Температура поверхности Плутона

[vika vorobyeva]

Везде пишут, что температура поверхности Плутона почти никогда не поднимается выше 50К. Было бы полезно убедиться, что это действительно так.
Я тут попробовала подсчитать температуру поверхности Плутона, и у меня получились совсем другие цифры.
Итак.
Солнечная постоянная на орбите Земли составляет 1367 Вт/кв.м. В перигелии Плутон подходит к Солнцу на 29,66 а.е. На таком расстоянии солнечная постоянная составит
1367/(29,66²) = 1,55 Вт/кв.м.
Рассмотрим подсолнечную точку на Плутоне и предположим, что тепловая инерция грунта мала (рыхлый реголит, плохо проводящий тепло). Поскольку атмосфера Плутона даже в перигелии очень тонкая, пренебрежем поглощением света в ней. Тогда равновесие между нагревом и охлаждением будет достигнуто за счет теплового излучения нагретого грунта:
E_sol * (1-alfa) = sigma * T⁴,
Где Т – температура грунта в подсолнечной точке,
alfa – альбедо поверхности в ней же,
sigma – постоянная Стефана-Больцмана = 5,67 * 10^-8 Вт/(м² * Т⁴)
Среднее альбедо Плутона равно 0,3. Значит, поверхность поглощает примерно 70% солнечного света. В этом случае температура оказывается равной 66К! Если же локальный участок поверхности Плутона оказывается темнее (а, судя по всему, поверхность Плутона окрашена крайне неоднородно), то температура может оказаться еще выше (73К для абсолютно черной поверхности)!
Понятно, что все это только в подсолнечной точке, а на рассвете-закате (не говоря уж про ночную сторону планеты) температура значительно ниже.
В афелии солнечная постоянная составит только 0,56 Вт/кв.м., и соответствующие температуры будут равны 51 и 56К.

Интрига же заключается в том, что температуры тройной точки азота и угарного газа составляют 63 и 66К соответственно, т.е. вблизи перигелия в местный полдень азотные и угарные льды должны интенсивно возгоняться! Особенно хорошо это будет происходить во время полярного лета, которое охватывает большую часть полушария планеты («полярный круг» на Плутоне лежит на широте 29,6 градусов). В общем, получается, что вблизи перигелия атмосфера должна быть несимметричной: плотнее над летним полушарием и реже над зимним, где она вымерзает. Также получается, что на Плутоне в течение года должна происходить глобальная миграция льдов туда-сюда (из одного полушария в другое).

[ximenous]

В общем, получается, что вблизи перигелия атмосфера должна быть несимметричной: плотнее над летним полушарием и реже над зимним, где она вымерзает.

Это что ж такое выходит: глобальные ураганы на Плутоне?
 

[IAR]

Температура получилась низкой потому, что практически в телескоп измеряли среднюю температуру всего видимого диска, так как датчик, надо полагать, перекрывал все изображение Плутона с лихвой. 

[vika vorobyeva]

Еще мысль.
Взаимные затмения Плутона и Харона происходили в 89-91 годах. Это значит, что глаз земного наблюдателя находился как раз в плоскости орбиты Харона. Поскольку плоскость орбиты Харона наклонена к экватору Плутона всего на несколько градусов, можно считать, что вблизи перигелия лучше всего освещается именно экваториальная зона Плутона, а не полюса.
Иначе говоря, на Плутоне самое теплое время года – весна (или осень в другом полушарии). Потом в одном полушарии наступает полярное лето, когда постепенное удаление Плутона от Солнца компенсируется круглосуточным освещением, и температура поверхности падает медленно. Потом наступает ледяная осень афелия, когда Солнце снова освещает экваториальную зону, но в 2,5 раза слабее, чем в перигелии. Потом Плутон снова летит к Солнцу, и все повторяется.
Получается, что смена сезонов отличается резкой асимметрией по температурному режиму. Одно из полушарий должно быть систематически теплее другого, потому что лето в нем наступает после яркой и теплой весны перигелия. Другое полушарие будет холоднее, потому что лето в нем наступит после долгой и холодной весны афелия. Нечто похожее (неравенство сезонов в разных полушариях) наблюдается и на Марсе. На Плутоне этот эффект должен проявляться очень сильно.

Кстати, пара предсказаний, через 11 лет проверим На Плутоне найдут сравнительно молодую поверхность с небольшим количеством кратеров и признаки внутренней активности, например, действующие или недавно действовавшие гейзеры и криовулканы. Атмосфера Плутона не замерзнет к прилету «Новых Горизонтов», а напротив, станет плотнее и теплее. В ней обнаружат дымку и даже кое-какие облака.

[byran]

Еще мысль.
Кстати, пара предсказаний, через 11 лет проверим На Плутоне найдут сравнительно молодую поверхность с небольшим количеством кратеров и признаки внутренней активности, например, действующие или недавно действовавшие гейзеры и криовулканы. Атмосфера Плутона не замерзнет к прилету «Новых Горизонтов», а напротив, станет плотнее и теплее. В ней обнаружат дымку и даже кое-какие облака.

Т.е. иначе говоря Плутон достаточно хорошо похож на Тритон?, другие ассоциации в голову не приходят

[vika vorobyeva]

Т.е. иначе говоря Плутон достаточно хорошо похож на Тритон?

Думаю, да
Близкие массы, близкие радиусы, почти одинаковое перигелийное расстояние.
Но и различия тоже неизбежно будут: альбедо Плутона ниже, максимальная температура поверхности выше, наверняка есть отличия в химическом составе поверхности.

Хотя, возможно, нас и здесь поджидают сюрпризы. В Солнечной системе есть несколько небесных тел с очень похожими макрохарактеристиками - и притом различающиеся достаточно сильно: Земля и Венера, Уран и Нептун... Возможно, и Плутон окажется совершенно непохожим на Тритон. Увидим

[byran]

Думаю, да
Близкие массы, близкие радиусы, почти одинаковое перигелийное расстояние.
Но и различия тоже неизбежно будут: альбедо Плутона ниже, максимальная температура поверхности выше, наверняка есть отличия в химическом составе поверхности.
.. Возможно, и Плутон окажется совершенно непохожим на Тритон. Увидим

У Тритона высокое альбедо связанно с криовулканизмом, одна из возможных причин этому приливное влияние Нептуна, у Плутона такого источника нет, значит возможно и криовулканов тоже нет...

[Звездный Кот]

А не увеличивается ли альбедо при вымораживании атмосферы и не приводит ли это к большему понижению температуры поверхности Плутона, когда он приближается к афелию?

[AAV]

Последние измерение темлературы поверхности Плутона с помощью системы высокого разрешения, состоящей из восьми 6-метровых антенн, работающих в субмиллиметровом диапазоне, установленого на Гавайях (на вершине Мауна-Кеа), - Submillimeter Array (SMA). Максимально возможное удаление телескопов друг от друга (длина базы) составило при этом 500 метров. Температура Плутона 43 K (-382 градусов F),Харона 53 K (-364 градусов F),
Разница температур, вероятно, возникает за счет различия в составах поверхностей. Поверхность Плутона состоит главным образом из азотного льда, в то время как Харон сложен из "почти обычного" водяного льда, который плавится при более высокой температуре, чем азот.
"Часть энергии, которая могла бы идти на разогрев поверхности Плутона, вместо этого уходит на испарение вещества, содержащегося на его поверхности", - объясняет член группы исследователей Марк Гурвелл (Mark Gurwell) из Гарвард-Смитсонианского астрофизического центра в Кембридже (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics -CfA, штат Массачусетс). Возникает своеобразный "антипарниковый эффект". Процесс во многом подобен всем нам известному потоотделению: ведь когда люди потеют, испаряющийся пот создает охлаждающий эффект, забирая у тела излишки тепла.
Это исследование будет представлено на 207-й встрече Американского астрономического общества (American Astronomical Society), которая открывается в Вашингтоне (округ Колумбия) 8 января.
http://www.spaceref.com/news/viewpr.html?pid=18639

Астрономы использовали редкий момент (11 июля 2005 года), когда Харон "наложился" на отдаленную звезду (UCAC2 26257135), затмив ее свет, чтобы выяснить, обладает ли спутник Плутона собственной атмосферой. Если бы хоть сколько-нибудь заметная атмосфера у него была, то свет звезды гас бы не сразу, а постепенно. Однако выяснилось, что атмосфера Харона гораздо разреженнее не только атмосферы Плутона, но и "атмосферы" нашей собственной земной Луны К тому же это редкое "затенение", которое наблюдалось впервые с 1980 года, позволило ученым уточнить радиус Харона, который оказался равен 606 ± 8 километрам. Также измерена плотность, она равна 1,72 г/см3. Это в три раза меньше, чем плотность Земли.
http://www.spaceref.com/news/viewpr.html?pid=18642