الفلك

إذا كان بلوتو مغلقًا تدريجيًا بشارون ، فهل ما زال دورانه يتباطأ؟

إذا كان بلوتو مغلقًا تدريجيًا بشارون ، فهل ما زال دورانه يتباطأ؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أعلم أن دوران الكوكب أو القمر سوف يتباطأ أو يتسارع حتى يتم قفله تدريجيًا بجسم ، هل يتأثر دوران بلوتو بالشمس أم أنه أجبره شارون على الانغلاق المداري مع شارون؟


اجابة قصيرة. دوران بلوتو يخضع 100٪ لشارون ، أو بشكل أكثر دقة نظام بلوتو شارون. لا علاقة للشمس بدورانها.

نقطة صغيرة للإضافة. يخضع دوران بلوتو إلى حد كبير لمدار بلوتو-شارون. إذا اقترب شارون من بلوتو ، فسوف يزداد دوران بلوتو في المقابل. إذا تحرك شارون بعيدًا ، سينخفض ​​دوران بلوتو. هذه هي الطريقة التي يعمل بها قفل المد والجزر. أجبت على السؤال المتعلق بتغيير المدار ، وليس تغيير الدوران ، ولكن في نظام مغلق مداري ، تتبع فترة الدوران الفترة المدارية.

اجابة طويلة:

أعلم أن دوران الكوكب أو القمر سوف يتباطأ أو يتسارع حتى يتم قفله تدريجيًا بجسم ،

لا يحدث قفل المد والجزر دائمًا. بالنسبة للمدارات البعيدة ، غالبًا ما تكون قوة المد والجزر التي تجعل الانغلاق المد والجزر ضعيفة جدًا وبطيئة جدًا ، وغالبًا ما تتطلب وقتًا أطول من عمر النجم في ذلك النظام الشمسي.

أيضًا ، بالنسبة للمدارات شديدة الانحراف ، فإن قفل المد والجزر الكلاسيكي مستحيل على الرغم من أن المدارات الرنانة مثل عطارد 3: 2 حول الشمس ربما تكون شائعة إلى حد ما. وسوف تهرب العديد من الأقمار من كوكبها أو تصطدم بكوكبها قبل وقت طويل من حدوث الانغلاق المد والجزر المتبادل ، على الرغم من أنه ليس من غير المألوف أن تكون الأقمار نفسها مقفلة تدريجيًا. كما أن الأقمار الصغيرة ليس لديها جاذبية كافية لسحب الجسم الذي يدور حوله في قفل المد والجزر المتبادل.

بالنسبة لقفل المد والجزر المتبادل ، مثل بلوتو شارون ، يجب أن تكون هناك نسبة كتلة محترمة أو ربما تشكيل أولي حيث تكون السرعة المدارية والدوران قريبين جدًا ، لذلك لا يتطلب الأمر الكثير من القوة لتؤدي إلى قفل المد والجزر المتبادل. قمرنا ، الذي تبلغ كتلته 1/81 من كتلة الأرض ، سيؤدي في النهاية إلى انغلاق المد والجزر على الأرض ، لكن التقديرات تشير إلى أن الأمر سيستغرق وقتًا أطول مما ستستغرقه الشمس لتتحول إلى عملاق أحمر لحدوث ذلك ، والمتوقع نتيجة قمرنا هو أنه سوف يصطدم بالأرض قبل أن يكون هناك انسداد متبادل للمد والجزر.

لذا ، فإن قفل المد والجزر المتبادل مثل بلوتو شارون نادر جدًا لأنك تحتاج إلى أن يكون للجسم الأصغر نسبة كبيرة من الكتلة إلى الجسم الأكبر. يعد قفل المد والجزر في اتجاه واحد أمرًا شائعًا جدًا ، لكن سؤالك يعالج الانغلاق المد والجزر المتبادل.

هل يتأثر دوران بلوتو بالشمس أم أنه أجبره شارون على الانغلاق تدريجيًا مع شارون؟

لتقريب سريع ، يمكن تقدير قوة المد والجزر تقريبًا / سيئًا حسب حجم الجسم في السماء مضروبًا في كثافته. هناك عوامل أخرى ، بالطبع ، مثل حجم الجسم الذي يتلقى قوة المد والجزر ، ولكن لتقريب تقريبي ، فإن الحجم في السماء يعطي تقديرًا. على سبيل المثال ، يأخذ كل من الشمس والقمر حوالي 1/2 درجة من القوس عند النظر إليه من سطح الأرض ، لذلك فإن لهما نفس قوى المد والجزر نظرًا لأن لهما نفس الحجم. يتمثل الاختلاف الرئيسي في أن القمر أكثر كثافة بنحو 2.4 مرة من الشمس ، لذا فإن قوة المد والجزر تبلغ 2.4 مرة تقريبًا.

لا يعمل تقريب الحجم المرئي هذا مع المدارات القريبة جدًا من الأرض ، حيث إنه الحجم الذي سيظهر من مركز الأرض ، وليس السطح الذي يجب تطبيقه.

شارون من سطح بلوتو ضخم. يمتد على عدة درجات من القوس ، أكثر من 10 أضعاف حجم القمر الذي يظهر من الأرض. الشمس ، من بلوتو صغيرة الحجم حوالي 1/30 من حجمها من الأرض ، وهي أكبر بحوالي 50٪ فقط من كوكب الزهرة الذي يظهر في السماء في أكبر حجم لها ، أو حوالي دقيقة واحدة من القوس ، ولكن حتى في تلك المسافة الشمس لا يزال ساطعًا بدرجة كافية لإلقاء ظلال مرئية ومن المحتمل أن يؤدي إلى تلف شبكية العين إذا نظرت إليها. سيكون الضوء الأكثر إثارة للإعجاب في السماء من بلوتو ، لكنه لا يزال صغيرًا ، لذا فإن تأثير المد والجزر على بلوتو شارون سيكون صغيرًا جدًا. (أفضل عدم إجراء العمليات الحسابية ، فالرياضيات تميل إلى الوقوع في الأخطاء ولست جيدًا في الرياضيات).

لكن تأثير الشمس على المد والجزر على نظام بلوتو شارون لا يكاد يذكر ، ويمكن حسابه وهو ليس صفريًا ، لكنه صغير جدًا. على مدى فترة طويلة جدًا ، ستستنزف قوة المد والشمس الطاقة من نظام بلوتو-شارون وتقربهم من بعضهم البعض ، ولكن على تلك المسافة ، ربما مليارات السنين. من المرجح أن يواجه بلوتو مصيرًا مختلفًا قبل ذلك بوقت طويل ، مثل الاصطدام بنبتون أو طرده من النظام الشمسي قبل أن يصبح نظام بلوتو-شارون غير مستقر.

سيكون الأمر مختلفًا إذا دار بلوتو-شارون حول عطارد أو مسافة الزهرة (متجاهلًا الذوبان الواضح للجليد والغازات المنبعثة في بيئة أكثر دفئًا). بهذا القرب ، تصبح الشمس لاعباً رئيسياً في مستقبل الأنظمة المغلقة بشكل متبادل ، مما يتسبب على الأرجح في اصطدامها ببعضها البعض ، ولكن على مسافة بلوتو ، لا يوجد أي تأثير فعليًا.


عندما يتم قفل النظام بشكل متبادل مع مدار دائري تقريبًا ، فإنه يكون مستقرًا للغاية. إذا لم يكن هناك قفل للمد والجزر أو منع المد والجزر في اتجاه واحد مثل الأرض والقمر ، فهناك انتفاخ في المد والجزر يقود أو يتبع القمر ويخلق قوة يمكن أن تبطئ أو تسرع الكوكب وتدفع القمر بعيدًا أو تقربه. . مع قفل المد والجزر ، لا يوجد قيادة أو تتبع مع انتفاخ المد والجزر ، وبالتالي فإن المدار يكون أقل عرضة للتغيير. هناك دائمًا بعض التباين المداري وبعض الطاقة المدارية تتحول إلى حرارة نظرًا لعدم وجود مدارات دائرية تمامًا ، لكن قفل المد والجزر المتبادل لا يزال نظامًا مداريًا مستقرًا للغاية مع تغير أقل من معظمه ، طالما لم يكن هناك تغيير إجباري من طرف ثالث ، مثل سحابة الحطام التي تسبب السحب أو إطلاق الغازات أو الدوران بالقرب من جسم ضخم يستنزف الطاقة من المدار المغلق تدريجيًا.

لا توجد مدارات مستقرة إلى الأبد ، وبالنظر إلى جميع العوامل ، فإن بلوتو وشارون قريبان بدرجة كافية بحيث يتبادلان بعض الغلاف الجوي ، ومع زيادة سطوع الشمس بمرور الوقت ، من المحتمل أن يزداد هذا التبادل ، ومن المحتمل أن كلاهما يفقد الكتلة ببطء بمرور الوقت بسبب الرياح الشمسية. أعتقد أن هذا الفقد التدريجي للكتلة سيؤدي إلى توسع المدار ، لكن ببطء شديد. مع عدم فقدان الغاز بفعل الرياح الشمسية ، يجب أن يتقلص مدار بلوتو-شارون ببطء شديد بسبب قوى المد والجزر من الشمس وبعض الطاقة المدارية التي يتم تحويلها إلى حرارة ، لكن كلا هذين التأثيرين بطيئان للغاية. يعتبر قفل المد والجزر المتبادل في معظم الأحيان نظامًا مستقرًا للغاية.

آمل أن هذا لم يكن طويلاً ، ولكن هذا هو جوهر الأمر. ربما يمكن تحسين إجابتي ببعض الرياضيات وبعض المراجع المرتبطة ، لكن هذا سيجعلها أطول.


تفاصيل نظام بلوتو شارون معقدة ، لذا سأجيب بشكل عام في الوقت الحالي. يمكن أن يكون جسم واحد يدور حول الشمس مقفلًا تدريجيًا مع الشمس إذا كانت فترة دورانه (يومه) تساوي الفترة المدارية (عامها).

القمر مقفل مدّياً على الأرض لأن فترة دورة واحدة للقمر حول الأرض تستغرق نفس مقدار الوقت الذي تستغرقه دورة واحدة للقمر حول محوره. (لاحظ أن الأرض ليست مغلقة تدريجيًا مع القمر. يوم أرضي واحد لا يتوافق مع مدار قمري واحد.)

يعتبر نظام الكوكب الثنائي (القزم) (مثل بلوتو وشارون) مغلقًا تدريجيًا إذا كانت الفترات المدارية الخاصة بهما حول مركز الثقل المشترك للكتلة تساوي فترات دوران كل منهما ، وكل هذه الفترات ، لكلا الجسمين ، متساوية مع بعضها البعض.

لقد سألت تحديدًا عن تأثيرات المد والجزر للشمس على بلوتو. لسوء الحظ ، تعتمد الإجابة الكاملة على المعلمات المدارية لمدارات شارون وبلوتو حول مركز الكتلة.

سأفترض أن مداري بلوتو وشارون يكونان بحيث أن مستواهما المداري حول مركز الباريزن ليس عموديًا على متجه شعاعي مرسوم من الشمس إلى مركز الكتلة للكتلة من أجل التفسير التالي. (على سبيل المثال ، يكون جسم واحد أقرب قليلاً إلى الشمس في لحظة معينة بنفس الطريقة التي يقترب بها القمر من الشمس بينما يدور حول الأرض).

مع هذا الافتراض ، يجب أن تبطئ تأثيرات المد والجزر من الشمس دوران نظام بلوتو شارون حول مركز الباري سنتر (يجب أن تنخفض الفترة المدارية لكل جسم حول مركز الكتلة مع مرور الوقت). قد يحدث هذا التباطؤ لأن الجانب الداخلي شعاعيًا (نحو الشمس) من الجسم الأقرب سيكون له قوة جاذبية أكبر عليه من الجانب الأبعد من ذلك الجسم. وهكذا ، فإن جاذبية الشمس ستحاول إبطاء فترة دوران ذلك الجسم (بالمقابل: زيادة طول "يوم" ذلك الجسم). هذه العملية التي أصفها هي نفس العملية التي تسببت في انغلاق القمر على الأرض.

يقدم نظام بلوتو شارون تعقيدات لهذا التفسير بسبب البارامترات المدارية شديدة الانحدار وغير النمطية لنظام بلوتو شارون [الأجسام البلوتونية الأخرى] ، والكتل المتغيرة لأجسام النظام ، والمسافة القصوى للنظام من الشمس. المسافة المدارية الكبيرة للنظام من الشمس تعني أن تأثيرات المد والجزر على بلوتو وشارون تكون خفيفة في أقوى حالاتها. وبالتالي ، فإن التغييرات القابلة للقياس بسبب تأثيرات المد والجزر هي شبه مستحيلة للقياس على المقاييس الزمنية البشرية.


لماذا يختلف بلوتو وشارون؟

"كما أن الشيواوا لا يزال كلبًا ، فإن أقزام الجليد هذه لا تزال أجسامًا كوكبية. يصبح غير لائق هو المتوسط. الأجسام الشبيهة بلوتو هي أكثر نموذجية في نظامنا الشمسي من الكواكب القريبة التي عرفناها لأول مرة ". -آلان ستيرن

استغرقت الرحلة أكثر من تسع سنوات وثلاثة مليارات ميل (

خمسة مليارات كيلومتر) ، ولكن نيو هورايزونز قطعت طريقها إلى بلوتو ، وأعطتنا أول نظرة عن قرب على العوالم الخارجية لنظامنا الشمسي. لقد تعلمنا بعض الحقائق المذهلة عن النظام البلوتوني من الأرض:

  • وجود غلاف جوي حول بلوتو يتكون من النيتروجين وأول أكسيد الكربون والميثان ،
  • وجود شارون ، وهو قمر عملاق قريب من المدار ، وأربعة أقمار خارجية أخرى ، Styx ، Nix ، Kerberos و Hydra ،
  • وحقيقة أن بلوتو له لون ضارب إلى الحمرة ، ولكنه إلى حد ما على الجانب المرتفع للانعكاس.

بالطبع ، أصبح كل ذلك أكثر إثارة للاهتمام عندما وصلنا أخيرًا وصلفي بلوتو!

كلما اقتربنا أكثر ، وجدنا عددًا من الأشياء التي توقعناها كثيرًا: بلوتو محمر ومفصل مع ميزات سطح مثيرة ومتغيرة. وجدنا أيضًا شارون ، مغلقًا مدًا على بلوتو ، حيث يواجه نفس وجه شارون وبلوتو دائمًا بعضهما البعض. لكن الصدمة كانت الاختلافات بين العالمين.

بينما كان بلوتو جليديًا وجبليًا و الجديد، مع وجود الكثير من المناطق الكبيرة الخالية من الحفر ، ظهر شارون صخريًا ومسطحًا ولونه رمادي باهت. كانت تحتوي على بقعة حمراء غامقة غامضة في منطقتها القطبية ، والتي نعرف الآن أنها ليست بسبب الحديد ولكن بسبب الثولين ، وهي فئة من المركبات التي تتشكل في النظام الشمسي الخارجي بسبب ضوء الشمس الساطع على جزيئات مثل الميثان. وبينما أظهرت تضاريس بلوتو تنوعًا هائلاً ، مثل الجبال الجليدية المرتفعة مثل الصخور ، المغطاة بثلج الميثان ، وتطفو فوق طائرات متنوعة مكونة من جليد النيتروجين ، تبدو شارون - تمامًا مثل القمر أو عطارد - متشابهة إلى حد كبير في كل مكان.

بلوتو أكثر انعكاسًا من شارون شارون وهو أغمق بكثير من بلوتو. لشارون حفر بشكل موحد في كل مكان يوجد في بلوتو مناطق خالية تمامًا من الحفر الأكبر من أ مليون كيلومترات مربعة في المنطقة. (المكان الوحيد في المجموعة الشمسية مع أكثر مساحة السطح الخالية من الفوهات هي قمر المشتري Io ، والذي يظهر باستمرار بواسطة الحمم البركانية.) بلوتو هو عالم مغطى بالمواد المتطايرة ، أو المركبات الكيميائية التي تتسامي (مثل الغليان ، ولكنها تنتقل مباشرة من الحالة الصلبة إلى الغازية) في ضوء الشمس ، ترتفع إلى الغلاف الجوي العلوي ، بارد ، مكثف ، وعاجل. تؤدي الكثافات والخصائص المختلفة لمكونات السطح الرئيسية - الماء والميثان وأول أكسيد الكربون والنيتروجين - إلى سطح متغير باستمرار. تحدث أحداث الظهور ، ترتفع الجبال وتنهار ، وتتشكل الشقوق. انها لا شيئ مثل Charon ، الذي يبدو أنه خالي من كل هذه المكونات المتطايرة.

جاءت الملاحظة الأكثر دلالة حول الاختلافات غير العادية بين هذين العالمين من مناورة مذهلة تم التخطيط لها وتنفيذها بشكل لا تشوبه شائبة: سلكت نيو هورايزونز ، عند تحليقها بواسطة بلوتو وشارون ، مسارًا وضعها في مخروط الظل لكل من هذه العوالم: أولا بلوتو ، ثم شارون. عندما تطير في ظل العالم ، تراه فيه كسوف. يتم حجب الشمس تمامًا ، وبالتالي فإن الضوء الوحيد الذي تراه هو الضوء الذي ينكسر عبر الغلاف الجوي للعالم ، وينحني باتجاه عينيك. إذن ماذا رأينا لكل من هؤلاء؟

كان بلوتو مذهلاً. كما تظهر هذه الصورة ذات الألوان الحقيقية تقريبًا ، فإن الغلاف الجوي لبلوتو أزرق ، يشبه إلى حد كبير غلاف الأرض. تمكنا من قياس طبقاته المختلفة ، وتحديد تكوينها ومداها ، وملف تعريف درجة حرارتها ، ومعرفة كيفية فصل العناصر المختلفة في الغلاف الجوي السفلي والوسطى والعلوي. الغلاف الجوي مرتبط بإحكام شديد ، كنا نتوقع جوًا أكثر مرونة كان يهرب بمعدل معين ، لكن المعدل المرصود أقل من 1٪ مما توقعنا. وعلى الرغم من أن الضغط الجوي ليس سوى جزء صغير من نسبة مئوية من الغلاف الجوي للأرض ، إلا أن بلوتو لديه نظام غني من الطقس الذي (لحسن الحظ) يجب علينا فحصه بالتفصيل لفترة قصيرة على الأقل.

والأكثر إثارة للإعجاب ، أن "الحلقة" حول الكوكب تأتي من أشعة الشمس المنكسرة ، والتي تنحني بفعل الغلاف الجوي لتلتقي بكاميرا المركبة الفضائية. لكن ليس لدينا صورة من الممر خلف شارون على الإطلاق. ليس لأن نيو هورايزونز لم تكن تأخذ البيانات ، فقد كان الأمر كذلك. لا توجد صورة تظهر لك بسبب لم يكن هناك ضوء وفقًا لقدرة المركبة الفضائية ، لم تتمكن من اكتشاف أي أثر للغلاف الجوي حول شارون. أقل من واحد-واحد مليار من الغلاف الجوي للأرض وما لا يقل عن 10000 مرة متناثر مثل بلوتو ، فإن تشارون هو عالم خال تمامًا من الهواء ، بأفضل ما يمكننا قوله.

السؤال الكبير بالطبع هو لماذا. لم يتوقع أحد أن يكون هذان العالمان مختلفين تمامًا على الإطلاق! يبدو أن بلوتو ، من كثافته ، حوالي 30٪ جليد و 70٪ صخور. قد تتوقع أن يكون Charon أكثر قتامة وأكثر حفرًا إذا كانت خالية من الجليد وصخور 100٪ ، مثل عوالم النظام الشمسي الداخلية التي تشبهها بشكل أكبر. لكن لشارون كثافة أقل بكثير: إنها في الواقع جليد بنسبة 100٪ تقريبًا. فلماذا يختلف لون شارون؟ لماذا هو غني بالفوهات في كل مكان؟ ولماذا يختلف كثيرًا عن بلوتو؟ على الرغم من أننا لم نكن نعلم أن هذه الأسئلة كانت بحاجة إلى طرحها قبل شهر تموز (يوليو) ، إلا أن مجموعة الصور نفسها التي التقطناها لهذين التوأمين الشقيقين تدل على الإجابة.

كما ترى أعلاه ، من بين سهول بلوتو الخالية من الحفر توجد مناطق بها حفر فيهم. ما يُفترض أن يحدث هنا هو التسامي ، حيث ينتقل جليد النيتروجين الصلب إلى الطور الغازي ، تاركًا فقط المواد غير المتطايرة الموجودة تحته. ما قد تلاحظه هو أن ملف قيعان من هذه الحفر تبدو أغمق من بقية سطح بلوتو. ليس لدينا الدليل القاطع (حتى الآن) ، ولكن من المحتمل جدًا أن ما يوجد تحت هذه الجليد يبدو في الواقع كثيرا مثل ما نراه على سطح شارون. بعبارة أخرى ، نتوقع أن كوكب بلوتو يفعل تبدو إلى حد كبير مثل شارون ، ولكن فقط إذا أردنا تجريد كل الجليد المتطاير الذي يغطي السطح الخارجي. تحت سطح بلوتوني ، يوجد عالم شبيه بشارون.

إذن ما الذي حدث لجميع المواد المتطايرة التي كان لدى شارون بالتأكيد في مرحلة ما؟ كما ترى ، إذا كان بلوتو 30٪ جليد / 70٪ صخور ، لكن شارون عبارة عن جليد بنسبة 100٪ ، فهذا يعني أنهم لا يمكن تشكلت معا! يجب أن يكون لهما أصول مختلفة ، وبالتالي يجب أن يتحدوا ليشكلوا زوجًا ثنائيًا فيما بعد. ولكن عندما تحصل على عالمين يكونان هذا قريب معًا ، يمكن للمادة الأكثر كثافة ، ذات الكتلة الأكثر تركيزًا ، أن تجرد من المادة الأخرى أكثر المواد ثباتًا. في حالة Charon الأقل كثافة والأقل كتلة ، من المحتمل أن يعني ذلك أنه كان يحتوي على نفس المواد المتطايرة - مثل النيتروجين والميثان - وهذا سرقهم بلوتو!

إذا لم يعثر تشارون وبلوتو على أحدهما الآخر ، فمن المحتمل جدًا أن شارون لا يزال يمتلك تلك المواد المتطايرة ، وسيكون ساطعًا وعاكسًا مثل بلوتو. هذا يعني أيضا أن عظم من المحتمل أن تبدو الأجسام الكبيرة الموجودة في حزام كويبر مثل بلوتو أكثر مما تبدو مثل شارون. لفترة طويلة - ما يقرب من 50 عامًا - كنا نظن أن بلوتو ربما كان وحيدًا في الروافد الخارجية للنظام الشمسي. الآن ، نحن نعلم أنه ليس فقط أكبر جسد في حزام مليء بملايين الأشياء وعشرات إلى مئات من الأشياء الكبيرة ، ولكن هذا هو السبب في أن شارون ، حرفياً ، لا يرتدي ملابس.

استند هذا المقال جزئيًا إلى المعلومات التي تم الحصول عليها خلال الاجتماع 227 للجمعية الفلكية الأمريكية ، وقد يكون بعضها غير منشور.


عوالم الخلق: بلوتو - الجزء الأول

عندما تم اكتشاف بلوتو في عام 1930 ، تم قبوله على الفور باعتباره الكوكب التاسع. بعد ستة وسبعين عامًا ، قرر الاتحاد الفلكي الدولي أنه لا ينبغي اعتبار بلوتو كوكبًا بعد الآن ، وأعاد تصنيفه على أنه "كوكب قزم". [1] ما الذي دفع لإعادة التصنيف؟ وكيف يتم تعريف الكوكب بالضبط؟ بغض النظر عن كيفية اختيارنا لتصنيفه ، فإن بلوتو هو إبداع رائع ولا يتناسب مع الرواية العلمانية. يعد اكتشاف هذا الكوكب القزم والبحث المبكر عنه جزءًا رائعًا من التاريخ.

كان اكتشاف نبتون انتصارًا للفيزياء النيوتونية. تنبأ Le Verrier و Adams بنجاح بموقع الكوكب الذي لم يتم اكتشافه بعد بسبب قوة جاذبيته الطفيفة على أورانوس. بحلول أواخر القرن التاسع عشر ، اشتبه بعض علماء الفلك في أن نبتون لم يكن كافيًا لتفسير حركة أورانوس بشكل كامل. افترضوا أن هناك كوكبًا آخر في النظام الشمسي الخارجي.

بدأ البحث عن هذا "الكوكب X" الافتراضي بشكل جدي في عام 1906 ، بقيادة بيرسيفال لويل. أسس لويل مرصدًا في فلاغستاف أريزونا في عام 1894 ، وكان في مرصد لويل الذي سيُكتشف بلوتو. لكن البحث استغرق سنوات عديدة. في هذا الوقت من التاريخ ، حلت الأفلام الفوتوغرافية محل الرسومات التخطيطية اليدوية. أدى هذا إلى تحسين دقة مخططات النجوم بشكل كبير. كما سمح لعلماء الفلك بمواصلة بحثهم خلال النهار ، وتحليل الصور التي تم التقاطها في الليل.

حاول لويل حساب موقع الكوكب X تمامًا كما توقع Le Verrier و Adams موقع Neptune قبل تأكيده بالملاحظة. لسوء الحظ ، فإن الموقف الذي تنبأ به لويل لم يكشف عن كوكب. وسع لويل بحثه الذي استمر حتى وفاته عام 1916.

هذه هي الصور التي اكتشف فيها بلوتو. التقطت الصورة اليسرى في 23 يناير 1930. التقطت الصورة على اليمين في 29 يناير 1930. منذ تحرك بلوتو ، تغير موقعه بين هاتين الصورتين.

في عام 1929 ، استأنف كلايد تومبو البحث عن الكوكب X. إذا كان هناك عالم آخر خارج نبتون ، فمن الواضح أنه كان صغيرًا وخافتًا - لا يمكن تمييزه عن نجوم الخلفية. الطريقة الوحيدة للعثور على مثل هذا الشيء كانت بحركته. تبقى النجوم ثابتة بالنسبة لبعضها البعض ، لكن الكواكب تدور حول الشمس. لذلك ، من خلال مقارنة صورتين لقسم من سماء الليل تم التقاطهما في تاريخين مختلفين ، يمكن اكتشاف كوكب لأنه سيظهر في موضع مختلف بالنسبة للنجوم الخلفية. لكن الصورة النموذجية قد تحتوي على آلاف النجوم. التعرف على الشخص الذي تحرك قد يكون صعبًا. في الواقع ، الصورتان أعلاه هي الصور الفعلية التي اكتشف فيها بلوتو. هل يمكنك اكتشاف أي "نجم" تحرك؟

لذلك ، استخدم Tombaugh جهازًا لتسهيل هذه المهمة: مقارنة وميض. يسمح هذا الجهاز للمراقب بالتبديل السريع بين صورتين لنفس القسم من السماء تم التقاطهما في تواريخ مختلفة. يمتلك الدماغ البشري قدرة ملحوظة على اكتشاف التغيير المفاجئ. وهكذا ، من خلال التبديل السريع بين الصورتين ، يمكننا بسهولة اكتشاف النقطة الواحدة التي يبدو أنها تقفز ذهابًا وإيابًا. تنقلب الصورة المتحركة أدناه بين الصورتين أعلاه اللتين اكتشف فيهما بلوتو. بلوتو هو النقطة الخفيفة الخافتة التي تقفز من اليسار إلى اليمين بالقرب من مركز الإطار. هذا هو في الأساس ما رآه تومبو عندما اكتشف بلوتو في عام 1930.

تنتقل هذه الرسوم المتحركة بسرعة بين صورة تم التقاطها في 23 يناير 1930 ، مع واحدة تم التقاطها في 29 يناير. يبدو أن بلوتو يقفز من اليسار إلى اليمين بين الصورتين. إنه بالقرب من المركز. اضغط على الصورة لتمييز بلوتو.

انتشرت أخبار هذا الاكتشاف بسرعة في جميع أنحاء العالم وبدأت الاقتراحات حول تسمية العالم الجديد تتدفق. ومن المثير للاهتمام ، أن اسم "بلوتو" اقترحته فتاة في المدرسة تبلغ من العمر 11 عامًا تدعى Venetia Burney. [2] كان لديها اهتمام بالأساطير الكلاسيكية ، وكان بلوتو هو اسم إله العالم السفلي. لقد كان اسمًا مناسبًا لعالم مظلم بعيد جدًا عن الشمس. وافق أعضاء مرصد لويل بالإجماع على الاسم ، الذي أصبح رسميًا في 1 مايو 1930. كما يكرم اسم بلوتو بشكل غير مباشر بيرسيفال لويل ، حيث تطابق الحرفان الأوليان له الأحرف الأولى من اسمه.

مدار غير عادي

يدور بلوتو حول الشمس على مسافة متوسطة تبلغ 3.6 مليار ميل. هذا هو 39 مرة أبعد من مدارات الأرض ، وأبعد من أي من الكواكب الأخرى. ستظهر الشمس أكثر خفوتًا بمقدار 1560 مرة مما تبدو عليه على الأرض. على هذه المسافة ، يستغرق بلوتو 248 عامًا للدوران حول الشمس. لذلك ، لم تقم حتى بمدار واحد منذ اكتشافها ، ولن تفعل ذلك حتى عام 2178. لقد دارت حول الشمس 24 مرة فقط منذ إنشائها.

يختلف مدار بلوتو عن الكواكب الثمانية الكلاسيكية من ناحيتين. أولاً ، لديها ميل مرتفع إلى حد ما. تدور الكواكب الثمانية في نفس المستوى تقريبًا: مسير الشمس. لكن مدار بلوتو يميل بمقدار 17 درجة بالنسبة لمسير الشمس.

يُظهر منظر الحافة هذا للنظام الشمسي مدارات الكواكب الثمانية باللون الأزرق ، مع مدار بلوتو & # 8217s باللون الأحمر.

ثانيًا ، مدار بلوتو له انحراف أعلى بكثير. يشير الانحراف إلى "سحق" القطع الناقص. معظم الكواكب لها انحراف مركزي قريب من الصفر ، مما يعني أن مدارها دائري تقريبًا. لا يمكن أن يتجاوز المدار المغلق الانحراف اللامركزي لـ 1. إن انحراف بلوتو هو 0.2488. للمقارنة ، الانحراف اللامركزي لمدار الأرض هو 0.017 فقط.

الانحراف الشديد لمدار بلوتو يجعله أقرب إلى الشمس (الحضيض الشمسي) على مسافة 2.76 مليار ميل ، وأبعد نقطة (الأوج) هي 4.58 مليار ميل. تذكر أن نبتون يدور على مسافة 2.79 مليار ميل. لذلك ، عندما يكون بلوتو بالقرب من الحضيض الشمسي ، فهو في الواقع أقرب إلى الشمس من نبتون. كان هذا هو الحال من 1979 إلى 1999.

هل يمكن أن يصطدم بلوتو بنبتون؟ بعد كل شيء ، تُظهر المناظر العلوية للنظام الشمسي نقطتين حيث يبدو أن مدار بلوتو يعبر مدار نبتون. لكن الاصطدام (أو حتى التمريرة القريبة) لا يمكن أن يحدث أبدًا لسببين. أولاً ، لا يتقاطع المداران في الواقع لأنهما في مستويين مختلفين. تحجب الرؤية العلوية حقيقة أن مدار بلوتو مائل إلى حد كبير بالنسبة إلى مدار نبتون ، وأن نقاط التقاطع الظاهرة مفصولة رأسيًا بملايين الأميال.

اللوحة اليسرى: يُظهر هذا المنظر العلوي للنظام الشمسي أن بلوتو يكون أحيانًا أقرب إلى الشمس من نبتون. اللوحة اليمنى: يُظهر عرض المنظور هذا أن مدار بلوتو & # 8217s لا يتقاطع فعليًا مع مدار نبتون & # 8217.

ثانيًا ، يقع بلوتو في صدى مداري 2: 3 مع نبتون. أي أن بلوتو يدور حول الشمس مرتين في الوقت الذي يستغرقه نبتون للدوران ثلاث مرات. وبالتالي ، عندما يكون بلوتو في الحضيض الشمسي ، يمكن أن يكون نبتون في واحد فقط من موقعين محتملين على طول مداره. الطبيعة المتزامنة لمداراتها مستقرة للغاية وتضمن عدم اقتراب نبتون بشكل خطير من بلوتو.

إنه عالم صغير بعد كل شيء

يمكن اكتشاف بلوتو في تلسكوب الفناء الخلفي تحت سماء مظلمة للغاية ، لكنه يمثل تحديًا. ما لم تكن لديك رؤية استثنائية ، يلزم وجود تلسكوب بحجم 10 بوصات أو أكبر. وسوف يتعذر تمييز بلوتو عن نجم. الطريقة الوحيدة لمعرفة أنك تنظر إلى بلوتو وليس نجمًا هي مقارنة العرض بمخططات النجوم للمنطقة والبحث عن النقطة المضيئة التي لا تنتمي. في الواقع ، حتى أكبر التلسكوبات الأرضية في القرن العشرين لم تتمكن من اكتشاف أي حجم كبير لبلوتو. كانت كتلته غير معروفة أيضًا. الشيء الوحيد الذي عرفه علماء الفلك على وجه اليقين هو أن بلوتو صغير جدًا - أصغر بكثير من أي من الكواكب الخارجية الأخرى.

في البداية افترض العديد من علماء الفلك أن بلوتو قد تكون ضخمة مثل الأرض. لكن هذا التقدير كان مبالغًا فيه إلى حد كبير ، وربما كان مدفوعًا إلى حد كبير بافتراض أن لويل كان محقًا في تقييمه لخطورة بلوتو التي تؤثر على مدار أورانوس. أظهرت التقديرات اللاحقة أن بلوتو كان أصغر من الأرض. أعطى تقدير في عام 1950 باستخدام تلسكوب 200 بوصة في جبل بالومار قطرًا يبلغ 3700 ميل ، وهو أصغر من المريخ. لكن حتى هذا التقدير كان مبالغًا فيه.

مقارنة الحجم بين الأرض والقمر وبلوتو وأكبر أقماره شارون

في الواقع ، يبلغ قطر بلوتو 1476.8 ميلاً فقط ، أي حوالي ثلثي حجم قمر الأرض ، وأقل من نصف حجم كوكب عطارد. طبيعتها الضئيلة بلا شك جزء سبب إعادة تصنيفها في عام 2006. سمح اكتشاف تشارون ، أكبر أقمار بلوتو في عام 1978 ، للفلكيين بتحديد كتلة بلوتو بدقة شديدة. كتلة بلوتو 0.2٪ فقط من كتلة الأرض! هذه الكتلة المنخفضة تعني أن جاذبية بلوتو الضئيلة لا يمكن أن يكون لها أي تأثير جوهري على مدار أورانوس. يبدو الآن أن التناقضات في مدار أورانوس التي تم الإبلاغ عنها في أوائل القرن العشرين كانت بسبب تقدير غير صحيح لكتلة نبتون. عندما يتم استخدام الكتلة الصحيحة لنبتون ، فإن مدار أورانوس المرصود يطابق التوقعات. تبين أن اكتشاف بلوتو في منطقة من السماء ليست بعيدة كل البعد عن تنبؤات لويل كان مجرد مصادفة.

الأقمار وتفاصيل السطح

جزء من السبب في أن التقديرات المبكرة لبلوتو كانت كبيرة جدًا هو أن بلوتو يدور حول قمر نصف حجمه - شارون. يأتي اسم شارون من الروح الأسطورية اليونانية / الرومانية التي ترافق الأرواح عبر نهر Styx إلى العالم السفلي. لذا فهو الرفيق المناسب لبلوتو. اكتشف هذا القمر في عام 1978 من قبل جيمس كريستي. [6]

هناك حد عملي للتكبير على التلسكوبات الأرضية بسبب الاضطرابات الجوية. لذا ، فإن التكبير على بلوتو يظهر فقط ضبابية أكبر ، ولا يوجد قرص مميز. لكن كريستي لاحظت أن بعض صور بلوتو التي تعود إلى عام 1965 تظهر "نتوءًا" في هذا التمويه. كان لهذا النتوء فترة منتظمة جدًا من 6 أيام و 9 ساعات و 17 دقيقة. لذا استنتج كريستي أن هذا كان قمرًا يدور حول القمر. تم إثبات هذا بما لا يدع مجالاً للشك في أواخر الثمانينيات عندما بدأ شارون وبلوتو فترة من الخسوف المتبادل ، كما هو موضح أدناه.

الصور الاستكشافية لشارون. يظهر شارون على شكل & # 8220bump & # 8221 على بلوتو في الصورة اليسرى. لكن على الصورة الصحيحة ، التي تم التقاطها في وقت مختلف ، فهي غير مرئية لأنها خرجت عن الأنظار.

مثل جميع الأقمار الكبيرة ، يتم قفل شارون تدريجيًا حيث يتطابق دورانه مع الفترة المدارية الخاصة به ، وبالتالي فإنه يحافظ على نفس الجانب متجهًا نحو بلوتو في جميع الأوقات. ولكن على عكس أي من الكواكب الكلاسيكية ، فإن بلوتو مغلق أيضًا مع شارون. وهذا يعني أن دوران بلوتو هو أيضًا 6 أيام ، و 9 ساعات ، و 17 دقيقة ، ويحافظ على نفس نصف الكرة الأرضية في شارون في جميع الأوقات. علاوة على ذلك ، يبلغ حجم شارون نصف حجم بلوتو ، و 12 بالمائة من كتلته. لذلك فإنه يمارس قوة جاذبية كبيرة على بلوتو. لهذا السبب ، يدور كل من بلوتو وشارون حول بعضهما البعض - حول مركز كتلتهما المشترك. هذا صحيح من الناحية الفنية لجميع أنظمة الكواكب القمرية. ومع ذلك ، بالنسبة لجميع أنظمة الكواكب الأخرى ، يقع مركز الكتلة داخل الكوكب. لذلك الكوكب يتحرك بشكل طفيف فقط. لكن ليس بلوتو. يدور بلوتو وشارون بشكل ملحوظ حول بعضهما البعض.

يدور بلوتو وشارون حول مركز كتلتهما المشترك. يتم قفل كل منهما تدريجيًا مع الآخر.

يبلغ قطر شارون 753 ميلاً ، مما يجعله أكبر أقمار بلوتو. لما يقرب من ثلاثين عامًا ، كان القمر الوحيد المعروف لبلوتو. في عام 2005 ، اكتشف تلسكوب هابل الفضائي اثنين آخرين: نيكس وهيدرا. إنها صغيرة - يزيد عرضها قليلاً عن 20 ميلاً. اكتشف هابل قمرين إضافيين: Kerberos و Styx في 2011 و 2012 على التوالي ، وهما أصغر حتى من ذلك. جميع أقمار بلوتو منتظمة وتدور في مستوى خط الاستواء وفي نفس الاتجاه الذي يدور فيه بلوتو.

بلوتو ومدارات أقماره الخمسة

مثل أورانوس ، يدور بلوتو على جانبه. لها ميل محوري شديد: 123 درجة بالنسبة لمحور مدارها (بقاعدة اليد اليمنى). [7] نظرًا لأن أقماره تدور حول خط الاستواء ، فإنها تدور أيضًا في جانبها. بينما يدور بلوتو حول الشمس ، يظل محور دورانه موجهًا في نفس الاتجاه. لكن من موقعنا ، نرى بلوتو من وجهات نظر مختلفة. في كل مدار من مدار كوكب بلوتو ، نرى نظام بلوتو من جانبه مرتين. هذا مشابه لكيفية ظهور زحل على الحافة كل 15 عامًا ، باستثناء أن الفترة المدارية لبلوتو أطول بكثير. عندما يحدث هذا ، تعبر أقمار بلوتو مباشرة أمام بلوتو أو خلفه أثناء دورانها. كان هذا هو الوضع من عام 1985 إلى عام 1990. ولن يحدث هذا مرة أخرى حتى أوائل القرن الثاني والعشرين.

تمكن علماء الفلك من استخدام هذين الكسوفين المتبادلين لبلوتو وشارون لتحديد حجم كل منهما بدقة أكبر. على الرغم من أن التلسكوبات الأرضية لا يمكنها التمييز بوضوح بين شارون وبلوتو ، إلا أنها تستطيع قياس الضوء الكلي من كليهما. وعندما يعبر شارون مباشرة أمام بلوتو من وجهة نظرنا ، فإنه يحجب بعض الضوء من بلوتو. يمكن اكتشاف هذا الانخفاض في إجمالي الضوء بسهولة في التلسكوبات الأرضية. ينتج عن تحليل منحنيات الضوء هذه حجم كلا العالمين ، بل ويسمح لعلماء الفلك بإنشاء خريطة تقريبية للغاية لميزات السطح على جانب واحد من كل عالم.

في التسعينيات ، قدم تلسكوب هابل الفضائي صورًا لبلوتو كانت أكثر وضوحًا من أي شيء تم الحصول عليه سابقًا من التلسكوبات الأرضية. ولكن حتى في هذه الصور ، يكون بلوتو صغيرًا ولا يوجد سوى تلميح غامض لتفاصيل السطح. كانت هذه أفضل الصور المتوفرة لبلوتو في ذلك الوقت. لكنها باهتة مقارنة بالصور المجيدة لجميع الكواكب الأخرى التي قدمتها بعثات تحليق المركبات الفضائية. لكن لم تحلق أي مركبة فضائية بعد بلوتو. سمحت محاذاة الكواكب لـ Voyager 2 بزيارة كوكب المشتري وزحل وأورانوس ونبتون. لكن بلوتو لم يتماشى مع هذا القوس الكبير. وعلى الرغم من أنه كان من الممكن توجيه فوييجر 1 لاعتراض بلوتو بعد تحليقها فوق زحل ، إلا أن التحليق فوق قمر زحل تيتان كان يعتبر أولوية أعلى. لذا فإن اختيار زيارة تيتان لم يسمح بأي احتمال لتحليق فوييجر 1 فوق بلوتو. على الرغم من اقتراح بعثات مختلفة إلى بلوتو في الثمانينيات والتسعينيات ، لم تحصل أي منها على موافقة الميزانية. يجب أن تنتظر زيارة مركبة فضائية لبلوتو حتى القرن الحادي والعشرين.

كانت صور هابل لبلوتو أعلى جودة متاحة قبل مواجهة نيو هورايزونز في عام 2015.

Pluto currently has a very thin nitrogen atmosphere, with smaller quantities of methane and carbon monoxide. The qualifier “currently” is necessary because Pluto only has an atmosphere sometimes. The extremely elliptical orbit of Pluto brings it close enough to the sun for nitrogen to exist in a gaseous state. Pluto therefore has a tenuous atmosphere for several decades surrounding its perihelion passage. However, as Pluto moves away from the sun, dropping temperatures cause its atmosphere to freeze to the surface. One of the motivations for sending a spacecraft to Pluto as soon as possible was to explore the planet while it still has an atmosphere. If we missed that window, we would have to wait nearly 200 years for another opportunity.

Fortunately, the New Horizons mission was approved and funded in the first decade of the 21 st century. Launched in 2006, the unmanned spacecraft took nine years to reach Pluto. And it was well worth the wait. The images and data collected by New Horizons were spectacular confirmations of biblical creation. More to come.

[2] Venetia passed away on April 30, 2009 at the age of 90. So she lived to see Pluto reclassified as a dwarf planet, as well as the 2006 launch of New Horizons – the unmanned spacecraft to visit Pluto.

[3] 1930 was also the year that Walt Disney decided that Mickey Mouse should have a canine companion. When the time came to name the dog, the name Pluto was chosen – apparently in honor of the newly discovered world. The animated dog made his first appearance in “the Chain Gang” in September, 1930.

[4] The orbital period of a moon depends only upon the average distance from its planet (or dwarf planet) and the mass of the planet (or dwarf planet). Hence, by measuring the period of Charon, and measuring its distance from Pluto, the mass of Pluto can be computed using Newton’s version of Kepler’s third law.

[5] The Greek/Roman Charon is pronounced with a hard ‘k’ sound. Consequently, most astronomers pronounce the name this way. The exceptions are those at NASA/JPL who are on the New Horizons team, along with Charon’s discoverer James Christy. They usually prefer the softer pronunciation as in “Sharon.”

[6] James Christy wanted to name this moon of Pluto after his wife Charlene who went by the nickname “Char.” Christy added the “on” as is common in particle physics (electron, proton, positron, etc.) as if this were Char’s moon. Normally, planets and moons are not allowed to be named after living persons, as established by the early attempts to do so with Uranus and Neptune. But when Christy learned that Charon is also the name of a mythological figure, he was able to get around this rule by emphasizing the name’s mythological origin.

[7] By the right-hand rule, Pluto’s north pole points below the plane of the solar system, and the planet rotates prograde. Alternatively, we could take the other pole, the one pointing above the plane of the solar system, as the north pole. By this latter convention, Pluto is tilted only 57 degrees, but rotates retrograde.


Occurrence

Moons

Most significant moons in the Solar System are tidally locked with their primaries, since they orbit very closely and tidal force increases rapidly (as a cubic) with decreasing distance. Notable exceptions are the irregular outer satellites of the gas giant planets, which orbit much farther away than the large well-known moons.

يعتبر بلوتو وشارون مثالاً صارخًا على قفل المد والجزر. شارون هو قمر كبير نسبيًا بالمقارنة مع مداره الأساسي وله أيضًا مدار قريب جدًا. This has made Pluto also tidally locked to Charon. In effect, these two celestial bodies revolve around each other (their barycenter lies outside of Pluto) as if joined with a rod connecting two opposite points on their surfaces.

إن حالة قفل المد والجزر لأقمار الكويكبات غير معروفة إلى حد كبير ، ولكن من المتوقع أن تكون الثنائيات المدارية القريبة مغلقة بشكل مدّي ، بالإضافة إلى ثنائيات التلامس.

Earth's Moon

The Moon's rotation and orbital periods are both just under four weeks, so no matter when the Moon is observed from the Earth the same hemisphere of the Moon is always seen. The far side of the Moon was not seen in its entirety until 1959, when photographs were transmitted from the Soviet spacecraft Luna 3.

Despite the Moon's rotational and orbital periods being exactly locked, about 59% of the moon's total surface may be seen with repeated observations from earth due to the phenomena of librations and parallax. Librations are primarily caused by the Moon's varying orbital speed due to the eccentricity of its orbit: this allows earthlings to see up to about 6° more along its perimeter. Parallax is a geometric effect: at the surface of the Earth we are offset from the line through the centers of Earth and Moon, and because of this we can observe a bit (about 1°) more around the side of the Moon when it is on our local horizon.

Planets

Until radar observations in 1965 proved otherwise, it was thought that Mercury was tidally locked with the Sun. Instead, it turned out that Mercury has a 3:2 spin–orbit resonance, rotating three times for every two revolutions around the Sun the eccentricity of Mercury's orbit makes this resonance stable. Astronomers originally thought Mercury was tidally locked because whenever it was best placed for observation it was at the same point in its 3:2 resonance, showing the same face, just as it would appear if it were tidally locked.

Venus' 583.92-day interval between successive close approaches to the Earth is almost exactly equal to 5 Venusian solar days (precisely, 5.001444 of these), making approximately the same face visible from Earth at each close approach. Whether this relationship arose by chance or is the result of some kind of tidal locking with the Earth is unknown. [ 2 ]

Stars

من المتوقع أن تكون النجوم الثنائية القريبة في جميع أنحاء الكون مغلقة بشكل مدّي مع بعضها البعض ، كما يُعتقد أيضًا أن الكواكب خارج المجموعة الشمسية التي تم العثور عليها تدور حول دوراتها الأولية عن كثب للغاية مرتبطة بها. An unusual example, confirmed by MOST, is Tau Boötis, a star tidally locked by a planet. The tidal locking is almost certainly mutual. [ 3 ]


Effects of forcing a planet to tidally lock onto its moon [closed]

Want to improve this question? Update the question so it focuses on one problem only by editing this post.

In light of recent reading into Pluto, I noticed that it has the unusual quality of being reciprocally tidally locked to its moon Charon. I have taken this idea and am going to use it in a fantasy campaign wherein an artifact triggers the planet's rotation to slow down to match that of its moon's orbit. I plan on using the earth/moon for rotation speeds until eventually the day on the planet is 28 normal days, and the planet is tidally locked to the moon. In this magical world, this process will take several weeks.

Edit: Through some perusing I have found that there are a multitude of questions asking how climates/weather/etc. will be affected by an earth-like planet becoming tidally locked or having a slowed or stopped rotation on the order of the one I am proposing. In light of this I will narrow the question:

Assume that effects on the natural, physical world are somehow made negligible (including effects on plants and animals, ocean and air currents, etc). What effects could this "slow down" have on medieval level cultures? For example, half of the planet will no longer be able to see the moon, while it will always be visible in the sky for other peoples.


Pandemonium! Motion of Pluto's Moons Perplexes Scientists

The orbits of Pluto's four smallest moons are even more chaotic than scientists had expected, according to new results from the New Horizons mission, which made a close flyby of Pluto in July.

"The way I would describe this system is not just chaos, but pandemonium," Mark Showalter, a co-investigator on the New Horizons mission, said today (Nov. 9) during a news conference at the meeting of the Division for Planetary Sciences of the American Astronomical Society. "We honestly have not seen anything like this before, and we still don't know what to make of it."

The new results show that as the four moons orbit Pluto and its largest moon, Charon, some of them are spinning incredibly fast, one is spinning backward against its orbit and some are tilted on their sides. This is in stark contrast to nearly every other moon in Earth's solar system, most of which are locked into a more rigid and unmoving orbit around their parent bodies, making Pluto's moons the wild children of the solar system. [Watch: Pluto's Four Tiny Moons' Topsy-Turvy Tumbles]

Pluto has five moons. Its largest, Charon, has a diameter a little more than half that of its parent body. The two ice dwarfs experience what's known as tidal locking or synchronous rotation, meaning the same side of Charon forever faces the same side of Pluto, even as they orbit around a common point in space. This tight relationship earns them the title of "binary planet."

This spinning duo is orbited by four smaller moons, which scientists only discovered recently, between 2005 and 2013. Using data from the Hubble Space Telescope, scientists showed earlier this year that the four moons are not tidally locked around Pluto and Charon, and that the system might be somewhat chaotic. But now that more data have come down from New Horizons, scientists say things in the system are beyond disorganized&mdashand it's unexplainable.

Showalter said during the news conference that scientists expected to see "little wobbles" in the orbits of the four moons, but instead, they're seeing extremely rapid rotation. Hydra, the most distant of Pluto's moons, is spinning once every 10 hours during its 38-day cycle around Pluto, which means it spins 89 times every orbit.

"If Hydra were spinning much faster, material would fly off its surface due to the centrifugal force," Showalter said in a statement from NASA. During the news conference, he said the other moons are rotating more slowly, but at a rate of six to 10 rotations per orbit around Pluto.

"This is unprecedented," Showalter said at the news conference. "We simply have not seen a satellite system that does this."

In addition to these rapid rotations, Pluto's second-closest moon, Nix, is tilted on its axis by 132 degrees and is rotating backward.

Showalter clarified that it is not impossible to imagine that the moons would spin so rapidly following a collision with another object. What is so mysterious is that all four objects are spinning rapidly (it's difficult to imagine a collision that would affect all four of them), and that the gravitational pull of Pluto doesn't appear to have slowed them down, he said.

Typically, the gravity of a parent body would dissipate the planet's rotational motion, "and yet that's not what we're seeing, so that's really the puzzle," Showalter said at the news conference. "The question is, why [don't they] slow down? It's not so much why [are they] so fast."

"There's clearly something fundamental about the dynamics of the system that we do not understand," Showalter said in the statement.


Pluto-Charon System

Discovered in 1930, in the constellation Gemini, by Clyde Tombaugh, this object has had its status as a planet questioned several times the past years. Is Pluto a planet, or is it simply a larger object in the Kuiper-belt? From this questioning rises another question, how large does an object have to be to considered as a planet?
The border has been somewhat diffuse and it needs more clarification. Some would say that when an object is large enough to let its gravity shape it to a planet is enough (about 360 km, depending on the density of the object).

As of 2006, Pluto is not a planet. The IAU (International Astronomical Union) have decided upon 3 criteria that must be met in order to be called a planet: 1: It has to be in orbit around the Sun. 2: It has to be large enough to become spherical in shape due to its' gravity. 3: It must have cleared the neighbourhood and become the dominant object in its' orbit. This is where Pluto fails, because it sometimes orbits the sun closer than Neptune, which it hasn't cleared. With clearing it is meant that it has either consumed the objects in the same orbit, or it has slung them away.

Some people would even have called Pluto a double planet since its companion, شارون is so large compared to it. Its about half the size of Pluto and is tidally locked. That is, it spins around its axis (which is one day on charon) in exactly the same time as it completes one orbit around Pluto. Hence it always shows the same face towards Pluto. The average distance between the two bodies is about 19 640 km and Charon completes one orbit around Pluto in 6 days 9 hours and 17 minutes.

Quick links

Pluto's Discovery

When studying the orbit of Neptune, astronomers came to the conclusion that there must be yet another planet behind it that is tugging on it. A search for a new planet (sometimes called 'Planet X') had begun.
In 1930, while studying some photographs taken with a few days separation (January 23 - 29), Clyde Tombaugh saw one object moving. He concluded that it must be a planet. Later, it has been found that not only is Pluto smaller than all planets, but it is actually so small that 7 of the solar system moons outsize it (equatorial radius: 1 151 km). While Voyager 2 was at Neptune it showed that Neptune actually had less mass than was previously thought, which eliminates the "need" for a planet which is tugging on Neptune. Thus the discovery of Pluto was purely coincidental.
In June 2006, astronomers using the Hubble Space Telescope discovered 2 new moons orbiting Pluto. They were named Nix و Hydra. They are about 45 and 60 km in diameter and orbit Pluto in matter of days. They are very faint, and therefore difficult to study accurately. Future missions should reveal more about these mysterious worlds.

Physical characteristics

As mentioned earlier, Pluto is very small. It orbits the sun at an average distance of 5.9 billion km. Though the orbit is so eccentric, that during a period of 20 years Pluto is within the orbit of Neptune. The last period was 1979 - 1999.
Pluto orbits in a 3:2 orbital resonance with Neptune, which means that for every 2 orbits Pluto makes, Neptune makes 3.
When Pluto is at perihelion (closest to the sun) it has an atmosphere (which was detected when it passed infront of a star), but as it gradually moves further away from the sun, the atmosphere freezes to ice and falls down to the surface. The atmosphere consists of (probably) nitrogen و carbon monoxide, which is in equilibrium with the solid nitrogen and carbon monoxide ices present on the surface.
The pressure of the atmosphere may be between 0.15 - 0.30 Pascal.

Exploring Pluto (and the Kuiper belt)

The solar system is divided in three parts (the sun excluded): the inner rocky planets (Mercury, Venus, Earth and Mars), the gas giants (Jupiter, Saturn, Uranus and Neptune), and the outermost part: The Kuiper belt objects , which Pluto is a part of. This region of the solar system is left vastly unexplored till today. It contains small icy objects that are the material from which the solar system was created (and, to an extent, from which life was created on Earth). Also, the Kuiper belt contains comets that impact the Earth from time to time. Gaining an understanding of this region could give us more safety.

Till this date, no spacecraft has been sent to Pluto. When Voyager 2 had visited the gas giants, it left Pluto unexplored and headed for interstellar space. It is important to send a probe to explore Pluto in the near future, or we might have to wait for many years before another economic launch window opens up again. For this reason, NASA is planning on sending a spaceprobe, آفاق جديدة in January 2006. It is scheduled to reach Pluto in July 2015. Its mission will be to:

  1. Map surface composition of Pluto and Charon.
  2. Characterize geology and morphology ("the look") of Pluto and Charon.
  3. Characterize the neutral atmosphere of Pluto and its escape rate.
  4. Search for an atmosphere around Charon.
  5. Map surface temperatures on Pluto and Charon.
  6. Search for rings and additional satellites around Pluto.
  7. PLUS. conduct similar investigations of one or more Kuiper Belt Objects.

Charon - Pluto's Moon

For many decades, Pluto's mass was unknown. It took the discovery of a moon accompanying it to determine its mass with Newton's formulation of Kepler's third law. شارون as the moon was named, was discovered by James W. Christy in July 2, 1978.
Charon's surface, which is mostly covered with water ice is different from Pluto's surface, which is covered with nitrogen ice. They also have a different density: Pluto: 1.8-2.1 g/cm^3, Charon: 1.2-1.3 g/cm^3. The fact that Pluto's axis of rotation and Charon's orbit are highly inclined to the equatorial plane, in combination with the difference in density and surface composition makes some astronomers believe that not only did they both form independently, but that they formed through a similar impact/collision which created the moon/earth. ال initial size would have been about 1 600 - 2 000 km in diameter for each object, according to Dr. Robin Canup (assistant director of Southwest Research Institute's Department of Space Studies). This would also explain why the relative (to Pluto) size of Charon is so large: Our moon's mass if 1% of the Earth's, while Charon's mass is 10-15% of Pluto's.

Moons: Charon.
Average distance from sun: 5 906 380 000 km.
Equatorial Radius: 1 151 km.
Mass: 1.3 x 10^22 kg, 0.0022% of the earth.
Density: 2 g/cm^3.
سرعة الهروب: 1.270 km/s.
Length of day: 6.387 Earth days.
Length of year: 247.92 Earth years.
Mean Orbit Velocity: 4.749 km/s.
Equatorial Inclination to Orbit: 119.61 degrees.
Min./Max. Surface Temperature: -233/-223 C.
أجواء: Methane and nitrogen.
Misc: Discovered by Clyde Tombaugh in 1930
مصدر: NASA.

Space Art 1: Pluto and Charon. This is a hypothetic view. At their orbit, the light would actually be very dim, and the sun would appear only as a bright star.

All content Copyright , 2005- by Fahad Sulehria, unless stated otherwise.
Free image use: Frequently Asked Questions.


What is up with most planets being tidally locked?

At least they're mostly reported as being tidally locked in the system map.

If I understand the term, it means that the same fact of the planet always faces the star, correct? How often is that actually observed in astronomy? They used to think that Mercury was like that, but I gather they finally figured out it does actually slowly show a new face to the sun.

Am I missing something here?

Tataboj

At least they're mostly reported as being tidally locked in the system map.

If I understand the term, it means that the same fact of the planet always faces the star, correct? How often is that actually observed in astronomy? They used to think that Mercury was like that, but I gather they finally figured out it does actually slowly show a new face to the sun.

Am I missing something here?

Fennster

Section47ABH

There you go, knock yourself out. It's apparently quite common in observed primary-satellite pairings.

Jukelo

Flimley

Well in our solar system 34 moons are tidally locked to their respective planets , with pluto being locked to charon. It seems at least this is a common occurrence with small bodys such as moons being locked to larger planets.

Who knows about planets being locked to their star, could be worth looking into how many of the 3,500 or so exo planets that have been discovered and seeing what percentage are tidally locked ?
hmmmm im intruiged now. to google !

Queebatron

Spacecat

Zenith

Sapyx

Well in our solar system 34 moons are tidally locked to their respective planets , with pluto being locked to charon. It seems at least this is a common occurrence with small bodys such as moons being locked to larger planets.

Who knows about planets being locked to their star, could be worth looking into how many of the 3,500 or so exo planets that have been discovered and seeing what percentage are tidally locked ?
hmmmm im intruiged now. to google !

Pretty much every single moon in our solar system is tidally locked to the planet it orbits the only ones that are not, are the ones that are small and have such an odd shape (like Hyperion) that their rotation is chaotic. Mercury is tidally-locked at a 2/3 ratio (two mercury-years is three mercury-days long) while Venus is in a complicated tidal-locking pattern with it's own year and the year of Earth - such that Venus always has the same face pointing towards us whenever it is at opposition. Having big sister Earth so close has spoiled the "pure" tidal locking of Venus indeed, Venus has gone "beyond" tidal locking and is rotating backwards, to maintain the lock on Earth.

As for exoplanets, since we can't actually see any of them clearly enough to determine a rotation period, and since most of them aren't glowing hot enough for them to emit light of their own and thus allow us to measure their rotation directly by radiation doppler shift, we don't actually know a rotation period for them. We'd need more data to know whether or not our theories on tidal locking are correct.


Enter Tidal Force

Tidal forces occur because the gravitational force is not the same across a body. Newton&rsquos Law states that gravitational force decreases as the square of the distance between two bodies. This means that when you get down to the tiniest details, the gravitational force on the near side of a body must be larger than that on the far side. Furthermore, since we are dealing with bodies the sizes of planets and satellites, this difference can add up to quite a bit, which is the reason we have tides in the first place.

When the Moon is directly overhead, the water on our planet, being more loosely bound than soil, is pulled closer to it. This causes the water level to rise, which leads to a primary high tide. At the same moment, on the exact opposite side, the earth below the water is experiencing a greater force of attraction than the water itself. Again, because it is not bound tightly, the earth is pulled more than the water, so it looks like the water level is going up (when in fact it is the soil beneath that is going down). This is what we call a secondary high tide.

The water between these two regions gets sucked away to fill the two high-tide regions, so we have low tides in the places between the high tides.

&ldquoDoes this water make me look fat?&rdquo

Wait&hellip what does this have to do with the dark side of the Moon?

Well, the reason we see such a dramatic effect of tidal forces every day is because water is a liquid, and can therefore be deformed much more easily than solid soil. However, just because we can&rsquot see it acting on the soil does not mean it&rsquos not there. Just as the tidal forces of the Moon are acting on the Earth, the Earth is exerting its own forces on the Moon. As such, because the forces are that much stronger (remember, gravitational force increases with higher mass), our force has actually ended up creating a bump on the lunar surface close to where it is nearest to the Earth. The Earth has distorted the shape of the Moon ever so slightly into a prolate spheroid, kind of like a very round rugby ball.

Now, imagine the Moon very early on in its life. There is no reason to suppose that the Moon was tidally locked from the beginning of its existence. In fact, it probably wasn&rsquot. It was either rotating faster than its current revolution, or slower. It really doesn&rsquot matter which, as we shall soon see. Now, the bulge caused by the Earth had to be near the point where the Earth is directly overhead. If the Moon was rotating faster than it was revolving, it would be ahead. The Earth&rsquos attraction would give rise to a torque (think: a twisting force) until it slowed down. The moment the bulge passed underneath the Earth, there would be no more unbalanced force, so it would stay locked in that position. This would also have an effect of forcing the bulge to دائما stay underneath the Earth, because if it moved away, even a little bit, it would be pulled back. It has no choice but to stay put exactly like that. If it was moving any slower, the twist would simply be in the other direction, but the outcome would be the same.

There&rsquos always a twist at the end of the story.

The end result is always identical, which is why we&rsquore only familiar with one lunar face. There is a unique point on the Moon where the Earth is always overhead, or from our perspective, the Moon only shows one side to us. Voila! Synchronous rotation.


What Are The Physics Behind The Moon's Orbital Pattern?

It’s no coincidence. The synchronization between the Moon’s orbital period and its rotation period is due to a process tidal locking.

The details get hairy, but the essence of the process is quite simple. Earth raises strong tides on the Moon, which create twin bulges on the Moon’s near and far sides. When the Moon was young it probably had a much faster rotation period. As it rotated those bulges rotated as well, so that the bulge would race slightly ahead. At the same time, Earth’s gravity acted to pull it back. Here’s a cartoon version of what happened:

The constant pulling back on the Moon acted as a brake, slowing its spin until the rotation period and the orbital period matched. Once that happened, the tidal bulge stayed aligned with the Earth at all times, and there was no more force affecting the Moon’s rotation. That stable arrangement probably happened within the first 100 million years after the Moon formed, so until humans came along no living thing had ever seen the far side of the Moon.

(In case you are wondering: The Moon has the exact same tidal effect on Earth, but our planet is so much bigger that the Moon has managed only to slow our rotation down to 24 hours.)

Note that this situation is far from unique in the solar system. Nearly all of the major satellites are tidally locked to their planets for the same reason. In the case of Pluto and Charon, they are doubly locked: They both rotate with a 6.39-day period, the same as their orbital period. That means that one hemisphere of Pluto always faced toward Charon, and vice versa. That is why the New Horizons probe was able to get a clear look at only one hemisphere of each body when it flew by in 2015.

There are a number of exceptions to the tidal-locking rule, however. Most of them are tiny “irregular” outer moons of Jupiter, Saturn, Uranus, and Neptune, which are generally assumed to be objects that were captured after the planets had formed. Three misbehaving moons in this group stand out, however.

Saturn’s 210-kilometer-wide moon Phoebe has a brisk, 9.3-hour rotation period, much shorter than its orbit. It is believed to be an escapee from the Kuiper Belt that was then captured by Saturn. (Phoebe is also a major plot point in The Expanse, for you SF fans.)

Neptune’s Nereid is nearly as large, 170 kilometers across. It, too, might be a captured object, or it might be a once-orderly satellite whose orbit was disrupted by its much larger, backwards-orbiting neighbor, Triton.

Saturn’s Hyperion (above) is an especially interesting case. This weird, spongy-looking moon has a highly oval shape, 165 kilometers across in the short dimension and 360 kilometers across the long way. It rotates in a chaotic manner, a result of its strongly elliptical orbit and its intense gravitational interaction with its big neighbor, Titan. (Yes, one big moon is named Triton, the other Titan. Too late to do anything about that.)

Planets orbiting very close to other stars are probably tidally locked as well. In our solar system, the only one that comes close is Mercury, which is in a 3:2 spin-orbit resonance. For Earth-size planets in tight orbits around a red dwarf star, like the planets of the Trappist-1 system, tidal locking raises interesting questions about habitability.

It appears that many red dwarf planets have Earth-size planets circling at a distance where their surface temperatures could allow liquid water. Could those planets actually support life? That depends in part on what happens to a nominally Earth-like world that has one hemisphere bathed in constant light, the other in eternal darkness. Studies of the Trappist-1 planets by the upcoming James Webb Space Telescope should start to provide some answers.

This question originally appeared on Quora - the place to gain and share knowledge, empowering people to learn from others and better understand the world. You can follow Quora on Twitter, Facebook, and Google+. More questions:


شاهد الفيديو: SURVIVAL ON RAFT OCEAN NOMAD SIMULATOR SAFE CRUISE FOR 1 (قد 2022).