Kāpēc Plutons ir planēta, bet Erisa ir pārāk laba (Op-Ed)

Šis mākslinieks

Šī mākslinieka skatījumā redzams Plutona centrs un tā lielais mēness Šarons, kā arī divi no četriem mazākajiem pavadoņiem (augšējā kreisajā un labajā pusē). Plutona četri mazie pavadoņi ir Niks, Hidra, Kerbeross un Stikss. (Attēla kredīts: David A. Aguilar (CfA))

Tim DeBenedictis ir galvenais izstrādātājs SkySafari iOS un Android lietotņu līnija vietnē Simulācijas mācību programma , veidotāji Zvaigžņotā nakts , SkySafar es un bezmaksas Plutona safari lietotne. Kopš vidusskolas DeBenedictis raksta astronomijas programmatūru un 1993. gadā absolvējis MIT, iegūstot grādu zemes, atmosfēras un planētu zinātnēs. Aizraujoties ar kosmosu, DeBenedictis ir autodidakts mašīnbūves un elektrotehnikas jomā, un kosmosā ir izlaidis savu privāto mikrosatelītu. Viņš sniedza ieguldījumu šajā rakstādemokratija.eu ekspertu balsis: Op-Ed & Insights.

Starptautiskā astronomijas savienība (IAU) kļūdījās. Mūsu Saules sistēmā ir 10 planētas.

Kad NASA kosmosa kuģis New Horizons slīd uz mūsu Saules sistēmas aukstajām ārējām robežām, lai pirmo reizi tuvplānā aplūkotu Plutonu, ir īstais laiks pārskatīt Starptautiskās Astronomijas savienības (IAU) 2006. gada planētas definīciju. , kā rezultātā Plutons “pazeminājās” no planētas uz neviennozīmīgu pundurplanētas statusu.

Plutona vieta

Tiem, kas nav pazīstami ar jautājumiem, kas noveda pie šī ļoti pretrunīgā lēmuma, šeit ir īss kopsavilkums: tas sākās ar pašu Plutonu, ko 1930. gada 18. februārī atklāja Klaids Tombaugs, jauns amerikāņu astronoms, kurš strādāja Lowell observatorijā Flagstafā, Arizonā. Plutons izrādījās diezgan atšķirīgs no pārējiem astoņiem lieliem objektiem, kas riņķo ap sauli. Plutons ir daudz mazāks nekā Merkurs, un tikai divas trešdaļas no Zemes mēness. Tās orbīta ir slīpa un ekscentriska, šķērsojot Neptūnu. Neviena cita planēta nerīkojās šādi. 2000. gadā astronomi atklāja citus objektus, kas riņķo ap sauli dziļajā ārējā Saules sistēmā, un to īpašības ir ļoti līdzīgas Plutonam. Viņiem tika doti tādi vārdi kā Sedna, Quaoar, Ixion, Varuna, Makemake un Haumea. Daudzi pēc izmēra bija tuvi (bet ne gluži vienādi) Plutonam. Viņiem visiem bija noliektas, ekscentriskas orbītas; diezgan daudz no šīm orbītām šķērsoja Neptūnu.

Pavērsiena punkts bija 2005. gadā. Kalifornijas Tehnoloģiju institūta astronoms Maiks Brauns kopā ar Čadu Trujillo no Dvīņu observatorijas un Deividu Rabinovicu no Jēlas universitātes atklāja jaunu masīvu ķermeni Saules sistēmā. Šis jaunais ķermenis, ko astronomi vēlāk nodēvēja par Erisu, bija īpaši ievērības cienīgs: tam bija ne tikai mēness, bet tajā laikā tas tika lēsts lielāks par Plutonu. Turpmākie novērojumi atklāja, ka Erisa un Plutons ir gandrīz identiski, lai gan Plutons, iespējams, ir dažus kilometrus lielāks. Sākotnēji Brauns tikko atklāto ķermeni bija nosaucis par Ksenu (pēc tāda paša nosaukuma TV šova varoņa, ar viltīgu Planētas X atsauci). Lai gan vārds Ksena neturējās, IAU vēlāk oficiāli - un trāpīgi - kristīja to kā Erisu pēc grieķu haosa un nesaskaņu dievietes.

Tātad šķita pilnīgi skaidrs - ja Plutons būtu mūsu Saules sistēmas devītā planēta, tad Erisai vajadzētu būt tās desmitajai. Un, ja Eriss un Plutons būtu planētas, kāpēc gan Makemake un Haumea nevarētu uzskatīt arī par planētām? Un ja nu tur būtu vēl lielāki atklājami objekti? Kāpēc Saules sistēmai nevajadzētu būt 15 planētām vai 40? (Vai varat iedomāties mnemonisko ierīci, kas būtu nepieciešama, lai atcerētos 40 Saules sistēmas planētas ?!)

Visiem, kas atbalstīja planētas statusa piešķiršanu šiem objektiem, tikpat nelokāma nometne uzstāja, ka neviens no šiem objektiem, ieskaitot Plutonu, nav pelnījis saukt par planētām un ka mūsu Saules sistēmā ir tikai astoņi objekti, kas ir cienīgi planētas statusam. Neptūns būtu pēdējais un pēdējais.

Problēmas pasliktināšanās

Ar nolūku vienreiz un uz visiem laikiem atrisināt debates, IAU locekļi tikās 2006. gadā. Viņi dienas ilgi diskutēja par to, kā noteikt nepārprotamas definīcijas objektiem mūsu Saules sistēmā. Visbeidzot, tika pieņemta rezolūcija 5A:

5.A RISINĀJUMS

Tāpēc IAU nolemj, ka mūsu Saules sistēmas planētas un citi ķermeņi, izņemot satelītus, ir iedalāmi trīs dažādās kategorijās šādi:

(1) Planēta ir debess ķermenis, kas (a) atrodas orbītā ap sauli, (b) kurai ir pietiekama masa, lai tās pašmaska ​​varētu pārvarēt stingrus ķermeņa spēkus, lai tā uzņemtu hidrostatiskā līdzsvara (gandrīz apaļas) formu, un c) ir iztīrījis apkārtni ap savu orbītu.

(2) Pundurplanēta ir debess ķermenis, kas (a) atrodas orbītā ap sauli, (b) tai ir pietiekama masa, lai tā gravitācijai pārvarētu stingrus ķermeņa spēkus tā, ka tā iegūst hidrostatiskā līdzsvara formu (gandrīz apaļu). 2], c) nav iztīrījis apkārtni ap savu orbītu, un d) nav satelīts.

(3) Visus pārējos objektus, izņemot satelītus, kas riņķo ap sauli, kopā sauc par maziem Saules sistēmas ķermeņiem.

Tās, atklāti sakot, ir briesmīgas definīcijas. Neskatoties uz mērķi sniegt nepārprotamas definīcijas, rezolūcija 5A patiesībā satur tādu neskaidrību, par kādu protestētu lielākā daļa zinātnisko organizāciju. Tas rada apjukumu, maz atrisina un nevienu nedara laimīgu.

Tātad, kā tas kļuva par oficiālo planētas definīciju? Ļoti dīvains balsojums. Ja jūs domājat, ka zemā vēlētāju aktivitāte ir ierobežota ar politiku, apsveriet to: tikai aptuveni 4 procenti IAU biedru piedalījās balsojumā par 5.A rezolūciju. Bet tieši ceļojumu grafiki, nevis apātija izraisīja šo bezdarbīgo aktivitāti. Redziet, balsošana notika IAU sanāksmes pēdējā dienā, kad daudziem cilvēkiem bija jādodas prom, lai nokļūtu mājās - 424 astronomi bija klāt, lai gan 2006. gadā IAU bija tikai vairāk nekā 10 000 dalībnieku. Tā rezultātā Plutons zaudēja statusu, kāds tam bija vairāk nekā 80 gadus, un vienā naktī kļuva par pundurplanētu. [Pazemināts Plutons: vairs nav planētas ļoti pretrunīgā definīcijā]

Pats termins “pundurplanēta” rada neskaidrības. Jūs bieži dzirdat cilvēkus sakām, ka Plutons joprojām ir planēta, bet tagad tā vienkārši ir pundurplanēta. Bet, neskatoties uz nosaukumu, IAU neuzskata pundurplanētu par planētu - atšķirībā no pundurzvaigznes, kas joprojām ir zvaigzne, vai pundurgalaktiku, kas joprojām ir galaktika. Tik daudz par neskaidrību novēršanu! Bet tikai pretrunīgais vārda planēta lietojums nav šīs rezolūcijas neskaidrākā daļa.

Kosmosa kuģis New Horizons lidos ar Plutonu 2015. gada 14. jūlijā.

Kosmosa kuģis New Horizons lidos ar Plutonu 2015. gada 14. jūlijā.(Attēla kredīts: izgatavots, izmantojot lietotni Pluto Safari iOS un Android ierīcēm.)

Izšķirot izšķirtspēju 5A

Izšķirsim 5.A rezolūciju “Planētas definīcija” - vienu no sešām IAU rezolūcijām, kas tika pieņemtas Ģenerālās asamblejas noslēguma ceremonijā 2006. gadā.

*Gandrīz apaļa forma.Šeit ir kaut kas labs. Mēs visi intuitīvi jūtam, ka planētai vajadzētu būt apaļai vai gandrīz tā. Bet kas ir “gandrīz”? Cik viengabalainam un bedrainam jābūt objektam, lai to vairs nevarētu uzskatīt par planētu vai pundurplanētu? Cik gludai jābūt “bumbiņai”? Zeme, par kuru mēs visi piekrītam, ir planēta, dažos mērogos ir gandrīz apaļa, bet citās tā nav. Ja jūs stāvat Lielā kanjona apakšā, Zeme nav pat gandrīz apaļa.

*Notīra apkārtni.Es esmu mēģinājis gadiem ilgi apvīt galvu ap šo frāzi, mēģinājis pārliecināt sevi, ka tam ir jēga - bet es vienkārši nevaru to norīt. IAU cenšas izteikt, ka planētai jābūt ne tikai apaļai, bet arī dominējošam gravitācijas spēkam tās Saules sistēmas vietējā reģionā. Tā nav nepamatota nostāja. Protams, Zeme un Jupiters ir dominējošie objekti savos vietējos reģionos. Neptūns noteikti arī ir. Lai gan Plutona orbīta šķērso Neptūna orbītu, Neptūns piespiež Plutonu izveidot kaut ko tādu, ko sauc par 3: 2 rezonansi (katras trīs reizes, kad Neptūns apiet sauli, Plutons apiet divas reizes), novēršot sadursmi. Bet vai kāda no šīm planētām patiešām ir “iztīrījusi apkārtni” ap savu orbītu? Nē. Plutons joprojām nepārprotami atrodas Neptūna “apkaimē”. Šajā sakarā Jupiteram ir divas labi zināmas asteroīdu grupas-Trojas zirgi, kas vada un seko Jupiteram tā orbītā. Šajā sakarā arī Zeme nav gluži “iztīrījusi apkārtni” ap savu orbītu, kur ikviens, kurš redzēja Zemes tuvumā esošos asteroīdus, kas nonāca Zemes atmosfērā netālu no Čeļabinskas, Krievijā, 2013. gada 15. februārī vai Tunguskā, Sibīrija, 1908. gada 30. jūnijā, var apliecināt. Tātad, vai Zeme, Jupiters un Neptūns ir dominējošie gravitācijas objekti viņu vietējās apkaimēs? Jā, skaidri. Vai viņi ir attīrījuši savus rajonus? Nē. Ne ar tālmetienu.

Citi zinātnieki ir apsvēruši šo jautājumu. Alans Šterns, New Horizons misijas Plutonā galvenais pētnieks, skaidri norādīja, ka nepiekrīt IAU rezolūcijai. 'Jebkura definīcija, kas atļauj planētu vienā vietā, bet ne citā, nav īstenojama. Ņem Zemi. Pārvietojiet to uz Plutona orbītu, un tā uzreiz tiks diskvalificēta kā planēta, ”sacīja Sterns.

IAU planētas definīcijas lielākā problēma ir tā, ka tā jau tā neviennozīmīgo jēdzienu (“Kas ir planēta?”) Aizstāj ar vēl trim neviennozīmīgiem jēdzieniem (“gandrīz apaļš”, “attīrīts” un “apkārtne”). Patiešām, vienīgā galīgā IAU rezolūcijas daļa, par kuru ikviens var piekrist, ir pirmā daļa:(1) Planēta atrodas orbītā ap sauli. Tāpēc Mēness nav planēta. Mana 6 gadus vecā brāļameita to intuitīvi saprot. Tā ir vienīgā IAU definīcijas daļa, kuru es paturēšu.

Izeja

Apskatīsim dažus citus definīciju veidus, kas ir skaidri un nepārprotami.

*Starptautiskās robežas.Ir labi saprotams, ka Ziemeļamerikas daļu uz ziemeļiem no 49 grādiem, starp Kanādas provincēm Britu Kolumbiju, Albertu, Saskačevanu un Manitobu un ASV Vašingtonas, Aidaho, Montānas, Ziemeļdakotas un Minesotas štatiem sauc par Kanādu, un daļu zem šī platuma sauc par ASV. Gar 49. paralēli nav fiziskas norobežojuma - nav upes, nav kalnu grēdas. Nav smalku izmaiņu veģetācijā vai ģeoloģiskajā struktūrā. Bet ir stingra, asa, skaidri definēta, labi saprotama robeža, kas nepārprotami atbild uz jautājumu: 'Kas ir Kanāda?' Tā ir valsts uz ziemeļiem no 49. paralēles. Tas nokārto 6 gadus vecās brāļameitas testu.

*Zvaigznāju robežas. Vēl 1888. gadā IAU definēja sarežģītu robežu līniju kopumu debesīs, precīzi iezīmējot zvaigžņu grupas, kuras parasti sauca par zvaigznājiem. Tā arī paziņoja, ka būs 88 no šiem zvaigznājiem. Līnijas tika izvēlētas rūpīgi, lai ievērotu tradicionālās izvēles par to, kura zvaigzne varētu atrasties kādā zvaigznājā, un galu galā definīcijas bija skaidras. Nav šaubu par to, kurš konkrētais debess punkts ietilpst kādā zvaigznājā. Un jūs varat precīzi pateikt, kad kustīgs debess objekts (piemēram, Plutons) var šķērsot vienu zvaigznāju otrā. Tā ir patvaļīgi saskaņota, bet precīzi definēta definīciju sistēma, kas labi kalpojusi astronomijas kopienai vairāk nekā 100 gadus.

*Karmana līnija, kas nosaka telpas malu. Kur beidzas Zemes atmosfēra un sākas kosmoss? Skaidrs, ka nav fizisku robežu. Nav burbuļa, kas aiztur atmosfēru, kas jāšķērso ceļā uz Starptautisko kosmosa staciju. Gaiss kļūst arvien plānāks, līdz jūs to nevarat ignorēt. Bet patiesībā gaisa molekulas turpina pastāvēt, lai arī mazākā skaitā, daudzu tūkstošu kilometru augstumā un tālāk - patiesībā dažas no šīm gaisa molekulām, iespējams, jau ir nonākušas līdz Plutonam! Tomēr kopš pilotējamo kosmosa lidojumu pirmajām dienām gandrīz vispāratzīta definīcija ir tāda, ka kosmoss sākas 100 kilometru (62 jūdzes) augstumā. Faktiski šo definīciju pieņem Starptautiskā aeronautikas federācija (FAI), starptautiska standartu noteikšanas institūcija aeronautikas un astronautikas jomā. Piloti, kuri ir veikuši augstāk par 100 km, oficiāli ir ieguvuši astronauta titulu. Tā ir vēl viena patvaļīga, bet plaši atzīta konvencija, kas ir skaidra, nepārprotama un viegli nokārto sešus gadus vecu izpratnes pārbaudi.

IAU vajadzēja darīt 2006. gadā un to varētu viegli izdarīt, virzoties uz priekšu, - kristalizēt vārda “planēta” definīciju tikpat nepārprotami, kā tas definēja zvaigznāju robežas 1888. gadā. Jā, šī definīcija būtu bijusi patvaļīga, un jā, paši fiziskie objekti pakāpeniski pārietu no lielākiem uz mazākiem, un viņiem vienalga, kā mēs tos izvēlamies saukt. Bet IAU varēja izvēlēties definīciju, kas atrisina debates daudz apmierinošākā veidā, nekā tas bija patiesībā.

Dažu transneptūniešu objektu orbītas.

Dažu transneptūniešu objektu orbītas.(Attēla kredīts: izgatavots, izmantojot lietotni Pluto Safari iOS un Android ierīcēm)

1000 km noteikums

Tātad, kāda būtu labāka Saules sistēmas objektu definīcija?

(1) “Planēta” [1] ir debess ķermenis, kas (a) atrodas orbītā ap sauli un (b) maksimālais virsmas rādiuss ir lielāks par 1000 km (620 jūdzes).

(2) Visus pārējos objektus, izņemot satelītus, kas riņķo ap sauli, kopā sauc par maziem Saules sistēmas ķermeņiem.

'Bet tas ir pilnīgi nezinātniski,' jūs varat teikt. 'Kāpēc 1000 km? Kāpēc ne 1200 vai 750? '

Es uzskatu, ka precīza planētas kā objekta, kura rādiuss ir vismaz 1000 km, definīcija ir ne mazāk zinātniska kā kilometra definīcija kā attāluma vienība, kas vienāda ar 1000 m vai pakāpe 1/360 no aplis.

Un ir arī citi iemesli, kāpēc 1000 km definīcija ir zinātniskāka, nekā varētu šķist sākumā. Bet īslaicīgi atstāsim to malā. Tā vietā paskatīsimies, kas būtu noticis, ja IAU būtu pieņēmusi šo definīciju.

Šeit ir saraksts ar lielākajiem zināmajiem objektiem, kas riņķo ap sauli, un to rādiusu kilometros:

Objekta rādiuss (km)

Jupiters: 69 911 km (43 441 jūdzes)
Saturns: 58 232 km (36 184 jūdzes)
Urāns: 25 362 (15 759 jūdzes)
Neptūns: 24 622 (15 299 jūdzes)
Zeme: 6 378 (3963 jūdzes)
Venēra: 6 052 (3761 jūdzes)
Marss: 3 390 (2 106 jūdzes)
Dzīvsudrabs: 2440 (1516 jūdzes)
Plutons: 1 184 (736 jūdzes)
Eris: 1163 (723 jūdzes)
Meklēšana: 715 (444 jūdzes)
Haumea: 620 (385 jūdzes)
Kvaoārs: 555 (345 jūdzes)
Sedna: 498 (309 jūdzes)
Ceres: 475 (295 jūdzes)
Orcus: 458 (285 jūdzes)

Pēc 1000 km definīcijas visas astoņas klasiskās planētas paliks planētas. Tāpat būtu Plutons. Un mēs pievienotu Erisu. Saules sistēmā būtu tieši 10 planētu, un šis skaitlis ļoti apmierina divu roku, piecu pirkstu cilvēkus, kuri tūkstošiem gadu praktizē 10 bāzes matemātiku. Nometne “Plutofils”, kurai vēsturisku iemeslu dēļ patīk saglabāt Plutona planētas statusu, saglabātu savu cieņu. Un Erisas pacelšana uz pirmās klases planētu būtu cienīgs mājiens progresīvajiem astronomiem, kuru darba rezultātā vispirms bija nepieciešama šī jaunā definīcija.

Ja jūs

Ja esat aktuāls eksperts-pētnieks, uzņēmuma vadītājs, autors vai novators-un vēlaties sniegt savu ieguldījumu, rakstiet mums šeit .(Attēla kredīts: demokratija.eu)

Visbeidzot, 1000 kilometru noteikums, tāpat kā jebkurš labs patvaļīgs noteikums, patiesībā dara diezgan labu darbu, respektējot pamatā esošās fiziskās parādības, kuras tas vēlas definēt. Planētas ir izgatavotas no fiziskiem materiāliem, piemēram, klints, metāla, gāzes un ledus. Tie var būt dažādās proporcijās, taču visi šie materiāli ievēro tos pašus fiziskos likumus. Kad jūs saliekat akmens, metāla vai ledus gabalu jebkurā proporcijā, dažas lietas sāk notikt, kad šis gabals rādiusā tuvojas 1000 km. Materiāli savācas kopā ar savu smaguma spēku. Cietie ieži sāks deformēties. Ledus, pat sasalis kā granīts Saules sistēmas malā, lēnām plūdīs. Nav zināmas vielas, kas spētu pretoties paša gravitācijas spēkam, ja to veido par 1000 km rādiusa gabalu. Jebkurš apmēram tāda izmēra priekšmets, kas izgatavots no jebkuras vielas, galu galā sava gravitācijas ietekmē nonāks tādā formā, kas, skatoties no tālienes, ir “gandrīz apaļa”. 1000 kilometru rādiuss vienkārši apraksta kaut ko, kas dabiski notiek noteikta izmēra objektiem un kā rezultātā mēs visi intuitīvi vēlamies, lai izskatās planēta.

Kosmosa entuziastiem manā piedāvātajā definīcijā ir vēl viens ieguvums. Lai gan mēs visi ar nepacietību gaidām lidojumu New Horizons Plutonā, ir arī zināmas skumjas, apzinoties, ka pēc Plutona mūsu Saules sistēmā vairs nebūs planētu, kuras izpētīt. Ja mūsu Saules sistēmā ir 10 planētas, tā vairs nav taisnība. Cik tālu un grūti bija sasniegt Plutonu, būs vēl grūtāk sasniegt Erisu. Tā ir cita robeža, cits pirmais un vēl viens finansējams projekts. Šai izredzēm vien vajadzētu dot zinātnieku aprindām iemeslu pārdomāt un atrisināt 5.A rezolūciju.

Kā teica leģendārais astronoms sers Patriks Mūrs: “Jūs to varat saukt, kā vien vēlaties. Tas ir tur! ' Plutons ir un vienmēr paliks Plutons.

Ar bezmaksas Plutona Safari lietotne iOS un lietotne domēnam Android lietotāji var simulēt 14. jūlija Plutona lidojumu, regulāri saņemt jaunumus par misiju un uzzināt Plutona vēsturi. Sekojiet simulācijas mācību programmai Twitter @SkySafariAstro , Facebook un Instagram . Sekojiet visiem ekspertu balsu jautājumiem un debatēm - un piedalieties diskusijā Facebook , Twitter un Google+ . Izteiktie uzskati ir autora viedokļi un ne vienmēr atspoguļo izdevēja uzskatus. Šī raksta versija sākotnēji tika publicēta demokratija.eu.