Interested Article - Климатические зоны на Плутоне
![](/images/008/707/8707514/1.jpg?rand=17036)
![](https://cdn.wafarin.com/avatars/b0f3aced57398b79db9da54bd08aa5dc.gif)
- 2020-12-16
- 1
![](/images/008/707/8707514/1.jpg?rand=841106)
Климатические зоны на карликовой планете Плутон представляют собой необычный набор климатических зон вследствие нетипичного для планет расположения оси . Было выделено пять климатических зон: тропики, арктическая зона, тропическая арктическая зона, суточная область и полярная область . Климатические зоны выделены на основе астрономических методов определения границ или на основе определения субсолнечных широт, не связанных с циркуляцией атмосферы на карликовых планетах. Харон , крупнейший спутник Плутона, находится в состоянии приливного захвата с Плутоном, поэтому наборы климатических зон у двух небесных тел совпадают .
Плутон представляет собой льдистое тело и наиболее примечательный объект в поясе Койпера . Поверхность в основном состоит из метана (CH 4 ), азота (N 2 ) и моноокиси углерода (CO). Летучие льды присутствуют в различных концентрациях и распределениях . Хотя Плутон мал по сравнению с обычными планетами, он обладает атмосферой. Атмосфера Плутона очень тонкая по сравнению с земной. Она состоит из нескольких слоёв дымки и содержит большое количество азота (N 2 ), следовые количества метана (CH 4 ) и моноокиси углерода (CO) . Долговременные климатические циклы планет (например, Земли) связаны с наклоном оси вращения планеты и его переменностью , с циклической переменностью эксцентриситета и прецессией . Однако в случае Плутона цикл переменности эксцентриситета и прецессия орбиты имеют меньшее значение, чем переменность наклонения. Таким образом, климатические зоны на поверхности Плутона определялись только на основе вариации наклонения оси вращения Плутона .
Характеристики и границы
Пять климатических зон на поверхности Плутона определены на основе нахождения субсолнечных широт, то есть широт, на которых Солнце иногда может наблюдаться в зените . Границы климатических зон можно определить, однако их границы могут расширяться и сжиматься в соответствии с переменностью наклонения Плутона от минимального значения 103° до максимального значения 127° с периодом 2,8 млн лет . Это означает, что у некоторых зон границы постоянны, а у некоторых зон границы меняются вследствие переменности наклона оси вращения на масштабах в миллионы лет. Постоянные границы относятся к широтным зонам, которые всё время обладают постоянными характеристиками вне зависимости от угла наклона.
Тропики
![](/images/008/707/8707514/2.jpg?rand=755970)
Тропики на Плутоне определяются как диапазон широт, на которых Солнце может достигать зенита хотя бы один раз за орбитальный период Плутона. В настоящее время тропики простираются от 60°N до 60°S, поскольку современное значение наклона равно 120° . Однако, когда наклон орбиты становится равным 103°, тропики простираются от 77°N до 77°S. В этот период тропический пояс покрывает большую часть поверхности малой планеты, что составляет около 97 % от полной поверхности . В противоположность, когда наклон достигает максимального значения 127°, тропический пояс сжимается до минимального размера с 53°N до 53°S. В таком случае тропики покрывают только 80 % поверхности планеты. Поэтому большая часть планеты всегда находится в тропическом поясе. В этой области альбедо меняется сильнее всего .
Арктический пояс
Арктический пояс Плутона определяется как диапазон широт, в котором в летний сезон Солнце в какой-то период не погружается под горизонт, а в зимний сезон не поднимается над горизонтом. Постоянные арктические зоны простираются от 90°N до 37°N в северном полушарии и от 90°S до 37°S в южном полушарии. В целом два арктических региона покрывают около 40 % поверхности карликовой планеты . Перманентные арктические области соответствуют распределению N 2 на поверхности . Длительный период непрерывной зимы, обычно длящийся более века, соответствует перманентной арктической области в каждый орбитальный период Плутона на протяжении всего 2,8-млн цикла переменности наклонения .
Вследствие переменности наклона оси вращения Плутона арктические зоны также расширяются и сжимаются с периодом переменности наклона. При текущем наклоне оси вращения арктические зоны простираются от 30°N до 90°N в северном полушарии и от 30°S до 90°S в южном полушарии. Эти арктические зоны покрывают около 50 процентов полной поверхности Плутона. Максимальный диапазон по широте для арктических зон составляет от 13°N и от 13°S в стороны полюсов при наклоне оси вращения 103°. В такие моменты арктические пояса занимают около 78 % полной площади поверхности .
Суточная область
Суточная климатическая область Плутона определяется как диапазон широт, при котором в течение всего года каждые сутки происходит смена дня и ночи. Высокое среднее значение наклонения и большой период колебаний оси приводит к тому, что узкая полоса широт испытывает колебания. Суточная зона является наименее широкой при наклоне (минимум) 103°, что было около ~0.8 миллионов лет назад. Это полоса от 13°N до 13°S, простирающаяся на равное расстояние от экватора, называемая постоянной суточной зоной. Она занимает 22 процента от полной площади поверхности малой планеты. В каждый период вращения Плутона вокруг своей оси, равный 6,4 земных суток, в точках этой области наблюдается восход и заход Солнца .
В настоящее время суточная область простирается от 30°N до 30°S и занимает около 50 % полной площади поверхности планеты при современном угле наклона оси вращения 120°. По мере изменения наклонения, при его увеличении суточная область расширяется до максимума, при этом располагаясь от 37°N до 37°S (покрывает около 60 % площади поверхности), такова будет ситуация через ~0,6 млн лет. Морфология этой области характеризуется почти равной шириной тёмных экваториальных полос, также в этой климатической зоне наблюдается наиболее сильный контраст альбедо .
Тропическая арктика
Зона тропической арктики соответствует области, в которой перекрываются тропическая зона и арктическая. Уникальная климатическая область возможна только при углах наклона оси вращения от 45° до 135°. Поскольку наклон оси вращения Плутона варьируется от 103° до 127°, то на Плутоне всегда есть такая область. При этом в ней расположена большая часть поверхности Плутона . Область простирается от 13°N до 77°N и от 13°S до 77°S. В таком широтном диапазоне область покрывает 75 % полной поверхности планеты. Поскольку протяжённость тропических и арктических зон меняется в течение периода вариации угла наклона оси вращения, то и зона тропической арктики также расширяется и сжимается. Только диапазон от 37° до 57° в каждом полушарии остаётся устойчивым на протяжении всего периода вариации наклонения. Этот диапазон называют зонами постоянной тропической арктики (примерно 20 % площади поверхности) .
Максимальная протяжённость тропических арктических зон соответствует диапазону от 13° до 77° по широте в обоих полушариях (покрывает 75 % полной поверхности). При современном наклоне в 120° тропическая арктическая зона простирается от 30°N до 30°S и покрывает 50 % площади поверхности Плутона. В этой области достигаются наибольшие колебания в течение цикла .
Полярные области
Полярные области на Плутоне являются областями, в которых Солнце не достигает зенита, то есть точки строго над головой, в любой момент орбитального периода Плутона и цикла переменности наклонения. Полярные области имеют радиус 13° относительно каждого полюса . В этой области климат всегда арктический и никогда не становится тропическим. Всего полярные зоны занимают около 3 процентов всей поверхности. В области от 77° до 90° находится зона постоянного полярного климата. Здесь зима и лето длятся наиболее долго . Максимальная протяжённость полярных областей может достигать от 53°N до 90°N и от 53°S до 90°S при площади около 20 % от полной площади поверхности Плутона. В настоящее время полярная область простирается от 60° до 90° в обоих полушариях (13 % площади поверхности малой планеты). Крупнейший спутник Плутона, Харон, также обладает полярной зоной, состоящей из полярной шапки .
Корреляция со свойствами поверхности
Суточная область между 13°N и 13°S никогда не испытывает периодов непрерывного лета или зимы. Экваториальные области Плутона состоят из тёмных полос с чётко различимыми границами. Эта область совпадает с постоянной суточной зоной на Плутоне. Область с высоким альбедо в суточной зоне остаётся достаточно тёплой для того, чтобы не стать областью-ловушкой для летучих соединений. Отсутствие интервалов арктического зимнего тёмного времени также исключает возможность осаждения летучих соединений . С другой стороны, области с низким альбедо в суточной зоне высвечивают накопленную энергию от Солнца при вращении малой планеты в тёмное время суток . Температурный цикл вблизи экватора (в суточной зоне) приводит к тому, что в тёмной и светлой области альбедо существенно разное .
Корреляция между распределением метана и азота на поверхности и климатическими зонами пока не прояснена . CH 4 широко распределён вне области Томбо и области Ктулху, возможно, на широтах северной границы области Ктулху . С другой стороны, азот N 2 концентрируется на широтах выше 30°N, что совпадает с постоянной арктической климатической зоной . Некоторые области на поверхности Плутона подвержены как тропическому, так и арктическому климату в соответствии с циклическим изменением наклона оси вращения малой планеты. Большая часть поверхности планеты находится в тропическо-арктической области.
Примечания
- ↑ Binzel, Richard P.; Earle, Alissa M.; Buie, Marc W.; Young, Leslie A.; Stern, S. Alan; Olkin, Cathy B.; Ennico, Kimberly; Moore, Jeffrey M.; Grundy, Will; Weaver, Harold A.; Lisse, Carey M. (англ.) // Icarus : journal. — Elsevier , 2017. — 1 May ( vol. 287 ). — P. 30—36 . — ISSN . — doi : .
- Science, American Association for the Advancement of. (англ.) // Science : journal. — 1976. — 19 November ( vol. 194 , no. 4267 ). — P. 835—837 . — ISSN . — doi : . — . 11 апреля 2020 года.
- Owen, Tobias C.; Roush, Ted L.; Cruikshank, Dale P.; Elliot, James L.; Young, Leslie A.; Bergh, Catherine de; Schmitt, Bernard; Geballe, Thomas R.; Brown, Robert H.; Bartholomew, Mary Jane. (англ.) // Science : journal. — 1993. — 6 August ( vol. 261 , no. 5122 ). — P. 745—748 . — ISSN . — doi : . — . 18 декабря 2019 года.
- Merlin, F. (англ.) // Astronomy and Astrophysics : journal. — 2015. — 1 October ( vol. 582 ). — P. A39 . — ISSN . — doi : . 14 апреля 2021 года.
- Schmitt, B.; Philippe, S.; Grundy, W. M.; Reuter, D. C.; Côte, R.; Quirico, E.; Protopapa, S.; Young, L. A.; Binzel, R. P.; Cook, J. C.; Cruikshank, D. P. (англ.) // Icarus : journal. — Elsevier , 2017. — 1 May ( vol. 287 ). — P. 229—260 . — ISSN . — doi : .
- Protopapa, S.; Grundy, W. M.; Reuter, D. C.; Hamilton, D. P.; Dalle Ore, C. M.; Cook, J. C.; Cruikshank, D. P.; Schmitt, B.; Philippe, S.; Quirico, E.; Binzel, R. P. (англ.) // Icarus : journal. — Elsevier , 2017. — 1 May ( vol. 287 ). — P. 218—228 . — ISSN . — doi : . — arXiv : .
- ↑ Stern, S. A.; Bagenal, F.; Ennico, K.; Gladstone, G. R.; Grundy, W. M.; McKinnon, W. B.; Moore, J. M.; Olkin, C. B.; Spencer, J. R.; Weaver, H. A.; Young, L. A. (англ.) // Science : journal. — 2015. — 16 October ( vol. 350 , no. 6258 ). — ISSN . — doi : . — . 2 августа 2018 года.
- Gladstone, G. Randall; Stern, S. Alan; Ennico, Kimberly; Olkin, Catherine B.; Weaver, Harold A.; Young, Leslie A.; Summers, Michael E.; Strobel, Darrell F.; Hinson, David P.; Kammer, Joshua A.; Parker, Alex H. (англ.) // Science : journal. — 2016. — 18 March ( vol. 351 , no. 6279 ). — ISSN . — doi : . — . 8 апреля 2020 года.
- Croll, James (англ.) . Cambridge Core (февраль 2013). Дата обращения: 9 апреля 2020. 21 мая 2021 года.
- Hays, J. D.; Imbrie, John; Shackleton, N. J. (англ.) // Science : journal. — 1976. — 10 December ( vol. 194 , no. 4270 ). — P. 1121—1132 . — ISSN . — doi : . — . 11 апреля 2020 года.
- ↑ Dobrovolskis, Anthony R.; Harris, Alan W. (англ.) // Icarus : journal. — Elsevier , 1983. — 1 August ( vol. 55 , no. 2 ). — P. 231—235 . — ISSN . — doi : .
- Dobrovolskis, Anthony R. (англ.) // Vol. 16 , no. 11 . — P. 1217—1220 . — ISSN . — doi : . 11 апреля 2020 года. : journal. — 1989. —
- Buratti, B. J.; Hofgartner, J. D.; Hicks, M. D.; Weaver, H. A.; Stern, S. A.; Momary, T.; Mosher, J. A.; Beyer, R. A.; Verbiscer, A. J.; Zangari, A. M.; Young, L. A. (англ.) // Icarus : journal. — Elsevier , 2017. — 1 May ( vol. 287 ). — P. 207—217 . — ISSN . — doi : . — . — arXiv : .
- ↑ Grundy, W. M.; Binzel, R. P.; Buratti, B. J.; Cook, J. C.; Cruikshank, D. P.; Ore, C. M. Dalle; Earle, A. M.; Ennico, K.; Howett, C. J. A.; Lunsford, A. W.; Olkin, C. B. (англ.) // Science : journal. — 2016. — 18 March ( vol. 351 , no. 6279 ). — P. aad9189 . — ISSN . — doi : . — . — arXiv : . — . 8 апреля 2020 года.
- Van Hemelrijck, E. The insolation at Pluto (англ.) // Icarus : journal. — Elsevier , 1982. — 1 December ( vol. 52 , no. 3 ). — P. 560—564 . — ISSN . — doi : . — .
- ↑ Earle, Alissa M.; Binzel, Richard P. (англ.) // Icarus : journal. — Elsevier , 2015. — 1 April ( vol. 250 ). — P. 405—412 . — ISSN . — doi : . — .
- ↑ Earle, Alissa M.; Binzel, Richard P.; Young, Leslie A.; Stern, S. A.; Ennico, K.; Grundy, W.; Olkin, C. B.; Weaver, H. A. (англ.) // Icarus : journal. — Elsevier , 2017. — 1 May ( vol. 287 ). — P. 37—46 . — ISSN . — doi : . — .
- Moore, Jeffrey M.; McKinnon, William B.; Spencer, John R.; Howard, Alan D.; Schenk, Paul M.; Beyer, Ross A.; Nimmo, Francis; Singer, Kelsi N.; Umurhan, Orkan M.; White, Oliver L.; Stern, S. Alan. (англ.) // Science : journal. — 2016. — 18 March ( vol. 351 , no. 6279 ). — P. 1284—1293 . — ISSN . — doi : . — . — arXiv : . — . 8 апреля 2020 года.
- Grundy, W. M.; Cruikshank, D. P.; Gladstone, G. R.; Howett, C. J. A.; Lauer, T. R.; Spencer, J. R.; Summers, M. E.; Buie, M. W.; Earle, A. M.; Ennico, K.; Parker, J. Wm. (англ.) // Nature : journal. — 2016. — November ( vol. 539 , no. 7627 ). — P. 65—68 . — ISSN . — doi : . — . — arXiv : . — . 25 августа 2020 года.
![](https://cdn.wafarin.com/avatars/b0f3aced57398b79db9da54bd08aa5dc.gif)
- 2020-12-16
- 1