Астрогалактика

Через тернии к звездам!

Открытие Плутона: история последней планеты Солнечной системы. (к 75-летию открытия Плутона)


Карта сайта

            
Астрономия
древнейшая из наук
 Античная астрономия
 Хронология астрономии
 Современная астрономия
Основы астрономии
 Начала астрономии
 Время и небесная сфера
 Созвездия
 Движение небесных тел
 Астроприборы
 Астрофизика
 Обзоры астрооборудования
 Астрономические наблюдения

Общая астрономия
 Солнечная система
 Звезды
 Наша Галактика
 Внегалактическая астрономия
 Внеземные цивилизации
 Астрономы мира и знаменательные даты

Дополнительно
 Форумы Astrogalaxy.ru
 Астрономия для детей
 Планетарии России
 Это интересно
 Новости астрономии
 О проекте






Часть 1. Открытие Плутона: история последней планеты Солнечной системы. (к 75-летию открытия Плутона)

Клайд Томбо рассказывает (начало шестидесятых годов прошлого века):

«История открытия Плутона во многом напоминает историю открытия Нептуна в 40-х годах прошлого столетия. В своих поисках Нептуна Джон Кауч Адамс встретился с жесточайшими препятствиями. Подобно этому, ранние попытки найти Плутон, предпринятые Персивалем Ловеллом и его помощниками на Ловелловской обсерватории, сопровождались горькими разочарованиями. Открыть Плутон оказалось гораздо труднее, чем Нептун. В окуляр блинк-микроскопа пришлось просмотреть миллионы слабых звезд, прежде чем среди них удалось обнаружить Плутон. Более 100000 предполагаемых изображений планеты оказались на самом деле фотографическими дефектами, и каждое из этих ложных изображений надо было проверить на третьей пластинке. Часто утверждалось, что открытием Плутона завершатся долгие поиски планет. В известном смысле это справедливо, но для меня это было только началом гораздо более широких планетных поисков, которые продолжались тринадцать с лишним лет. К 1943 году я тщательно исследовал на трех четвертях всей площади неба все слабые звезды вплоть до 17-й величины (в 25 000 раз слабее, чем самые слабые звезды, видимые невооруженным глазом). В общей сложности я просмотрел в окуляр блинк-микроскопа около 90 миллионов звездных изображений. Эти тщательные систематические поиски в значительной мере, мне кажется, исключили возможность существования еще одной планеты в пределах досягаемости используемых инструментов и приборов. Программа наблюдений, запланированная на 13-дюймовом телескопе, позволила бы открыть любую планету, достаточно большую для того, чтобы оказать ощутимое возмущающее действие на орбиту Плутона за последние несколько сот лет. Вероятно, новые мощные телескопы системы Шмидта в состоянии обнаружить очень слабые новые планеты (если они существуют), но найти их можно только ценой просмотра в пять-десять раз большего количества звезд, чем пришлось на мою долю. Возможно, в дальнейшем будут предложены совершенно новые методы, позволяющие исследовать сотни миллионов звезд менее трудоемким путем. Тогда шансы обнаружить еще одну далекую планету возрастут, и можно будет приступить к ее поискам.»

Как видим, и здесь Клайд Томбо оказался прав! Мощные современные компьютеры содержат в ячейках памяти гигабайты данных о звездах, что позволяет значительно облегчить поиск новых объектов. Благодаря современным технологиям, были открыты такие объекты, как Седна и Кваоар, являющиеся объектами (астероидами) пояса Койпера, но которые нельзя уже причислить к большим планетам Солнечной системы. Тем не менее, открытия трансплутонов продолжаются, а началось все столетие назад….

Прошло ровно 75 лет со времени открытия девятой и самой далекой большой планеты Солнечной системы и 150 лет со дня рождения Персиваля Ловелла(см. фото слева) – астронома, который первым начал поиски транснептуновой планеты. Но, к сожалению, он не дожил до момента открытия планеты, но его усилия в поисках «планеты ИКС» не пропали зря. 18 февраля 1930 года молодой ассистент обсерватории Ловелла во Флагстаффе (США) Клайд Томбо обнаружил эту девятую планету Солнечной системы, которую назвали Плутон. Вскоре астрономы определили элементы орбиты новой планеты: эксцентриситет 0,25, наклон к эклиптике —17° (у Меркурия 7°, у остальных планет менее 3°), расстояние от Солнца примерно 39,4 а. е., период обращения — 248 лет (см. рис. справа).

Открытие Плутона не было случайным. Еще за четверть века до этого известный американский астроном Персиваль Ловелл (1855—1916) начал изучать остававшиеся после открытия Нептуна отклонения в движении Урана. Ловелл приписывал их воздействию на Уран некоей «планеты X», находящейся за орбитой Нептуна. Расчеты и первый этап поисков этой планеты завершились в 1916 году безрезультатно. В 1929 году Клайд Томбо возобновил поиски и 18 февраля 1930 года нашел планету всего в 3° от положения, предсказанного Ловеллом. Орбита Плутона отличалась от вычисленной орбиты «планеты X», но меньше, чем, скажем, орбита Нептуна от орбит, рассчитанных У. Леверье и Дж. Адамсом (так, у орбиты Плутона большая полуось была лишь на 3,5 а. е. меньше расчетной, а в случае с Нептуном расхождения достигали 7 а. е.). Чтобы отметить роль Ловелла в открытии Плутона, сообщение о новой планете было задержано до 13 марта — дня 75-летия Ловелла, а самой планете было присвоено обозначение PL , что представляет собой монограмму не только из первых двух букв названия планеты, но и из инициалов Персиваля Ловелла.


На рисунке приводится вид неба 23 января 1930 года через 2,5 часа после захода Солнца. На рисунке показано положение Плутона в день, когда был сделан знаменитый снимок участка неба, на котором и была обнаружена планета. Плутон находился около звезды 3,5 звездной величины дельта Близнецов, которая иначе называется Вазад (в другой транскрипции Васат).

Проследим трудную историю открытия Плутона от самых ее истоков. Заодно и рассмотрим биографию открывателя Плутона К.Томбо, который являлся, как многие из вас - простым любителем астрономии. Для начинающих любителей биография К.Томбо может служить ярким примером преданности науке, трудолюбия, терпения и настойчивости, благодаря которым, собственно, и удалось обнаружить эту планету. Но вернемся к истокам поисков Плутона. Ловелл взялся за поиски планеты Икс в начале нашего столетия. Он начал с тщательного пересмотра сообщений Адамса, Леверрье и других астрономов об орбитах Урана и Нептуна. Ловелл решил, что, как ни тяжела была эта работа, лучшим способом найти планету Икс было изучение ее очень слабого влияния на орбиту Урана. Он вычислит орбиту Урана с возможно большей точностью, а затем, пользуясь необъясненными возмущениями его орбиты, попытается рассчитать массу и положение планеты Икс. Ловелл вычислил новую, более точную орбиту Урана. И в 1905 году он получил по ней предполагаемую орбиту планеты Икс. Более того, он дал приблизительное описание планеты Икс! «Девятая планета,— сказал он, — находится на расстоянии около шести миллиардов километров от Солнца, и ей требуется 282 года для полного оборота вокруг Солнца». Далее он сообщал, что это небольшая планета. Несомненно, она светит очень слабо и видна с Земли как звездочка 12-й или 13-й величины. Звездная величина — мера яркости небесных светил в астрономии. Самые яркие звезды имеют величину единица или меньше единицы. Чем слабее звезда, тем больше число, которое соответствует ее звездной величине. Звезда 6-й величины — самая слабая, какую еще можно видеть невооруженным глазом. Звезды с большими значениями звездной величины видны лишь в телескоп. Итак, оказалось, что для поисков планеты Икс необходим хороший инструмент. Ловелл решил использовать 5-дюймовый фотографический телескоп. Это дало ему существенное преимущество перед астрономами, охотившимися ранее за Нептуном. Им приходилось зарисовывать положения звезд на картах, потому что фотоаппарат еще не был изобретен. На фотографиях же положения звезд фиксируются автоматически. Ловелл знал, что планета Икс должна медленно двигаться на фоне сотен тысяч неподвижных светил в богатой звездами области Млечного Пути. Крошечная планета должна быть видна как слабая точка. Только выделив этот слабый перемещающийся объект, Ловелл мог найти планету.

Чтобы иметь представление о задаче, которая стояла перед Ловеллом, вообразите следующее: вы стоите на балконе, глядя вниз, на пол огромного зала. По полу разбросаны сотни тысяч крохотных бусинок. Одна из бусинок очень медленно движется. Ваша задача — указать эту бусинку. Ловелл начал свои поиски в ясную безлунную ночь в начале 1905 года. Он вошел в башню телескопа в приподнятом настроении, старательно навел телескоп на группу звезд. К телескопу была прикреплена фотографическая камера. Ловелл заметил точное время по часам. Затем он терпеливо прождал три часа, пока пластинка соберет свет от звезд, вплоть до 16-й величины. На следующий день Ловелл проявил пластинку и отложил ее. Несколько ночей спустя он вернулся в башню, и снова фотографировал тот же участок неба в течение трех часов. Наступил волнующий момент. Проявив вторую пластинку, он тщательно наложил ее на первую так, чтобы звезды на обеих пластинках в точности совпали. Затем он стал медленно просматривать в лупу двойную пластинку. Он надеялся, что где-то среди этого поля он найдет пару слабых звезд, которые не совпали. Если одна из звезд на верхней пластинке не окажется точно над своим изображением на нижней пластинке, это значит, что «звезда» сдвинулась в течение нескольких дней, прошедших между двумя экспозициями. Это будет означать, что он увидел планету. Час за часом Ловелл изучал и сравнивал пару пластинок. Вдруг он напал на точку, которая сместилась! Ловелл был взволнован, но он знал, что должен сдерживать свои чувства. Без дополнительной проверки нельзя быть уверенным в том, что это планета. Окрыленный, он вернулся к телескопу и снял еще несколько пар пластинок той же самой площадки неба. Снова он обнаружил движущееся изображение. Но — увы! Оно двигалось слишком быстро — гораздо быстрее, чем должна была двигаться отдаленная планета. Это был всего-навсего астероид, одно из многих планетных тел, движущихся вокруг Солнца между орбитами Марса и Юпитера. Ловеллу предстояло еще много таких разочарований, потому что в течение его долгих поисков на пластинках оказались сотни астероидов. Каждую неделю Ловелл снова и снова получал пары пластинок. Он провел долгие часы, исследуя их в небольшую лупу, пытаясь обнаружить планету Икс. Недели складывались в месяцы, месяцы — в годы. В 1908 году Ловелл снова взялся за математические вычисления. Он начал изучать все возмущения движения Нептуна за много лет. Его новые цифры показали слабое изменение орбиты планеты. С этими цифрами он рассчитал новое положение планеты Икс. Поиски в небесах продолжались год за годом; когда Ловелл отправлялся в путешествия, за поиски принимались его помощники. Находясь в отъезде, он с беспокойством писал им: «Нет ли чего-нибудь подозрительного? Без колебания отправляйте мне телеграмму — ОБНАРУЖЕН!» Поиски планеты Икс много значили для Ловелла. <Я опечален тем, что об Икс ничего не сообщалось», — писал он. Тем не менее, хотя одно разочарование следовало за другим, он был способен шутить: «Я докладываю в Академии о своей работе 13 января. Было бы любезностью с вашей стороны сообщить об открытии как раз к этому времени». 13 января 1915 года в Американской Академии искусств и наук Ловелл прочел свое Сообщение о транс-нептуновой планете, изложенное на 105 страницах. Во вступительной части сообщения он воздавал должное Леверрье и Адамсу. Ловелл говорил: «Еще с тех пор, как... искусные руки Леверрье и Адамса привели к потрясшему мир открытию Нептуна, существовало убеждение..., что за Нептуном расположены еще и другие планеты, которые ждут своего открытия. Леверрье сам твердо придерживался этой точки зрения». Ловелл рассказывал о том, как он проверил известные возмущения Урана вплоть до 1691 года. Отсюда он рассчитал орбиту планеты Икс, ее положения и описал ее. «В настоящее время перед нами стоит не простая проблема, — сказал он. — Мы не можем использовать для расчета орбиты планеты Икс один только Нептун..., как в свое время в поисках Нептуна использовался Уран, потому что мы не располагаем достаточным количеством наблюдений Нептуна в прошлом». Сообщение Ловелла включало карты, на которые была нанесена вычисленная орбита планеты Икс. Ловелл предполагал, что одной из областей неба, где могла быть обнаружена планета Икс, было созвездие Близнецов.

Он считал, что математические предсказания не могут с достаточной степенью точности указать положения планеты, а дают только «общее направление». Сделав свое сообщение, Ловелл стал работать с большим напряжением, чем когда-либо. В течение года он потратил столько сил, что превратился в худого измученного человека с расшатанными нервами. 12 ноября 1916 года он внезапно умер от удара. Его смерть опечалила каждого, кто его знал, особенно девочек и мальчиков Флагстаффа, для которых он наряжался Санта Клаусом на Рождество. Ловелл был похоронен в его любимом месте — на холме Марс-Хилл, около 24-дюймового телескопа, где он провел много счастливых ночей, исследуя небо и охотясь за планетой Икс. Три года спустя после смерти Ловелла один из ведущих астрономов Америки сделал сенсационное заявление: «Я полагаю, что девятая планета движется сейчас по орбите далеко за Нептуном. Я полагаю, что планета медленно пересекает созвездие Близнецов, где и будет обнаружена». Этим астрономом был Уильям Генри Пикеринг из Гарвардской обсерватории. Пикеринг работал с Ловеллом и помогал ему в строительстве обсерватории во Флагстаффе. Блестящий охотник за планетами, Пикеринг пытался вычислить положение девятой планеты в течение десяти лет. Сначала он также использовал в своих расчетах только возмущения Урана. Но в 1919 году Пикеринг стал учитывать и наблюдения Нептуна. По возмущениям обеих планет Пикеринг рассчитал орбиту планеты Икс. Его твердая уверенность в том, что планета движется через созвездие Близнецов, вызвала интерес у астрономов. В конце концов, Ловелл мог быть прав! Надежды обнаружить планету Икс начали оживать. Пикеринг сам возглавил эту работу. Он попросил обсерваторию Маунт Вилсон заняться поисками планеты в Близнецах. Это было поручено астроному Мильтону Хьюмасону. Используя мощный фотографический телескоп, Хьюмасон фотографировал Близнецы каждые несколько ночей. Затем он сравнивал каждую пару пластинок, как это делал Ловелл. Хьюмасон действительно сфотографировал планету Икс на двух своих пластинках, но ему не удалось ее заметить. На одной изображение планеты было испорчено дефектом на пластинке, а на другой изображение яркой соседней звезды закрывало его. Спустя некоторое время Хьюмасон вынужден был отказаться от поисков. Астрономы вскоре стали терять интерес к охоте за планетой Икс. Они считали, что могут найти лучшее применение своим мощным телескопам.

Прошло почти 10 лет, прежде чем поиски были возобновлены — на этот раз в обсерватории Ловелла. Благодаря Персивалю Ловеллу эта обсерватория оставалась важным научным центром. Он завещал ей значительные средства для астрономических исследований. В конце 20-х годов брат Ловелла, Аббот Лоуренс, сделал дополнительный вклад в этот фонд. «Деньги, — сказал он, — должны быть использованы на установку нового 13-дюймового широкоугольного фотографического телескопа». При экспонировании фотопластинки в течение часа на нем можно было бы фотографировать звезды вплоть до 17-й величины. Каждая пластинка покрывала 160 квадратных градусов, т. е. около 1/260 всего видимого неба. Такое большое поле зрения должно было ускорить поиски планеты Икс. Новая камера была готова к работе в 1929 году. Именно в это время в штате обсерватории появился новый молодой сотрудник Клайд Вильям Томбо. Ему предстояло пойти по стопам Ловелла и вписать новые страницы в историю Ловелловской обсерватории.

Часть 2 статьи | Часть 3 статьи


Авторство, источники и публикация:
1.Козловский Александр.  sev_kip2@samaratransgaz.gazprom.ru
2.Журнал «Земля и Вселенная» № 4 за 1984 год
3.RedShift 3.0
4.StarryNightBackyard 3.1
5.http://www.astrogalaxy.ru 
6.По материалам книги Тони Саймона «Поиски планеты ИКС», М. «Мир», 1966 год.
Черно-белые иллюстрации взяты из книги Тони Саймона «Поиски планеты ИКС», М. «Мир»,
1966 год, цветные – из «RedShift 3.0», схема орбит Нептуна и Плутона - из «Земля
и Вселенная» № 4 за 1984 год.
7.Публикация проекта 12.03.2005 


Главная страница раздела | Научно-популярные статьи

Copyright © 2004 - 2016, Проект 'Астрогалактика' • выпущен 12.07.2004
Top.Mail.Ru