei darauf hingewiesen, dass die Kontroverse über die Natur von Pluto nicht neu ist. Alles begann, als der junge Astronom Clyde Tombaugh es am 18. Februar 1930 entdeckte.

Abbildung 1. Bild von Pluto, aufgenommen 2015 von der New Horizons-Sonde. Quelle: NASA über Wikimedia Commons.

Die Astronomen nahmen an, dass es vielleicht einen Planeten weiter entfernt als Neptun gab, und um ihn zu finden, folgten sie demselben Schema der Entdeckung dieses Planeten. Unter Verwendung der Gesetze der Himmelsmechanik bestimmten sie die Umlaufbahn von Neptun (und Uranus) und verglichen die Berechnungen mit den Beobachtungen der tatsächlichen Umlaufbahnen.

Eventuelle Unregelmäßigkeiten wurden von einem unbekannten Planeten außerhalb der Umlaufbahn von Neptun verursacht. Genau das tat Percival Lowell, Gründer des Lowell Observatory in Arizona und begeisterter Verteidiger der Existenz intelligenten Lebens auf dem Mars. Lowell fand diese Unregelmäßigkeiten und berechnete dank ihnen die Umlaufbahn des unbekannten "Planeten X", dessen Masse er auf das 7-fache der Erdmasse schätzte.

Abbildung 2. Percival Lowell links und Clyde Tombaugh mit seinem Teleskop rechts. Quelle: Wikimedia Commons.

Einige Jahre nach Lowells Tod fand Clyde Tombaugh den neuen Stern mit einem selbstgebauten Teleskop. Nur der Planet fiel kleiner aus als erwartet.

Der neue Planet wurde nach Pluto, dem römischen Gott der Unterwelt, benannt. Sehr passend, da die ersten beiden Buchstaben den Initialen von Percival Lowell entsprechen, dem Vordenker der Entdeckung.

Die angeblichen Unregelmäßigkeiten, die Lowell feststellte, waren jedoch nichts anderes als das Ergebnis einiger zufälliger Fehler in seinen Berechnungen.

Pluto-Eigenschaften

Pluto ist ein kleiner Stern, daher könnten die Unregelmäßigkeiten in der Umlaufbahn des riesigen Neptun nicht darauf zurückzuführen sein. Ursprünglich wurde angenommen, dass Pluto die Größe der Erde haben würde, aber nach und nach führten Beobachtungen dazu, dass seine Masse immer weiter abnahm.

Jüngste Schätzungen der Pluto-Masse aus gemeinsamen Orbitaldaten von Pluto und seinem Satelliten Charon zeigen, dass die Masse des Pluto-Charon-Systems das 0,002-fache der Erdmasse beträgt.

Es ist wirklich ein zu kleiner Wert, um Neptun zu stören. Der größte Teil dieser Masse entspricht Pluto, der wiederum zwölfmal so massereich ist wie Charon. Daher wurde die Dichte von Pluto auf 2.000 kg / m ³ geschätzt und besteht aus 65% Gestein und 35% Eis.

Ein sehr wichtiges Merkmal des eisigen und unregelmäßigen Pluto ist seine stark elliptische Umlaufbahn um die Sonne. Dies führt dazu, dass es von Zeit zu Zeit der Sonne näher kommt als Neptun selbst, wie es in der Zeit von 1979 bis 1999 geschehen ist.

Bei diesem Treffen kollidierten die Sterne nie, weil die Neigung der jeweiligen Umlaufbahnen dies nicht zuließ und weil sich Pluto und Neptun ebenfalls in Orbitalresonanz befinden. Dies bedeutet, dass ihre Umlaufzeiten aufgrund gegenseitiger Gravitationseinflüsse zusammenhängen.

Pluto behält sich eine weitere Überraschung vor: Es sendet Röntgenstrahlen aus, eine energiereiche Strahlung des elektromagnetischen Spektrums. Dies wäre nicht überraschend, da die New Horizons-Sonde das Vorhandensein einer dünnen Atmosphäre auf Pluto bestätigte. Und wenn die Moleküle in dieser dünnen Gasschicht mit dem Sonnenwind interagieren, emittieren sie Strahlung.

Das Chandra-Röntgenteleskop fand jedoch eine viel höhere Emission als erwartet, was Experten überraschte.

Zusammenfassung der wichtigsten physikalischen Eigenschaften von Pluto

-Masse: 1,25 x 10 ²² kg

-Radius: 1.185 km (kleiner als der Mond)

-Form: gerundet.

- Durchschnittliche Entfernung zur Sonne: 5.900 Millionen km.

- Neigung der Umlaufbahn : 17º in Bezug auf die Ekliptik.

-Temperatur: -229,1 ºC Durchschnitt.

-Gravitation: 0,6 m / s ²

-Eigenes Magnetfeld: Nein.

-Atmosphäre: Ja, dunkel.

-Dichte: 2 g / cm ³

-Satelliten: 5 bisher bekannt.

-Ringe: Im Moment nicht.

Warum ist Pluto kein Planet?

Der Grund, warum Pluto kein Planet ist, ist, dass es nicht die Kriterien der Internationalen Astronomischen Union erfüllt, damit ein Himmelskörper als Planet betrachtet wird. Diese Kriterien sind:

-Orbit um einen Stern oder seinen Rest.

- Hat genug Masse, so dass seine Schwerkraft eine mehr oder weniger kugelförmige Form ermöglicht.

- Mangel an eigenem Licht.

-Haben Sie eine Orbitaldominanz, dh eine exklusive Umlaufbahn, die die eines anderen Planeten nicht beeinträchtigt und frei von kleineren Objekten ist.

Und obwohl Pluto, wie wir bereits gesehen haben, die ersten drei Anforderungen erfüllt, stört seine Umlaufbahn die von Neptun. Dies bedeutet, dass Pluto sozusagen seine Umlaufbahn nicht frei gemacht hat. Und da es keine Orbitaldominanz hat, kann es nicht als Planet betrachtet werden.

Neben der Kategorie der Zwergplaneten hat die Internationale Astronomische Union eine weitere geschaffen: die Nebenkörper des Sonnensystems, in denen Kometen, Asteroiden und Meteoroiden gefunden werden.

Voraussetzungen, um ein Zwergplanet zu sein

Die Internationale Astronomische Union hat auch die Anforderungen an einen Zwergplaneten sorgfältig definiert:

-Orbit um einen Stern.

-Haben Sie genug Masse, um eine Kugelform zu haben.

-Senden Sie kein eigenes Licht aus.

- Fehlen einer klaren Umlaufbahn.

Der einzige Unterschied zwischen Planeten und Zwergplaneten besteht also im letzten Punkt: Zwergplaneten haben einfach keine "saubere" oder exklusive Umlaufbahn.

Abbildung 3. Die bisher bekannten 5 Zwergplaneten zusammen mit ihren Satelliten. Am unteren Rand des Bildes befindet sich die Erde als Referenz. Quelle: Wikimedia Commons.

Übersetzungsbewegung

Plutos Umlaufbahn ist sehr elliptisch und so weit von der Sonne entfernt, dass sie einen sehr langen Zeitraum hat: 248 Jahre, von denen 20 näher an der Sonne liegen als Neptun selbst.

Abbildung 4. Animation, die die stark elliptische Umlaufbahn von Pluto zeigt. Quelle: Wikimedia Commons.

Die Umlaufbahn von Pluto ist in Bezug auf die Ebene der Ekliptik am geneigtsten: 17º. Wenn sie also die von Neptun kreuzt, sind die Planeten ziemlich weit voneinander entfernt und es besteht keine Gefahr einer Kollision zwischen ihnen.

Abbildung 5. Schnittpunkt zwischen den Umlaufbahnen von Pluto und Neptun. Wie zu sehen ist, sind die Planeten ziemlich weit voneinander entfernt, sodass keine Kollisionsgefahr besteht. Quelle: Wikimedia Commons. CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1200703

Die Orbitalresonanz, die zwischen beiden Planeten besteht, ist von der Art, die die Stabilität ihrer Flugbahnen garantiert.

Pluto-Bewegungsdaten

Die folgenden Daten beschreiben kurz die Bewegung von Pluto:

- Mittlerer Radius der Umlaufbahn: 39,5 AE * oder 5,9 Milliarden Kilometer.

- Neigung der Umlaufbahn : 17º in Bezug auf die Ebene der Ekliptik.

-Exzentrizität: 0,244

- Durchschnittliche Umlaufgeschwindigkeit : 4,7 km / s

- Übertragungszeitraum: 248 Jahre und 197 Tage

- Rotationszeit: ca. 6,5 Tage.

* Eine astronomische Einheit (AU) entspricht 150 Millionen Kilometern.

Wie und wann man Pluto beobachtet

Pluto ist zu weit von der Erde entfernt, um mit bloßem Auge gesehen zu werden. Es liegt etwas über 0,1 Bogensekunden. Daher ist die Verwendung eines Teleskops erforderlich, auch Hobby-Modelle werden es tun. Darüber hinaus enthalten neuere Modelle programmierbare Steuerelemente, um Pluto zu finden.

Selbst mit einem Teleskop wird Pluto unter Tausenden von anderen als winziger Punkt angesehen. Um ihn zu unterscheiden, müssen Sie zuerst wissen, wo Sie suchen müssen, und ihn dann mehrere Nächte lang verfolgen, wie es Clyde Tombaugh getan hat. Pluto wird der Punkt sein, der sich über den Hintergrund von Sternen bewegt.

Da sich die Umlaufbahn von Pluto außerhalb der Erdumlaufbahn befindet, ist die beste Zeit, um sie zu sehen (aber es muss klargestellt werden, dass es nicht die einzige ist), wenn sie sich in Opposition befindet, was bedeutet, dass die Erde zwischen dem Zwergplaneten und der Sonne steht. .

Dies gilt auch für Mars, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun, die sogenannten höheren Planeten. Die besten Beobachtungen werden gemacht, wenn sie sich widersetzen, obwohl sie natürlich zu anderen Zeiten sichtbar sein können.

Um den Widerstand der Planeten zu kennen, ist es ratsam, auf spezialisierte Internetseiten zu gehen oder eine Astronomieanwendung für Smartphones herunterzuladen. Auf diese Weise können Beobachtungen richtig geplant werden.

Im Fall von Pluto wechselt es von 2006 bis 2023 vom Sternbild Serpens Cauda zum Sternbild Schütze.

Drehbewegung

Rotationsbewegung von Pluto. Quelle: PlanetUser / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Pluto hat eine Rotationsbewegung um seine eigene Achse, wie die Erde und die anderen Planeten. Pluto braucht 6 1/2 Tage, um sich selbst zu umgehen, da seine Rotationsgeschwindigkeit langsamer ist als die der Erde.

Der Sonnenkönig ist so weit von der Sonne entfernt, obwohl dies das hellste Objekt in Plutos Himmel ist. Er sieht aus wie ein Punkt, der etwas größer ist als der Rest der Sterne.

Deshalb vergehen die Tage auf dem Zwergplaneten im Dunkeln, auch die klarsten, weil die dünne Atmosphäre etwas Licht streuen kann.

Abbildung 6. Künstlerische Darstellung von Plutos eisiger Landschaft, links Neptun und rechts, die ferne Sonne sieht aus wie ein Stern von großer Größe. Selbst tagsüber ist der Planet in ständiger Dunkelheit. Quelle: Wikimedia Commons.ESO / L. Calçada / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0).

Andererseits ist seine Rotationsachse gegenüber der Vertikalen um 120 ° geneigt, was bedeutet, dass der Nordpol unterhalb der Horizontalen liegt. Mit anderen Worten, Pluto dreht sich auf die Seite, genau wie Uranus.

Diese Neigung ist viel größer als die der Erdachse von nur 23,5 °, daher sind die Jahreszeiten auf Pluto extrem und sehr lang, da es etwas mehr als 248 Jahre dauert, um die Sonne zu umkreisen.

Abbildung 7. Vergleich zwischen den Rotationsachsen der Erde links und Plutos rechts, um 120 ° zur Vertikalen geneigt. Quelle: F. Zapata.

Viele Wissenschaftler glauben, dass retrograde Rotationen wie bei Venus und Uranus oder solche geneigten Rotationsachsen wie Uranus und Pluto auf zufällige Stöße zurückzuführen sind, die von anderen großen Himmelskörpern verursacht werden.

Wenn ja, ist eine wichtige Frage, die noch zu lösen ist, warum die Pluto-Achse genau bei 120 ° und nicht bei einem anderen Wert stehen geblieben ist.

Wir wissen, dass Uranus es bei 98º und Venus bei 177º tat, während Merkur, der der Sonne am nächsten gelegene Planet, seine Achse vollständig vertikal hat.

Die Abbildung zeigt die Neigung der Rotationsachse der Planeten, da die Achse vertikal ist, gibt es in Merkur keine Jahreszeiten:

Abbildung 8. Neigung der Rotationsachse in den acht Hauptplaneten des Sonnensystems. Quelle: NASA.

Komposition

Pluto besteht aus Steinen und Eis, obwohl sie ganz anders aussehen würden als die der Erde, da Pluto unglaublich kalt ist. Wissenschaftler schätzen, dass die Temperaturen des Zwergplaneten zwischen -228 ° C und -238 ° C liegen, wobei die niedrigste in der Antarktis beobachtete Temperatur -128 ° C beträgt.

Natürlich sind chemische Elemente üblich. Auf der Oberfläche von Pluto gibt es:

-Methan

-Stickstoff

-Kohlenmonoxid

Wenn Plutos Umlaufbahn es näher an die Sonne bringt, verdampft die Wärme das Eis aus diesen Substanzen, die Teil der Atmosphäre werden. Und wenn es sich wegbewegt, gefrieren sie wieder an der Oberfläche.

Diese periodischen Änderungen verursachen das Auftreten von hellen und dunklen Bereichen auf der Oberfläche von Pluto, die sich im Laufe der Zeit abwechseln.

Auf Pluto finden sich häufig merkwürdige Teilchen, die "Tholine" genannt werden (ein Name, den der bekannte Astronom und Popularisierer Carl Sagan ihnen gegeben hat), die entstehen, wenn ultraviolette Strahlung der Sonne Methanmoleküle abbaut und die von Stickstoff abtrennt. Die Reaktion zwischen den resultierenden Molekülen bildet komplexere Moleküle, wenn auch ungeordneter.

Tholine werden nicht auf der Erde gebildet, sondern in Objekten im äußeren Sonnensystem, die ihnen eine rosa Färbung verleihen, wie z. B. auf Titan, dem Saturn-Satelliten und natürlich auf Pluto.

Interne Struktur

Bisher deutet alles darauf hin, dass Pluto einen felsigen Kern hat, der aus Silikaten besteht und wahrscheinlich von einer Eiswasserschicht bedeckt ist.

Die Theorie der Planetenbildung zeigt, dass sich die dichtesten Teilchen im Zentrum ansammeln, während die leichteren wie Eis darüber bleiben und den Mantel, die Zwischenschicht zwischen dem Kern und der Oberfläche, konfigurieren.

Unter der Oberfläche und über dem gefrorenen Mantel kann sich eine Schicht flüssigen Wassers befinden.

Abbildung 9. Interne Struktur von Pluto. Quelle: Wikimedia Commons. PlanetUser / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0).

Das Innere des Planeten ist sehr heiß, da radioaktive Elemente vorhanden sind, deren Zerfall Strahlung erzeugt, von der sich ein Teil in Form von Wärme ausbreitet.

Radioaktive Elemente sind von Natur aus instabil und wandeln sich daher in andere stabilere Elemente um, die kontinuierlich Partikel und Gammastrahlung emittieren, bis Stabilität erreicht ist. Je nach Isotop zerfällt eine bestimmte Menge radioaktiven Materials in Bruchteilen von Sekunden oder dauert Millionen von Jahren.

Geologie

Plutos kalte Oberfläche besteht hauptsächlich aus gefrorenem Stickstoff mit Spuren von Methan und Kohlenmonoxid. Diese beiden letzten Verbindungen sind auf der Oberfläche des Zwergplaneten nicht homogen verteilt.

Die Bilder zeigen helle und dunkle Bereiche sowie Farbabweichungen, was auf die Existenz verschiedener Formationen und das Überwiegen einiger chemischer Verbindungen an bestimmten Stellen hinweist.

Obwohl nur sehr wenig Sonnenlicht die Sonne erreicht, reicht ultraviolette Strahlung aus, um chemische Reaktionen in der dünnen Atmosphäre auszulösen. Die auf diese Weise hergestellten Verbindungen vermischen sich mit dem Regen und Schnee, der auf die Oberfläche fällt, und geben ihm die Farben zwischen Gelb und Rosa, mit denen Pluto von Teleskopen aus gesehen wird.

Fast alles, was über Plutos Geologie bekannt ist, beruht auf Daten, die von der New Horizons-Sonde gesammelt wurden. Dank ihnen wissen Wissenschaftler jetzt, dass die Geologie von Pluto überraschend vielfältig ist:

-Eis Ebenen

-Gletscher

-Montänen von gefrorenem Wasser

-Einige Krater

- Nachweis von Kryovulkanismus, Vulkanen, die Wasser, Ammoniak und Methan speien, im Gegensatz zu terrestrischen Vulkanen, die Lava speien.

Pluto-Satelliten

Pluto hat mehrere natürliche Satelliten, von denen Charon der größte ist.

Eine Zeit lang glaubten Astronomen, dass Pluto viel größer war als es tatsächlich ist, weil Charon so eng und fast kreisförmig umkreist. Deshalb konnten Astronomen sie zunächst nicht unterscheiden.

Abbildung 10. Pluto rechts und sein Hauptsatellit Charon. Quelle: Wikimedia Commons.

1978 entdeckte der Astronom James Christy Charon durch Fotografien. Es ist halb so groß wie Pluto und sein Name stammt auch aus der griechischen Mythologie: Charon war der Fährmann, der Seelen in die Unterwelt, das Königreich Pluto oder den Hades transportierte.

Später, im Jahr 2005, wurden dank des Hubble-Weltraumteleskops die beiden kleinen Monde Hydra und Nix gefunden. Und dann, 2011 und 2012, erschienen Cerberus und Styx, alle mit mythologischen Namen.

Diese Satelliten haben auch kreisförmige Umlaufbahnen um Pluto und können Objekte aus dem Kuipergürtel sein.

Pluto und Charon bilden ein sehr interessantes System, in dem der Massenschwerpunkt oder Massenschwerpunkt außerhalb des größeren Objekts liegt. Ein weiteres außergewöhnliches Beispiel ist das Sun-Jupiter-System.

Beide drehen sich auch synchron miteinander, was bedeutet, dass immer das gleiche Gesicht angezeigt wird. Die Umlaufzeit von Charon beträgt also ungefähr 6,5 Tage, was der von Pluto entspricht. Und dies ist auch die Zeit, die Charon braucht, um eine Umdrehung um seine Achse zu machen.

Abbildung 11. Synchrone Rotation von Pluto und seinem Satelliten Charon. Quelle: Wikimedia Commons. Tomruen / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0).

Viele Astronomen glauben, dass dies gute Gründe sind, das Paar als Doppelplaneten zu betrachten. Solche Doppelsysteme sind in den Objekten des Universums nicht selten, unter den Sternen ist es üblich, binäre Systeme zu finden.

Es wurde sogar vorgeschlagen, dass die Erde und der Mond auch als binärer Planet betrachtet werden.

Ein weiterer interessanter Punkt von Charon ist, dass es flüssiges Wasser enthalten kann, das durch Risse an die Oberfläche gelangt und Geysire bildet, die sofort gefrieren.

Hat Pluto Ringe?

Das ist eine gute Frage, denn Pluto befindet sich immerhin am Rande des Sonnensystems und galt einst als Planet. Und alle äußeren Planeten haben Ringe.

Da Pluto 2 Monde hat, die klein genug mit geringer Schwerkraft sind, können Stöße gegen sie Material anheben und zerstreuen, das sich in der Umlaufbahn des Zwergplaneten ansammelt und Ringe bildet.

Daten aus der New Horizons-Mission der NASA zeigen jedoch, dass Pluto derzeit keine Ringe hat.

Aber Ringsysteme sind zumindest in astronomischer Zeit temporäre Strukturen. Die derzeit verfügbaren Informationen über die Ringsysteme der Riesenplaneten zeigen, dass ihre Bildung relativ neu ist und dass sie, sobald sie sich bilden, verschwinden können und umgekehrt.

Missionen nach Pluto

New Horizons ist die Mission der NASA, Pluto, seine Satelliten und andere Objekte im Kuipergürtel zu erkunden, der Region, die die Sonne in einem Radius zwischen 30 und 55 astronomischen Einheiten umgibt.

Pluto und Charon gehören zu den größten Objekten in dieser Region, in der sich auch andere befinden, wie Kometen und Asteroiden, die sogenannten Nebenkörper des Sonnensystems.

Die schnelle New Horizons-Sonde startete 2006 von Cape Canaveral und erreichte 2015 Pluto. Sie erhielt zahlreiche Bilder, die bisher nicht sichtbare Merkmale des Zwergplaneten und seiner Satelliten zeigten, sowie Magnetfeldmessungen, Spektrometrie und mehr.

New Horizons sendet auch heute noch Informationen und ist jetzt etwa 46 AE von der Erde entfernt, mitten im Kuipergürtel.

2019 untersuchte er das Objekt Arrokoth (Ultima Thule) und es wird erwartet, dass er bald Parallaxenmessungen durchführen und Bilder der Sterne aus einer völlig anderen Perspektive vom Boden aus senden wird, die als Navigationshilfe dienen werden.

New Horizons wird voraussichtlich bis mindestens 2030 weitere Informationen senden.

Verweise

1. Lew, K. 2010. Weltraum: Der Zwergplanet Pluto. Marshall Cavendish.
2. TOPF. Erforschung des Sonnensystems: Pluto, Zwergplanet. Wiederhergestellt von: solarsystem.nasa.gov.
3. Plutos Zuhause. Eine Expedition zur Entdeckung. Wiederhergestellt von: www.plutorules.
4. Powell, M. Die Naked Eye-Planeten am Nachthimmel (und wie man sie identifiziert). Wiederhergestellt von: nakedeyeplanets.com
5. Seeds, M. 2011. Das Sonnensystem. Siebte Ausgabe. Lernen einbinden.
6. Wikipedia. Geologie von Pluto. Wiederhergestellt von: en.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Pluto (Planet). Wiederhergestellt von: es.wikipedia.org.
8. Zahumensky, C. Sie entdecken, dass Pluto Röntgenstrahlen aussendet. Wiederhergestellt von: es.gizmodo.com.