الفلك

هل ينهار الغلاف الجوي لبلوتو؟

هل ينهار الغلاف الجوي لبلوتو؟


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.

كانت هناك نظريات مفادها أن الغلاف الجوي لبلوتو ينهار عندما يبتعد كثيرًا عن الشمس.

ثم قرأت أوراقًا تقول إنها لا تفعل ذلك.

لكن وكالة ناسا تقول إن الضغط السطحي انخفض مؤخرًا (مما يعني أنه حدث بالفعل).

هل هناك بيانات واضحة عما يحدث؟


وجدت هذا الرابط من قبل إميلي لاكدوالا ، حيث كتبت شرحًا مفصلاً عن مواسم بلوتو وحركته عبر النظام الشمسي. هنا يبدو أن البحث يتناقض مع انهيار الغلاف الجوي وهنا 3 نماذج وأبحاث على بلوتو. يبدو أن النموذج الأكثر ترجيحًا يعطي أعلى ضغط في الغلاف الجوي بين 2020 و 2040 ، لكن لا شيء ينهار في الغلاف الجوي. مصدر


قد ينهار الغلاف الجوي لبلوتو ويختفي بحلول عام 2030

لم يكن إبحار بلوتو سلسًا باعتباره الكوكب القزم الأصغر والأبعد والأكثر تجمدًا في النظام الشمسي بأكمله.

لم يُطرد بلوتو من القائمة الرسمية للكواكب في النظام الشمسي في عام 2006 فحسب ، بل يضيف العلماء الآن "انهيارًا جويًا" للتهديدات التي يواجهها أشهر كوكب قزم في المجرة.

جو بلوتو يذوب

كان فريق من العلماء يتتبع التغيرات الموسمية في ضغط سطح بلوتو باستخدام سحابات نجمية أرضية ، والتي تحدث عندما يحجب جسم كوني الضوء القادم إلى الأرض من مصدر بعيد. من خلال تحليل الطريقة التي يحجب بها الكوكب القزم الضوء من النجوم البعيدة ، يمكن للباحثين معرفة المزيد من التفاصيل حول الغلاف الجوي لبلوتو.

النتائج التي سيتم نشرها في المجلة علم الفلك والفيزياء الفلكية تبين أن الغلاف الجوي من المحتمل أن يتجمد وينهار في المستقبل القريب.

قال أندرو كول ، عالم الفلك من جامعة تسمانيا: "لقد تمكنا من بناء نماذج موسمية لبلوتو وكيفية استجابته للتغيرات مع كمية ضوء الشمس التي يتلقاها أثناء دورانه حول الشمس".

يُعرف بلوتو بالفعل بأنه أبرد كوكب قزم في النظام الشمسي ، لكنه أضاف أن الفريق اكتشف أنه يمكن أن يصبح باردًا جدًا خلال مواسم معينة بحيث يتجمد النيتروجين خارج الغلاف الجوي عندما يكون بلوتو أبعد ما يكون عن الشمس في فصل الشتاء في نصف الكرة الشمالي.

"تضاعف الضغط الجوي ثلاث مرات على مدى العقود الثلاثة الماضية ، ولكن مع دوران الكوكب القزم ، أظهرت نماذجنا أن معظم الغلاف الجوي سيتكثف حتى لا يتبقى شيء تقريبًا" ، تابع كول. "ما تظهره تنبؤاتنا هو أنه بحلول عام 2030 سوف يتلاشى الغلاف الجوي ويختفي حول الكوكب بأسره."

كيف سيحدث انهيار الغلاف الجوي لبلوتو

يستغرق بلوتو ، بمداره المائل المائل ، 248 سنة أرضية للدوران حول الشمس. منذ عام 1989 ، عندما وصل الكوكب القزم إلى أقرب مسافة له من الشمس ، أخذ يتراجع باطراد وتنخفض درجات حرارته وفقًا لذلك.

كشفت الملاحظات السابقة أن الضغط الجوي لبلوتو لم ينخفض ​​استجابة لانخفاض درجة الحرارة. وبدلاً من ذلك ، بدأ الضغط الجوي في الارتفاع بالفعل ، الأمر الذي أثار دهشة العلماء.

يقدم البحث الجديد إجابة عن السبب ، موضحًا أن بلوتو ربما يكون بعيدًا عن الشمس ، لكن القطب الشمالي يتعرض لأشعة الشمس في هذه النقطة من مداره. هذا يعني أن غطاء الجليد النيتروجين يتحول إلى غاز.

ومع ذلك ، فإن النمذجة المناخية الجديدة للغلاف الجوي للكوكب القزم تتوقع أن تتغير الأشياء قريبًا جدًا. عندما يتحرك بلوتو بعيدًا عن الشمس ، يضعف الضوء ويصبح غير كافٍ لتدفئة القطب الجنوبي.

في النهاية ، سينهار غلافه الجوي ويتجمد على السطح.

إذا تجمد بلوتو بالفعل ، فسيبدو أكثر إشراقًا للأرض مع انعكاس ضوء الشمس بشكل مكثف على صقيع النيتروجين. ومع ذلك ، فإن تضاريس الكوكب القزم ستصبح مخفية ومدفونة تحتها.


أجهزة نيو هورايزونز

نيو هورايزونز هي مركبة فضائية مصممة خصيصًا لجمع البيانات العلمية التي شعرت ناسا أنها ستجيب على أهم الأسئلة حول بلوتو وشارون ونظامها. تضمنت أهداف المهمة المحددة ، رسم خرائط لتكوين سطح ودرجات حرارة بلوتو وشارون ، والتحقيق في الجيولوجيا والغلاف الجوي لبلوتو وشارون والبحث عن الحلقات والأقمار الصناعية الأخرى. بمجرد إنشاء قائمة بالأسئلة المهمة ، تم إنشاء أدوات علمية محددة لقياس وجمع هذه البيانات. مع الأخذ في الاعتبار الحمولة اللازمة لتكون خفيفة وموفرة للطاقة ، اختارت ناسا 7 أدوات (الشكل 2):

الشكل 2: صورة ارتباط نيوهورايزونز: https://www.nasa.gov/mission_pages/newhorizons/spacecraft/index.html المؤلف: ناسا / مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز / معهد الأبحاث الجنوبية الغربية

جهاز تصوير الاستطلاع بعيد المدى (LORRI)

& # 8211 كاميرا طويلة المدى بدقة عالية.

الرياح الشمسية في بلوتو (سواب)

& # 8211 مطياف لقياس الرياح الشمسية ومعدل هروب الغلاف الجوي.

التحقيق العلمي لمطياف الجسيمات الطيفية لبلوتو (PEPSSI)

& # 8211 مثل SWAP ، يقيس PEPSSI الأيونات الخارجة من الغلاف الجوي ، لكنه يعطي المزيد من البيانات الرياضية.

أليس

& # 8211 مطياف للصور فوق البنفسجية يجمع بيانات حول تكوين الغلاف الجوي المحيط ببلوتو وشارون.

رالف

& # 8211 تلسكوب وكاميرا ملونة.

عداد غبار الطالب (SDC)

& # 8211 طالب صنع آلة موسيقية تجمع باستمرار الغبار الفضائي.

تجربة علوم الراديو (REX)

& # 8211 يقيس تكوين ودرجة حرارة الغلاف الجوي.

تحتوي كل من هذه الأدوات على العديد من أجهزة الاستشعار لجمع البيانات الضرورية ، ولكن يمكن أيضًا أن تعمل كنسخة احتياطية في حالة فشل أحد الأجهزة الأخرى


ملخص

عندما تضرب قطعة من الغبار بين الكواكب الغلاف الجوي للأرض ، فإنها تحترق لتكوين نيزك. تنتج تيارات جزيئات الغبار التي تنتقل عبر الفضاء معًا زخات نيزك ، حيث نرى نيازكًا تتشعب من بقعة في السماء تسمى إشعاع الدش. تتكرر العديد من زخات النيازك كل عام وترتبط بمذنبات معينة تركت الغبار وراءها عندما تقترب من الشمس وتتبخر جليدها (أو تنقسم إلى قطع أصغر).

14.2 النيازك: حجارة من السماء

النيازك هي الحطام من الفضاء (معظمها شظايا الكويكبات) التي تبقى على قيد الحياة لتصل إلى سطح الأرض. تسمى النيازك يجد أو السقوط وفقًا لكيفية اكتشافها ، فإن المصدر الأكثر إنتاجية اليوم هو الغطاء الجليدي في أنتاركتيكا. يتم تصنيف النيازك على أنها حديد أو حجارة حديدية أو أحجار وفقًا لتكوينها. معظم الحجارة هي أجسام بدائية ، يعود تاريخها إلى أصل النظام الشمسي منذ 4.5 مليار سنة. الأكثر بدائية هي النيازك الكربونية ، مثل مورشيسون وأليندي. يمكن أن تحتوي على عدد من الجزيئات العضوية (الغنية بالكربون).

14.3 تكوين النظام الشمسي

يجب أن تأخذ النظرية القابلة للتطبيق لتكوين النظام الشمسي في الاعتبار قيود الحركة والقيود الكيميائية وقيود العمر. النيازك والمذنبات والكويكبات هي من الناجين من السديم الشمسي الذي تشكل منه النظام الشمسي. كان هذا السديم نتيجة لانهيار سحابة بين النجوم من الغاز والغبار ، والتي تقلصت (مع الحفاظ على زخمها الزاوي) لتكوين نجمنا ، الشمس ، محاطًا بقرص دوار رقيق من الغبار والبخار. أدى التكثف في القرص إلى تكوين الكواكب الصغيرة ، والتي أصبحت اللبنات الأساسية للكواكب. أدى تراكم المواد المتساقطة إلى تسخين الكواكب ، مما أدى إلى تمايزها. تمكنت الكواكب العملاقة أيضًا من جذب الغاز من السديم الشمسي والاحتفاظ به. بعد بضعة ملايين من السنين من التأثيرات العنيفة ، تم جرف أو إخراج معظم الحطام ، ولم يتبق سوى الكويكبات وبقايا المذنبات حتى الوقت الحاضر.

14.4 مقارنة مع أنظمة كوكبية أخرى

تم الإعلان عن أول كوكب يدور حول نجم شمسي بعيد في عام 1995. بعد عشرين عامًا ، تم تحديد آلاف الكواكب الخارجية ، بما في ذلك الكواكب ذات الأحجام والكتل بين كوكب الأرض ونبتون ، والتي لا توجد لدينا في نظامنا الشمسي. تمتلك نسبة قليلة من أنظمة الكواكب الخارجية "كواكب كواكب ساخنة" ، وهي كواكب ضخمة تدور بالقرب من نجومها ، كما أن العديد من الكواكب الخارجية تدور أيضًا في مدارات غريبة الأطوار. تختلف هاتان السمتان اختلافًا جوهريًا عن سمات الكواكب الغازية العملاقة في نظامنا الشمسي وتشير إلى أن الكواكب العملاقة يمكن أن تهاجر إلى الداخل من مكان تكوينها حيث يكون الجو باردًا بدرجة كافية لتكوين الجليد. تشير البيانات الحالية إلى أن الكواكب الصخرية الصغيرة (من النوع الأرضي) شائعة في مجرتنا بالفعل ، يجب أن يكون هناك عشرات المليارات من هذه الكواكب الشبيهة بالأرض.

14.5 تطور الكواكب

بعد بدايتها المشتركة ، تطور كل كوكب على مساره الخاص. يتم توضيح النتائج المحتملة المختلفة من خلال المقارنة بين الكواكب الأرضية (الأرض والزهرة والمريخ وعطارد والقمر). كلها أجسام صخرية متباينة. يتناسب مستوى النشاط الجيولوجي مع الكتلة: أعظم للأرض والزهرة وأقل للمريخ وغائب للقمر وعطارد. ومع ذلك ، فإن المد والجزر من عالم آخر قريب يمكن أن يولد أيضًا حرارة لدفع النشاط الجيولوجي ، كما يتضح من Io و Europa و Enceladus. بلوتو نشط أيضًا ، الأمر الذي أثار دهشة علماء الكواكب. على أسطح العوالم الصلبة ، يمكن أن تنتج الجبال عن التأثيرات أو البراكين أو الارتفاع. بغض النظر عن أصلها ، يمكن دعم الجبال العالية على كواكب أصغر ذات جاذبية سطحية أقل. قد تكون أغلفة الكواكب الأرضية قد اكتسبت مواد متطايرة من تأثيرات المذنبات. فقد القمر وعطارد غلافهما الجوي ، حيث تجمدت معظم المواد المتطايرة على سطح المريخ بسبب بُعدها الأكبر عن الشمس وغلافها الجوي الرقيق واحتفاظ كوكب الزهرة بثاني أكسيد الكربون.2 لكنه خسر H2يا عندما طور تأثير الاحتباس الحراري الهائل. فقط الأرض لا تزال تحتوي على مياه سائلة على سطحها ، وبالتالي يمكنها دعم الحياة.


عالم به ثلج

وفقًا لتقارير Scientific American ، يعد بلوتو واحدًا من عدد قليل من أجسام النظام الشمسي التي يبدو أنها تحتوي على شكل من أشكال الثلج ، بينما تشمل الأجسام الأخرى تيتان وآيو والمريخ ، وبالطبع الأرض. ولكن على بلوتو ، بشكل فريد ، قد يتساقط الغلاف الجوي بالكامل تقريبًا على شكل ثلج.

في الشتاء البلوتوني ، يتكثف معظم الغلاف الجوي إلى مادة صلبة على السطح. في الإنصاف ، لا نعرف ما إذا كانت هذه الغازات المجمدة تسقط على شكل حبيبات أو رقاقات ثلجية أو تتكثف ببساطة على السطح مثل الصقيع الصقيع.

وبالمثل ، نحن لا نعرف حتى الآن ما إذا كانت التغيرات في الغلاف الجوي لبلوتو & # 8217s والتجمد خارجًا مصحوبة برياح عنيفة - باختصار ، عاصفة ثلجية - أو إذا كانت تشبه إلى حد كبير تساقط ثلوج خفيف تحت ضباب بارد مرير.


أقمار كوكبية طبيعية

IV.G نظام بلوتو-شارون

بعد فترة وجيزة من اكتشاف بلوتو في عام 1930 ، توقع العلماء أن الكوكب كان قمرًا صناعيًا هاربًا لنبتون. أظهرت الحسابات الحديثة أنه من غير المحتمل أن يكون بلوتو قد اكتسب المقدار الحالي من الزخم الزاوي أثناء حدث طرد. من المرجح أن بلوتو هو كوكب كبير يرجع تاريخه إلى فترة تكوين النظام الشمسي.

في عام 1978 ، ظهر أن بلوتو يمتلك قمرًا خاصًا به ، والذي أطلق عليه اسم شارون (الشكل 16). يظهر تشارون في صور عالية الجودة تمت معالجتها بشكل خاص ككتلة ضبابية تدور بالقرب من بلوتو. تُظهر الصور الحديثة التي حصلت عليها HST الجثتين منفصلتين بشكل واضح. إنه أكثر ضخامة مقارنةً بالقمر الأساسي من أي قمر صناعي آخر: تبلغ كتلته حوالي 7٪ من كتلة بلوتو ، إذا افترض المرء أن كثافتهما متساوية. يحتوي القمر الصناعي على قلب صخري وغطاء جليدي من الأمونيا والماء. تُظهر القياسات الطيفية نطاقات امتصاص الجليد المائي ، لكن لا يوجد دليل على وجود غاز الميثان على سطحه. من الواضح أن الميثان (المتوفر بكثرة على سطح بلوتو) قد هرب من حقل الجاذبية الأضعف لشارون. يجب أن يكون سطح Charon & # x27s باردًا بدرجة كافية حتى يتواجد النيتروجين ، الذي يصعب اكتشافه طيفيًا ، في صورة صلبة. نصف الكرة للقمر الصناعي الذي يواجه بلوتو محايد في اللون ، في حين أن نصف الكرة المعاكس له لون ضارب إلى الحمرة ، وهذا الانقسام يشير إلى اختلافات تركيبية سطحية. بين عامي 1985 و 1990 ، خضع بلوتو وشارون لسلسلة من الكسوف المتبادل ، مما سمح بتحديد أكثر دقة لأنصاف أقطارهم وكتلهم وعناصرهم المدارية وخصائص سطحهم الفردية.

الشكل 16. صورة سلبية لنظام بلوتو-شارون حصل عليها جي دبليو كريستي. شارون هو النقطة الممتدة إلى أعلى يمين بلوتو. (حقوق الصورة للمرصد البحري الأمريكي).


الضباب الأزرق المخيف على بلوتو ليس خوارق ، لكنه سم قاتل

يبدو بلوتو وكأنه مسكون. يمكن أن تستحضر تلك الحلقة الزرقاء الشبحية حولها رؤى لأرواح غير مجسدة تطفو في الفضاء ، لكن الحقيقة ربما تكون أكثر رعباً.

العديد من الكواكب والأقمار ، بما في ذلك الأرض ، محاطة بالضباب ، لكن بلوتو هو الأكثر غرابة حتى الآن. حتى ناسا تسميه "ضباب كيميائي ضوئي". يشير بحث جديد إلى أن الضباب يتكون من بلورات الجليد مع وجود السيانيد في الداخل. لا يمكنك حقًا اختلاق هذه الأشياء. يعتقد الباحثون أن ضوء الشمس يبدأ تفاعلات كيميائية في الغلاف الجوي العلوي لبلوتو ، مكونة جزيئات مثل سيانيد الهيدروجين - وهو بالمناسبة شديد السمية - إلى جانب الأسيتيلين والإيثيلين. هذا ليس شيئًا يريد أي شخص أن يتنفسه.

المزيد من بلوتو

قال عالم الكواكب بانايوتيس لافاس ، الذي قاد مؤخرًا دراسة نُشرت في مجلة Nature Astronomy ، لـ SYFY WIRE: "يمكن للإشعاع الشمسي أن يكسر هذه الجزيئات ، والتفاعلات بين الشظايا هي نقطة البداية لكيمياء عضوية معقدة". "أحد المنتجات النموذجية لهذه الكيمياء الضوئية هو سيانيد الهيدروجين."

ثم تتجمد الجزيئات المتكونة حديثًا في الغلاف الجوي لبلوتو في جزيئات جليدية صغيرة تبدد ضوء الشمس لتبدو وكأنها زرقاء من عالم آخر. عندما تغرقهم الجاذبية ، تتكثف غازات أخرى حولهم وتشكل الضباب.

غالبًا ما تمت مقارنة الضباب على قمر زحل تيتان ، والذي تمت ملاحظته من قبل بعثة كاسيني-هيغنز ، بقمر بلوتو ونبتون تريتون (أدناه). يشير البحث الجديد أيضًا إلى وجود اختلافات جذرية في كيفية ظهور ضباب تيتان. تم التحقيق في بلوتو وتريتون من قبل نيو هورايزونز. باستخدام بيانات كاسيني ونيو هورايزونز ، كشفت نماذج الكمبيوتر أنه إذا تعرض تيتان لتفاعلات كيميائية مماثلة لتلك التي حدثت على بلوتو ، فسوف ينتهي بها الأمر مع حوالي نصف ضباب بلوتو.

قال لافاس: "يرجع هذا الاختلاف إلى أن درجة حرارة الغلاف الجوي لبلوتو أبرد بكثير من درجة حرارة الغلاف الجوي لتيتان". "جزيئات الغلاف الجوي لتيتان تتشكل من الكيمياء العضوية من خلال تكوين جزيئات كبيرة. في الغلاف الجوي لبلوتو ، توجد أيضًا كيمياء عضوية نشطة ، ولكن الجزيئات العضوية المتكونة يمكن أن تتكثف قبل أن تصل إلى الحجم الجزيئي الكبير الذي لوحظ على تيتان. "

الفرق الآخر بين بلوتو وتيتان هو أن ضباب بلوتو يتكون من جليد عضوي ، في حين أن تيتان مليء بالهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات ، أو الهيدروكربونات العطرية. هذه هي الجزيئات الكبيرة التي ذكرها Lavvas ، والتي تعتمد على الكربون وتتشكل من هيدروكربونات أصغر تتجمع معًا.

قمر نبتون تريتون ، الذي يمكن أن يكون ضبابه مشابهًا لبلوتو. الائتمان: ناسا.

لا يتوقف الأمر عند هذا الحد. يمكن أن تستمر الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات وتتجمع في جزيئات أكبر حتى تصبح ثقيلة جدًا لتظل طافية في الغلاف الجوي العلوي ، لذلك تغوص في الطبقات السفلية ، حيث يمكن أن تنمو أكثر بسبب الكثافة الأعلى هناك. ينتج عن هذا الهباء الجوي القائم على الكربون في الغلاف الجوي السفلي لتيتان.

تتفاعل الجسيمات العضوية في ضباب بلوتو أيضًا بشكل أقل مع الطاقة الشمسية التي تتدفق من مسافة بعيدة. يتمتع ضباب تيتان بوقت أسهل في التفاعل مع الطاقة القادمة من الشمس. ما يشترك فيه بلوتو وتريتون وتيتان هو التركيبات الكيميائية للغلاف الجوي. تحتوي جميعها على أجواء مكونة في الغالب من ثاني أكسيد النيتروجين والميثان وأول أكسيد الكربون (غاز آخر سيئ السمعة).

لأن بلوتو شديد البرودة ، فإن أي شيء يمكن أن يتجمد ، أو على الأقل يتكثف ، سوف يحدث. يبلغ متوسط ​​درجة حرارته -269 درجة فهرنهايت عندما يدور بالقرب من الشمس و -387 درجة فهرنهايت عندما ينحرف إلى أبعد نقطة. وهذا يفسر سبب تكثف سيانيد الهيدروجين في غلافه الجوي. الغلاف الجوي العلوي المشبع يعني فقط أن كل جزيئات سيانيد الهيدروجين ستستغرق إلى الأبد. تتمتع الجزيئات بوقت أسهل بكثير في التكثيف في الغلاف الجوي السفلي ، حيث تستغرق الغازات العضوية الأخرى مثل ثنائي الأسيتيلين (C4H2) أيضًا وقتًا أقل للتجميد.

في حين أن ضباب بلوتو ليس مخصصًا للاستهلاك البشري ، إلا أنه يمكن أن يخبرنا المزيد عن نوع الضباب الذي يمكن أن يحيط بتريتون.

"بتطبيق النظرية التي تم تطويرها من أجل ضباب بلوتو على حالة تريتون ، وجدنا أن الجليد العضوي يمكن أيضًا أن يفسر ملاحظات ضباب Triton من مهمة Voyager II ،" Lavvas asid. "مكون الثلج العضوي السائد في هذه الحالة هو الإيثيلين (C2H4)."

على الأقل هذه الأرض الحرام السامة هي آخر مكان يفكر فيه أي شخص في إرسال رواد فضاء. المريخ خطير بما فيه الكفاية.


ظهر لوريل كورنفيلد [محامي بلوتو] في مجلة علم الفلك


تأتي مدونة الضيف هذه من Laurel Kornfeld ، وهي كاتبة مستقلة وعالم فلك هواة متحمس من Highland Park ، نيو جيرسي.

إن اكتشاف أن نظامنا الشمسي لا ينتهي ببلوتو لا يفرض علينا قبول تعريف كوكب IAU المثير للجدل والحفاظ بشكل مصطنع على عدد كواكب النظام الشمسي صغيرًا. حان الوقت للتعرف على نموذج جديد تتوافر فيه الكواكب بوفرة وتشمل أقمارًا كروية من عمالقة الغاز والكواكب القزمة. يجب على علماء الفلك والمعلمين أن يأخذوا في الحسبان ليس فقط وجهة نظر IAU ولكن أيضًا وجهة نظر مخالفة ، التعريف الجيوفيزيائي للكوكب وآثاره على دراسة نظامنا الشمسي. هذا هو التحول النموذجي الذي أجادله في المقالة أدناه.

مدوّنة جمعية الكواكب إميلي لاكدوالا تضع نقاطًا صحيحة تناقش التضاؤل ​​المتكرر جدًا للنظام الشمسي من قبل المعلمين في أعقاب التصويت المثير للجدل لعام 2006 على تعريف كوكب IAU.

كما تجادل ، بشكل صحيح ، بأن النظام الشمسي اليوم هو حي أكبر وأكثر تنوعًا مليئًا بعدد هائل من الأجسام الكوكبية ، ويجب أن ينقله المعلمون على هذا النحو.

حيث تخطئ هي ومعلمي علم الفلك الآخرين في افتراض أن الدراسة الأوسع والأكثر شمولاً لنظامنا الشمسي وعوالمه الغريبة يجب أن تستند إلى قبول تعريف كوكب IAU ، والذي يمنع جميع كائنات النظام الشمسي باستثناء ثمانية من تصنيفها ككواكب.

لقد سمعت أيضًا قصصًا عن المعلمين والمراسلين الإعلاميين مرتبكين في أعقاب قرار الاتحاد الفلكي الدولي الذي يشير إلى بلوتو إما كنجم أو كوكب خارج المجموعة الشمسية أو قمر أو كويكب أو مذنب أو جسم غازي. من الواضح أن قرار الاتحاد الفلكي الدولي مسؤول عن إحداث ارتباك أكثر بكثير من الوضوح.

حي شمسي متوسع

ومن المثير للاهتمام أن العديد من المعلمين ينظرون إلى بلوتو على أنه كوكب ويواصلون تعليمه على هذا النحو. البعض يعلمها على أنها نقاش مستمر. يدرك أبناؤنا البالغون من العمر 7 و 10 سنوات أن هناك طريقتان للنظر إلى النظام الشمسي & # 8212 واحدة تصنف فقط أكبر الأجسام ككواكب والأخرى ترى الكواكب على أنها أي عوالم كروية.

في حين أن بعض الألعاب والألعاب والكتب قد أزالت بلوتو من معجم الكواكب ، اختارت العديد من المطبوعات بعد عام 2006 تضمين ليس فقط بلوتو ولكن أيضًا الكواكب القزمة الأخرى. شاهد كتاب الدكتور كين كروسويل & # 8217s عشرة عوالم والدكتور ديفيد أجيلار & # 8217s ناشيونال جيوغرافيك الكتاب ثلاثة عشر كوكبًا.

تواصل ماكدونالدز بيع وجبات هابي ميل في صناديق مزينة بتسعة كواكب ، مما أثار استياء بعض أنصار الاتحاد الفلكي الدولي.

يثق أفضل المدرسين في طلابهم & # 8217 ذكاء لتدريس مسألة تعريف الكوكب كما هي بالفعل & # 8212 مناقشة مستمرة. جمع أستاذ الفيزياء بجامعة إيلون توني كريدر علم الفلك مع لعب الأدوار لإنشاء لعبة يلعب فيها الطلاب دور علماء الفلك في مناظرة عام 1999 وفي الجمعية العامة للاتحاد الفلكي الدولي لعام 2006. تم تقديم هذا الدرس الأصلي والممتع والغني بالمعلومات في عام 2011 في اجتماع الجمعية الفلكية للمحيط الهادئ. ويمكن العثور عليها هنا.

بصفتي عالم فلك وكاتب هاوٍ يقوم بالتوعية العامة ، فقد سمعت العديد من قصص المعلمين ليس فقط بما في ذلك بلوتو ولكن أيضًا تضمين الكواكب القزمة الخمسة المسماة في دروس حول النظام الشمسي.

ومن المفارقات أن جمعية الكواكب تضع مثالاً بمجموعتها من زينة العطلات التي تشمل الكواكب والكواكب القزمة والأقمار الكروية للعمالقة الغازية (الكواكب الساتلية). لقد أجريت محادثات مطولة مع علماء فلك بارزين وقمت بدراسة المشهد المتغير لنظامنا الشمسي. قادتني هذه الدراسات إلى رفض فكرة أن إضافة العديد من الكواكب الصغيرة الجديدة في حزام كايبر يبطل اعتبار بلوتو كوكبًا أيضًا.

بالإضافة إلى ذلك ، كانت تجربتي هي أن تصويت IAU لعام 2006 مفهوم بطبيعته من قبل الكثيرين على أنه ليس الإجابة النهائية أو حتى أمرًا متكاملاً لكل من علماء الفلك والمعلمين الذين يدرسون النظام الشمسي. نقوم بتحسين فهمنا للأشياء الفردية من خلال البيانات الجديدة التي نتعلمها عن تلك الأشياء ، وليس من خلال الاكتشافات التي تم إجراؤها حول الأجسام الأخرى.

نعم ، تختلف بنية النظام الشمسي عما كانت عليه عندما كان البالغون اليوم & # 8217s يكبرون. لكن يمكن فهم هذا الاختلاف على أنه توسع كبير في النظام الشمسي. على وجه التحديد ، ما لدينا الآن هو ثلاث مناطق كوكبية بدلاً من منطقتين & # 8212 الكواكب الأرضية ، الكواكب الغازية العملاقة ، والكواكب القزمة ، مع الكواكب القزمة هي الأكثر عددًا.

لكن هذا لا يجعلهم ليسوا كواكب.

لا شيء عن مدار بلوتو & # 8217 يمنعه من تصنيفه على أنه كوكب. بينما يميل مدار بلوتو & # 8217s إلى مسير الشمس بمقدار 17 & # 176 ، يميل مدار عطارد & # 8217s بمقدار 7 & # 176. تبدو العديد من أنظمة الكواكب الخارجية متعددة الكواكب مختلفة عن نظامنا الشمسي ، حيث يدور كل كوكب في مستوى مختلف.

بل إن الكواكب الخارجية أكثر غرابة

يحتوي نظامان على الأقل من الكواكب الخارجية على كوكبين عملاقين في رنين مداري 3: 2 ، وهو نفس الرنين الموجود بين نبتون وبلوتو. يعد HD 45364 في كوكبة Canis Major أحد الأمثلة على ذلك.

Gliese 876d ، كوكب من عدة كتل أرضية يدور حول نجمه أقرب من عطارد ، وكوكب WASP-17b ، نصف عرض كوكب المشتري ولكن كتلته ضعف كتلته ، يدور كلاهما حول نجومهما للخلف ، مما يعني أنهما في الاتجاه المعاكس لنجومهما & # 8217 تدور.

في النظام K0I-730 ، الذي اكتشفته مهمة كبلر ، يشترك كوكبان في مدار واحد ، ويستغرقان 9.8 أيام للدوران حول نجمهما الأم.

تخبرنا هذه الأمثلة أنه لا المدارات اللامتراكزة ولا الأجسام التي هاجرت إلى مواقع مختلفة من حيث تشكلت في البداية تحول دون تصنيف هذه الكائنات على أنها كواكب.

أكبر الأقزام يساوي أصغر الكواكب

يمكنك اعتبار شارون كوكب قزم بمفرده. لا تدور الأقمار الأربعة الصغيرة في نظام بلوتو في الواقع حول بلوتو وحده ، بل تدور حول بلوتو شارون بأصداء مختلفة. يدور بلوتو وشارون حول مركز ثنائى بين الجسمين ، مما يجعلهما نظام الكوكب الثنائي الوحيد الذي يدور حول شمسنا.

يُقدَّر أن بلوتو صخور بنسبة 70 في المائة ، وإيريس ، الذي يزيد كتلته بنسبة 25 في المائة عن بلوتو ، رغم أنه أصغر حجمًا قليلاً ، من المحتمل أن يكون أكثر صخريًا وبالتالي يشبه الكوكب. يعتقد العديد من علماء الفلك أن إيريس يقدم مثالًا لما سيبدو عليه بلوتو عندما ينحسر عن الشمس ، عالم غازاته المجمدة على سطحه. ومع ذلك ، تشير دراسة حديثة أجرتها الدكتورة كاثرين أولكين في معهد الأبحاث الجنوبي الغربي في بولدر ، كولورادو ، إلى أن بلوتو لا يفقد غلافه الجوي تمامًا طوال مداره البالغ 248 عامًا.

كشفت ملاحظات Olkin & # 8217s أن الغلاف الجوي لبلوتو & # 8217s أصبح الآن ثلاثة أضعاف سمكه عندما تم اكتشافه في عام 1988 ، على الرغم من حقيقة أن الكوكب ينحسر عن الشمس منذ عام 1989.

وتعزو هذا الضغط الجوي المرتفع إلى حقيقة أن المنطقة الواقعة على بعد 100 متر تقريبًا تحت سطح بلوتو & # 8217 تحتفظ بالحرارة الكافية للحفاظ على الأقل على بعض النيتروجين في الغلاف الجوي لبلوتو & # 8217s غازيًا طوال مداره الإهليلجي.

هل يحتفظ إيريس بأي نوع من الغلاف الجوي طوال مداره الشمسي البالغ 550 عامًا؟ مع وجود aphelion يبعد حوالي ثلاث مرات عن بلوتو & # 8217s ، فإن الاحتمال ليس كذلك ، ولكن في النهاية ، الطريقة الوحيدة للتأكد هي الذهاب إلى هناك. لفهم هذه العوالم حقًا ، نحتاج إلى مراقبتها عن كثب.

سيتطلب إرسال بعثات من نوع New Horizons إلى مثل هذه العوالم البعيدة التعاون الدولي والتقدم في تكنولوجيا الدفع لتقصير وقت السفر للبعثات الروبوتية. ومع ذلك ، فإن جعل مثل هذا الاستكشاف أولوية هو ضرورة إذا أردنا أن نصبح أشخاصًا يرتادون الفضاء على دراية بجيراننا السماوي.

وكسب التأييد الشعبي لمثل هذه المهمات يتطلب أجيالًا شابة ليست فقط على دراية بوجود هذه الكواكب ووجودها ، ولكنهم متحمسون لها.

تشير الهياكل المعقدة للكواكب القزمة إلى أن هذه عوالم كاملة ومعقدة وغامضة ، وبعبارة أخرى ، كواكب صغيرة. لهذا السبب سيكون من غير الدقيق تخيل العوالم الأكبر لحزام كايبر على أنها أقرب إلى الكويكبات بين المريخ والمشتري.

نظرًا لأن هذه العوالم البعيدة تتخلى ببطء عن أسرارها ، فإن المعرفة الجديدة ستتطلب منا باستمرار مراجعة مخططات التصنيف التي تعكس حقائق هذه العوالم. من الممكن بالفعل تخيل فئة فرعية من الكواكب التي تؤوي محيطات تحت سطح الأرض. قد تشمل هذه الفئة الفرعية عوالم متنوعة مثل بلوتو ، سيريس ، يوروبا ، إنسيلادوس ، جانيميد ، كاليستو ، تيتان ، وتريتون.

إن العثور على محيط جوفي على بلوتو قد ينذر بإيجاد أجسام مائية مماثلة تحت سطح العديد من الكواكب القزمة الأخرى في حزام كايبر ، كما أشار غيوم روبوشون وفرانسيس نيمو من جامعة كاليفورنيا في سانتا كروز في مقالتهم لعام 2011 في علم الأحياء الفلكي مجلة. نظرًا لأن المحيطات الجوفية يمكن أن تؤوي حياة جرثومية ، فإن كل واحد من هذه العوالم يشكل موقعًا محتملاً آخر لهذا البحث الأعظم على الإطلاق.

لذلك ، يمكن للمرء أن ينظر إلى نفس البيانات مثل Lakdawalla ومع ذلك يتوصل إلى استنتاج مختلف تمامًا حول نظامنا الشمسي. بدلاً من ثمانية كواكب ، يحتوي نظامنا الشمسي على خمسة كواكب أرضية (بما في ذلك سيريس) ، أقربها يقع في مدار مائل قليلاً ، وأربعة كواكب كبيرة ، والتي يمكن تقسيمها إلى عمالقة غازية وعمالقة جليدية ، ومجموعة من الكواكب القزمة ، كل منها ما عدا مدار واحد بعد نبتون. يمكن تصنيف سيريس بشكل مشترك على أنه كوكب أرضي وكوكب قزم.

في المنطقة الغازية العملاقة ، لدينا مجموعة من الأقمار الكروية التي ، مع تعقيدها وتكوينها وجيولوجيتها ، يمكن اعتبارها كواكب ثانوية أو تابعة. تقدم هذه العوالم بعضًا من أكثر الأهداف المرغوبة لعمليات البحث المستقبلية عن الحياة الميكروبية وللاستعمار البشري المحتمل للنظام الشمسي.

نعم ، من المحتمل أن يكون هناك العديد من العوالم التي يمكن العثور عليها خارج نبتون ، وقد يكون هناك كائن بحجم نبتون يتربص هناك. بشكل ملحوظ ، لن يتناسب مثل هذا الكائن مع تعريف IAU للكوكب المعتمد في عام 2006 لأنه على هذه المسافة ، فإن الاحتمالات لن & # 8220 واضح مداره & # 8221 حتى في حجم Neptune & # 8217s.

للاكتشافات التي حدثت في العشرين سنة الماضية آثار مهمة على تعليم العلوم. لا ينبغي لنا فقط عدم إسقاط بلوتو من مناقشات النظام الشمسي ، بل يجب أيضًا تضمين كواكب حزام كايبر المكتشفة حديثًا ، سيدنا ، سيريس والأقمار الكبيرة لعمالقة الغاز.

ولكن لماذا نتظاهر بأن هذه الأشياء ليست سوى ما هي & # 8212 رائعة ، ومتنوعة للغاية ، وفريدة من نوعها ، لكنها لا تزال كواكب؟ كما يقول الباحث الرئيسي في New Horizons Alan Stern في كثير من الأحيان ، فإن التحول النموذجي الحقيقي الذي ما زلنا معتادين عليه ليس من نظام شمسي به تسعة كواكب إلى واحد به ثمانية ، ولكن من نظام شمسي به تسعة كواكب إلى واحد به 50 ، 100 او اكثر.


تلسكوب ناسا على متن طائرة - صوفيا - يعثر على أدلة مخفية في ضباب بلوتو

عندما مرت المركبة الفضائية نيو هورايزونز بالقرب من بلوتو في عام 2015 ، كانت إحدى الميزات الرائعة العديدة التي كشفت عنها صورها أن هذا العالم الصغير المتجمد في النظام الشمسي البعيد يتمتع بجو ضبابي. الآن ، البيانات الجديدة تساعدس شرح كيف يتشكل ضباب بلوتو من الضوء الخافت للشمس على بعد 3.7 مليار ميل بينما يتحرك خلال مدار غير عادي.

تُظهر الملاحظات عن بُعد لبلوتو بواسطة تلسكوب ناسا على متن طائرة ، أو مرصد الستراتوسفير لعلم الفلك بالأشعة تحت الحمراء ، أو صوفيا ، أن الضباب الرقيق الذي يكسو بلوتو مصنوع من جزيئات صغيرة جدًا تبقى في الغلاف الجوي لفترات طويلة من الزمن بدلاً من السقوط فورًا في الغلاف الجوي. سطح - المظهر الخارجي. توضح بيانات صوفيا أن جسيمات الضباب هذه يتم تجديدها بنشاط - اكتشاف يقوم بمراجعة التنبؤات حول مصير الغلاف الجوي لبلوتو أثناء انتقاله إلى مناطق أكثر برودة من الفضاء في مداره البالغ 248 عامًا حول الشمس. نُشرت النتائج في المجلة العلمية Icarus.

صورة ثابتة من رسم متحرك يوضح مرور بلوتو أمام نجم خلال حدث يشبه الكسوف يُعرف باسم الاحتجاب. رصد صوفيا الكوكب القزم حيث أضاءته الخلفية مؤقتًا بواسطة نجم في 29 يونيو 2015 لتحليل غلافه الجوي. الائتمان: ناسا

قال مايكل بيرسون ، المؤلف الرئيسي للورقة ومدير مرصد والاس للفيزياء الفلكية التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: "بلوتو جسم غامض يفاجئنا باستمرار". "كانت هناك تلميحات في الملاحظات البعيدة السابقة إلى أنه قد يكون هناك ضباب ، ولكن لم يكن هناك دليل قوي لتأكيد وجوده بالفعل حتى جاءت البيانات من صوفيا. نحن الآن نتساءل عما إذا كان الغلاف الجوي لبلوتو سينهار في السنوات القادمة - قد يكون أكثر مرونة مما كنا نعتقد ".

درست صوفيا بلوتو قبل أسبوعين فقط من تحليق نيو هورايزون في يوليو 2015. حلقت طائرة بوينج 747 المعدلة فوق المحيط الهادئ ووجهت تلسكوبها الذي يبلغ ارتفاعه 9 أقدام تقريبًا إلى بلوتو أثناء الغياب ، وهو حدث يشبه الكسوف حيث ألقى بلوتو بظلاله الخافتة سطح الأرض أثناء مرورها أمام نجم بعيد.

رصد صوفيا الطبقات الوسطى من الغلاف الجوي لبلوتو في الأشعة تحت الحمراء والأطوال الموجية للضوء المرئي ، وبعد فترة وجيزة ، بحثت المركبة الفضائية نيو هورايزونز طبقاتها العليا والسفلى باستخدام موجات الراديو والأشعة فوق البنفسجية. هذه الملاحظات المجمعة ، التي تم التقاطها في وقت قريب جدًا ، قدمت الصورة الأكثر اكتمالاً حتى الآن عن الغلاف الجوي لبلوتو.

جو أزرق ضبابي

يتكون الغلاف الجوي لبلوتو عندما يتبخر الجليد السطحي تحت ضوء الشمس البعيد ، في الغالب من غاز النيتروجين ، إلى جانب كميات صغيرة من الميثان وأول أكسيد الكربون. تتشكل جزيئات الضباب عالياً في الغلاف الجوي ، على ارتفاع أكثر من 20 ميلاً فوق السطح ، حيث يتفاعل الميثان والغازات الأخرى مع ضوء الشمس ، قبل أن تمطر ببطء على السطح الجليدي.


قامت صوفيا بدراسة ظل بلوتو و # 8217 أثناء تحركه عبر سطح الأرض بسرعة تزيد عن 53000 ميل في الساعة ليلة 29 يونيو 2015. سمح التخطيط الدقيق والتكيف في الوقت الحقيقي لمسار طيران المرصد المؤدي إلى المراقبة للعلماء بالتحليل جو بلوتو & # 8217s. الائتمان: ناسا

وجدت New Horizons دليلاً على هذه الجسيمات عندما أرسلت صورًا تظهر ضبابًا أزرق اللون إلى الغلاف الجوي لبلوتو. الآن ، تملأ بيانات صوفيا مزيدًا من التفاصيل من خلال اكتشاف أن الجسيمات صغيرة للغاية ، فقط بسمك 0.06-0.10 ميكرون ، أو حوالي 1000 مرة أصغر من عرض شعرة الإنسان. Because of their small size, they scatter blue light more than other colors as they drift toward the surface, creating the blue tint.

With these new insights, scientists are reevaluating their predictions on the fate of Pluto’s atmosphere. Many forecasts indicated that as the dwarf planets moved away from the Sun, less surface ice would be vaporized — creating fewer atmospheric gases while losses to space continued — eventually leading to atmospheric collapse. But rather than collapsing, the atmosphere appears to change on a shorter cyclical pattern.

Applying what they learned from SOFIA to reanalyze previous observations, including from SOFIA’s predecessor the Kuiper Airborne Observatory, shows that the haze thickens and then fades in a cycle lasting just a few years. This indicates that the tiny particles are being created relatively quickly. The researchers suggest that Pluto’s unusual orbit is driving the changes in the haze and therefore may be more important in regulating its atmosphere than its distance from the Sun.

An Armstrong F/A-18 flying safety and photo chase for NASA’s SOFIA 747. Credit: NASA / Jim Ross

Pluto circles the Sun in a long, oval shape, called an elliptical orbit, and at an angle, called an inclined orbit. It also rotates on its side. This causes some areas of the dwarf planet to be exposed to more sunlight at different points in the orbit. When ice-rich regions are exposed to sunlight, the atmosphere may expand and create more haze particles, but as those areas receive less sunlight, it may shrink and become clearer. This cycle has continued even as Pluto’s distance from the Sun has increased, though it’s not clear if this pattern will continue.

“There’s still a lot we don’t understand, but we’re forced now to reconsider earlier predictions,” said Person. “Pluto’s atmosphere may collapse more slowly than previously predicted, or perhaps not at all. We have to keep monitoring it to find out.”

Chasing Pluto’s Shadow

SOFIA was uniquely positioned to study Pluto from afar by taking advantage of a rare moment when Pluto passed in front of a distant star, casting a faint shadow across the Earth’s surface. Momentarily backlit by the star, Pluto’s atmosphere could be analyzed.

Traveling at 53,000 miles per hour, Pluto’s shadow was expected to appear for a brief two minutes over the Pacific Ocean near New Zealand. SOFIA charted its course to intercept, but two hours before the occultation an updated prediction placed the shadow 200 miles to the north.

“Capturing that shadow required a bit of scramble. SOFIA has the benefit of being mobile, but the revised flight plan had to be cleared by air traffic control,” said William Reach, SOFIA’s associate director for science operations. “There were a few tense moments, but the team worked together, and we got clearance. We reached Pluto’s shadow at exactly the right time and were very happy to have made it!”

Remote observations like these allow scientists to monitor planetary bodies in between spacecraft flybys, which can often be separated by many years. The agreement between the data gathered remotely by SOFIA and from New Horizons’ close flyby supports that occultation observations from Earth can provide high quality data between spacecraft missions.

SOFIA, the Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy, is a Boeing 747SP jetliner modified to carry a 106-inch diameter telescope. It is a joint project of NASA and the German Aerospace Center, DLR. NASA’s Ames Research Center in California’s Silicon Valley manages the SOFIA program, science and mission operations in cooperation with the Universities Space Research Association headquartered in Columbia, Maryland, and the German SOFIA Institute (DSI) at the University of Stuttgart. The aircraft is maintained and operated from NASA’s Armstrong Flight Research Center Building 703, in Palmdale, California.


PLANETARY ATMOSPHERES | Jupiter and the Outer Planets

Triton and Pluto

Triton, which is Neptune's largest moon, and Pluto, which is usually the most distant planet from the Sun, are mid-sized icy worlds with tenuous atmospheres whose main constituent, N2, is in vapor pressure equilibrium with solid N2 ice on the surface. The shapes of infrared spectral features in the solid N2 on the surface indicate that the N2 ice temperatures are 38±1 K and 40±2 K on Triton and Pluto, respectively. Over the past few decades, solid CH4, CO, and H2O as well as N2 have been discovered on the surfaces of both bodies solid CO2 has been detected on Triton but not on Pluto. That N2 dominates Triton's atmosphere is suggested by detection of gaseous N2 absorption and emission features at ultraviolet wavelengths by the Voyager spacecraft furthermore, the surface pressure, 14 μbar, is equal to the vapor pressure of N2 ice at 38 K. Analysis of data obtained when a star passed behind Pluto in 1988 indicates that the molecular mass of Pluto's atmosphere is near 28, consistent with either N2 or CO the low vapor pressure of CO relative to N2 suggests that CO is at most a minor constituent. Gaseous CH4 has been detected in the atmospheres of Triton and Pluto, with mole fractions of 2–6×10 −4 and 0.001–0.1, respectively. The low CH4 abundance is consistent with the lower volatility of CH4 relative to N2.

ال Voyager 2 flyby past Triton in 1989 showed a dynamic world with a wealth of atmospheric and surface processes ( Figure 19 ). Despite the low atmospheric mass, several types of airborne particulates were observed. First was a nearly ubiquitous, and very tenuous, haze layer extending to 25 km altitude. The haze probably results from photochemical destruction of CH4 to form C2ح6, C2ح4, C2ح2, and other compounds that condense at Triton's cold temperatures. Second, isolated clouds 70–300 km in length were observed at heights of 1–3 km, which may result from condensation of N2. Third, and most spectacular, four geysers were seen erupting at Triton's surface, sending columns of dark particles to altitudes of 8 km. These particles formed plumes that extended up to 150 km downwind ( Figure 20 ). Analysis of surface wind streaks and orientations of the clouds and plumes suggests that, in Triton's southern mid-latitudes (the region best imaged by Voyager), the winds blow to the north-east at the surface, to the east at 1–3 km altitude, and to the west at 8 km altitude. This wind pattern is consistent with a polar vortex aloft (whose sign changes from east to west with increasing height, consistent with a negative equator-to-pole temperature gradient in thermal wind balance) and a frictional boundary layer at the surface. The north-eastward winds at the surface may result from flow of air away from the south polar cap (modified by the Coriolis acceleration) as N2 ice from the cap sublimes (Note that Triton's rotation is retrograde, that is, from east to west, so the astronomically defined south pole has the same sense of rotation as Earth's north pole.)

Figure 19 . Neptune's moon Triton as imaged by Voyager 2 in 1989. Varied surface terrains indicate an active geological history. Dark streaks toward the bottom of the image may be dust deposited by geyserlike plumes.

Figure 20 . An active geyser on Triton. Comparison of stereo pairs of images shows that the dark streak curving across the rightmost two-thirds of the image is a cloud at 8 km altitude. The dark material (probably a carbon-rich dust) is ejected from the surface to 8 km altitude within the vertical column visible at the left edge of the dark streak. The material then blows downwind to the right. Sequences of images show substantial time variability in the plume.

The atmospheres of Triton and Pluto are dense enough for transport of latent heat to play an important role in the surface energy balance. Because the vapor pressure of N2 ice depends strongly on temperature, any variation in N2-ice temperature across the surface would cause sublimation (hence cooling) in the warm regions and condensation (hence warming) in the cool regions. This process is efficient enough to guarantee that the nitrogen ice, which covers approximately half of both bodies, maintains constant temperatures across the surface (at 38±1 K on Triton and 40±2 K on Pluto) despite the fact that the absorbed solar and emitted infrared fluxes usually do not balance. Regions lacking N2 ice may attain temperatures up to 60 K.

Voyager measurements at ultraviolet wavelengths indicate that Triton's atmospheric temperature reaches 100 K at altitudes above 300 km. On the basis of the low surface temperature, the 0–300 km atmosphere must therefore contain a stably stratified layer where temperature increases with height. Sunlight is absorbed aloft and conducted down this thermal gradient toward the surface. Nevertheless, the fact that the geyser plumes rose to 8 km before spreading horizontally ( Figure 20 ) indicates that the atmosphere below 8 km is almost neutrally stable (so that temperature decreases with height, perhaps following an adiabat). This is puzzling, because unlike the case in Earth's lower atmosphere, radiation cannot compete with conduction on Triton, so no troposphere (where radiative cooling forces the atmosphere toward convective instability) is expected. Triton's ‘troposphere’ may result instead from mechanically forced turbulence caused by air flow over rough topography.

Little is known about Pluto ( Table 6 ), which has not yet been visited by spacecraft. Our knowledge of Pluto's atmosphere derives largely from the fact that Pluto passed in front of a star in 1988 (an event called a stellar occultation). The dimming of the stellar light occurred gradually rather than suddenly, proving that Pluto has an atmosphere. Analysis of these observations indicates that the surface pressure is at least 3 μbar, but could exceed 100 μbar depending on the exact temperature of the nitrogen ice at the surface. (Over the allowed range of N2-ice surface temperatures, 38–42 K, the vapor pressure ranges from 14 to 160 μbar). Analysis of the occultation data indicates a temperature near 100 K at pressures near 1 μbar, implying that temperature increases with height between the surface and 1 μbar pressure. Pluto's eccentric orbit causes large variations in distance from the Sun over its 248-year orbit, reaching a minimum of 29.7 AU in 1990 and a maximum of 49.5 AU in 2114. Pluto's surface temperature and atmospheric pressure will therefore probably plummet over the next century, although uncertainty in surface properties precludes a firm prediction.

Table 6 . Properties of Pluto

Date of discovery1930
Mass (kg)1.32×10 22
Mass (Earth1)0.002
Radius (km)1145–1200
Surface gravity (m s −2 )0.6
Orbital period (years)248
Orbital semi-major axis (AU)39
Rotation period (days)6.387
Obliquity120°
الانحراف المداري0.249

Data from Stern and Tholen (1997) Cox AN (ed.) (2000) Allen's Astrophysical Quantities. Springer-Verlag, New York.


شاهد الفيديو: طبقات الغلاف الجوي للأرض عالم فوق الرؤوس (شهر فبراير 2023).