Rocket.Man

Юпитер занимает особое место в Солнечной системе, ведь он практически в два с половиной раза больше, чем все планеты вместе взятые. Юпитер настолько массивен, что их общий с Солнцем центр масс лежит над поверхностью Солнца.

Общий центр масс Юпитера с Солнцем указан точкой.

У Юпитера очень мощное радиационное излучение, в Солнечной системе уровень выше только у Солнца. В сравнении с другими планетами вокруг него вращается огромное количество спутников.

Благодаря наземным наблюдениям системы Юпитера к концу 70-х годов было известно тринадцать спутников. В 1979 году, совершая пролёт мимо Юпитера, космический аппарат «Вояджер-1» обнаружил ещё три спутника. В дальнейшем с помощью наземных телескопов нового поколения был открыт ещё 51 спутник Юпитера.

Подавляющее большинство спутников имеют диаметр в 2–4 километра. Учёные предполагают, что спутников у Юпитера не меньше ста, но, как уже сказано, на сегодняшний день зарегистрировано 67, а хорошо изучено 63.

Спутники Юпитера разделяют на три группы: галилеевы, внутренние и внешние. Начнём с галилеевых.

Галилеевы спутники

Четыре самых крупных спутника — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто открыл Галилео Галилей в 1610 году, и поэтому сейчас они носят название «галилеевых». Эти спутники, образовалась из газа и пыли, которые окружали Юпитер после его формирования.

Галилеевы спутники Юпитера. Слева направо, в порядке удаления от Юпитера: Ио, Европа, Ганимед, Каллисто.

Сравнение размеров. В верхнем ряду, слева направо, в порядке удаления от Юпитера: Ио, Европа, Ганимед, Каллисто. Внизу Земля и Луна.

Ио

Ио — пятый по счёту спутник Юпитера, является самым вулканическим активным телом в Солнечной системе. Его возраст составляет четыре с половиной миллиарда лет; примерно такого же возраста Юпитер. Спутник всегда повёрнут к своей планете одной стороной. Расстояние от поверхности Юпитера до Ио составляет 350 тысяч километров. Его диаметр равен 3642 километрам — чуть больше чем у Луны (3474 километра). Он является четвёртым по величине спутником в Солнечной системе.

Ио

Вулканическая активность на спутниках — крайне редкое явление в Солнечной системе и Ио в нашей системе несомненный фаворит по данному показателю. Он входит в число четырёх известных в настоящее время космических тел Солнечной системы, на которых идут процессы вулканической активности. Помимо него: Земля, Тритон (спутник Нептуна) и Энцелад (спутник Сатурна). Также в вулканизме «подозревается» Венера (область Бета), однако активных вулканов на ней пока замечено не было.

Извержения на Ио гигантские, их хорошо заметно из космоса. Вулканы извергают серу на высоту в триста километров. На поверхности спутника отчётливо видно множество лавовых потоков и свыше ста кальдер, но отсутствуют ударные кратеры; вся поверхность покрыта серой в различных красочных формах. Атмосфера спутника Ио содержит в основном диоксид серы, это связанно с высокой вулканической активностью.

Анимация извержения в патерах Тваштара, составленная из пяти снимков, сделанных космическим аппаратом «Новые горизонты» в 2007 году.

Из-за близости к Юпитеру на спутник действуют огромные гравитационные силы планеты, что вызывает приливные силы, создающие огромное трение внутри спутника, поэтому происходит разогрев, как недр Ио, так и его поверхности. Гравитационные силы планеты постоянно вытягивают и деформируют спутник. Некоторые части спутника нагреты до трёхсот градусов Цельсия; также на Ио обнаружено двенадцать вулканов, извергающих магму на высоту до трёхсот километров.

Извержение вулкана Пеле на Ио, снятое космическим аппаратом «Вояджер-2».

Кроме Юпитера на Ио действуют силы притяжения других спутников — Ганимеда и Европы. Основное влияние оказывает спутник Европа, обеспечивая его дополнительный разогрев. В отличие от земных вулканов, имеющих долгое время «сна» и относительно короткий период извержений, вулканы раскалённого спутника всегда активны. Постоянно вытекающая расплавленная магма образует реки и озёра. Самое крупное расплавленное озеро имеет в диаметре двадцать километров и в нём есть остров застывшей серы.

Движение Ио сквозь магнитосферу Юпитера вырабатывает мощное электричество, вызывающее сильнейшие грозы в верхней части атмосферы Юпитера. Но не только Юпитеру плохо от их взаимодействия — его мощные магнитные пояса каждую секунду забирают от Ио 1000 килограммов веществ. Это дополнительно усиливает магнитосферу Юпитера, фактически увеличивая её размеры в два раза.

Европа

Европа шестой по удалённости от Юпитера спутник. Его поверхность покрыта слоем льда, учёные полагают, что под ним существует жидкий океан. Европа возрастом около четырёх с половиной миллиарда лет — примерно того же возраста, что и Юпитер.

Поскольку поверхность спутника молодая (примерно сто миллионов лет), на ней почти нет метеоритных кратеров, которые в большом количестве возникали 4,5 млрд лет назад. Учёными было найдено всего пять кратеров на поверхности Европы, их диаметр составляет 10–30 километров.

Европа

Орбитальное расстояние Европы от Юпитера равно 670 900 километрам. Спутник повёрнут к планете всё время одной стороной, диаметр его равен 3100 километрам, следовательно, Европа меньше Луны, но больше, чем Плутон. Температура поверхности Европы на экваторе никогда не поднимается выше минус 160 градусов Цельсия, а на полюсах выше минус 220 градусов Цельсия.

Две модели структуры Европы

Учёные предполагают, что глубоко под поверхностью спутника существует океан, и что в этом океане могут быть обнаружены формы жизни. Они могут существовать благодаря термальным источникам рядом с подземными вулканами, так же, как и на Земле. Количество воды на Европе больше в два раза, чем на нашей планете.

Поверхность спутника покрыта трещинами. Многие считают, что это вызвано приливными силами на берегу океана под поверхностью. Вполне возможно, что вода подо льдом поднимается выше, чем обычно, когда спутник подходит близко к Юпитеру. И если это так, то постоянные подъёмы и опускания уровня воды вызвали множество трещин, наблюдаемых на поверхности. Многие учёные считают, что океан под поверхностью иногда прорывается, через трещины (как лава из вулкана), а затем замерзает. Айсберги, наблюдаемые на поверхности спутника Европы, могут быть доказательством этой теории.

Европа является одним из самых гладких тел в Солнечной системе — на ней нет возвышенностей более ста метров. Атмосфера на спутнике разряжённая, и состоит в основном из молекулярного кислорода. Вероятно, это стало результатом разложения льда на водород и кислород под действием солнечной радиации и другого жёсткого излучения. Молекулярный водород быстро улетучивается с поверхности спутника, поскольку он достаточно лёгкий, а сила тяготения Европы слабая.

Ганимед

Ганимед — самый крупный спутник в Солнечной системе. Его диаметр равен 5268 километрам — это больше на 2 %, чем у Титана (второго по величине спутника в Солнечной системе) и больше на 8 %, чем у Меркурия. Если бы он вращался по орбите вокруг Солнца, а не вокруг Юпитера, его бы классифицировали как планету. Расстояние от Ганимеда до поверхности Юпитера равно примерно 1070 млн километров. Он является единственным спутником в Солнечной системе, обладающим собственной магнитосферой.

Поверхность Ганимеда разделяют на две группы. Первая — странные полосы льда, порождённые активными геологическими процессами три с половиной миллиарда лет назад, которая занимает 60 % поверхности. Вторая группа (оставшиеся 40 % поверхности, соответственно) — древняя мощная ледяная кора, покрытая многочисленными кратерами.

Ганимед

Возможное внутреннее строение Ганимеда

Тепло, которое идет от ядра и силикатной мантии, позволяет существовать подземному океану. Считается, что он расположен на глубине двухсот километров под поверхностью, в отличие от спутника Европа, который имеет большой океан ближе к поверхности.

Атмосфера спутника тонкая и состоит из кислорода, похожа на найденную у Европы. Кратеры на Ганимеде почти не возвышаются и очень плоские, по сравнению с кратерами на других спутниках. У них нет центральной впадины, характерной для кратеров на Луне. Это, вероятно, из-за медленного и постепенного движения мягкой ледяной поверхности.

Каллисто

Каллисто является третьим по величине спутником в Солнечной системе. Его диаметр равен 4820 км, что является около 99 % диаметра Меркурия, а масса — всего треть от массы этой планеты. Возраст Каллисто составляет около 4,5 миллиарда лет, примерно такого же возраста, как Ганимед, Европа, Ио и сам Юпитер. Спутник удалён от планеты на расстояние почти 1,9 миллионов километров (1 882 700 км). Из-за большого расстояния от планеты он находится вне жёсткого радиационного поля газового гиганта.

Каллисто

У Каллисто одна из самых древних поверхностей в Солнечной системе — её возраст равен примерно четырём миллиардам лет. Она вся покрыта кратерами, и каждый новый удар метеорита непременно попадал в уже образованный кратер. Древняя поверхность дошла до наших дней благодаря отсутствию бурной тектонической деятельности и разогрева поверхности спутника с момента его образования.

Многие учёные считают, что Каллисто покрыт огромным слоем льда, под которым расположен океан, а центр Каллисто содержит горные породы и железо. Атмосфера Каллисто разряжённая и состоит из диоксида углерода.

Одно из самых примечательных мест на Каллисто — кратер Вальхалла. Кратер состоит из яркого центрального региона диаметром 360 км, вокруг него располагаются гребни в виде концентрических колец радиусом до 1900 километров: они расходятся от него словно кольца от брошенного в воду камня. В целом диаметр Вальхаллы составляет около 3800 километров. Это самая большая местность, образовавшейся вокруг ударного кратера во всей Солнечной системе. Сам кратер по своим размерам стоит только на тринадцатом месте в Солнечной системе. Такая структура возникла из-за столкновения спутника со сравнительно крупным астероидом размером 10–20 километров.

Вальхалла — ударный бассейн на спутнике Каллисто.

Поскольку Каллисто находится вне жёсткого радиационного поля Юпитера, его рассматривают как приоритетный объект (после Луны и Марса) для строительства космической базы. Воду можно добывать изо льда спутника, а с его поверхности проводить исследование другого спутника Юпитера — Европы. Полёт на Каллисто может занять от двух до пяти лет. Предполагается, что первая пилотируемая миссия к этому спутнику отправится не раньше 2040 года, а возможно и ещё позже.

Модель внутреннего строения Каллисто. Показаны: ледяная кора, возможный водный океан и ядро из камней и льдов.

Внутренние спутники Юпитера

Почему они внутренние? Дело в том, что орбиты этих спутников расположены очень близко к Юпитеру и все они внутри орбиты Ио — самого близкого к планете галилеева спутника. Их всего четыре: Метида, Амальтея, Адрастея и Фива.

Ведущая сторона Амальтеи (Юпитер справа, север сверху). Кратер Пан виден на правом верхнем краю, Гея (с яркими склонами) — на нижнем. Цветное фото «Вояджера-1» (1979).

Амальтея, 3D модель

Эти спутники, а также ряд пока ещё невидимых внутренних небольших лун, пополняют и поддерживают слабую систему колец Юпитера. Метида и Адрастея помогают поддерживать основное кольцо Юпитера, а Амальтея и Фива поддерживают свои собственные слабые внешние кольца.

Наибольший интерес из спутников внутренней группы вызывает Амальтея. Поверхность этого спутника имеет тёмно-красный цвет, у которого аналогов в Солнечной системе нет. Учёные предполагают, что она состоит в основном изо льда с включениями минералов и серосодержащих веществ, но эта гипотеза не объясняет цвет спутника. Скорее всего, Юпитер захватил спутник извне, как это делает регулярно с кометами.

Внешние спутники Юпитера

Внешняя группа состоит из маленьких спутников, диаметр которых от одного до ста семидесяти километров. Движутся они по вытянутым и сильно наклоненным к экватору Юпитера орбитам. В настоящее время насчитывается 59 спутников внешней группы. Спутники, которые расположены близко к планете, движутся по своим орбитам в сторону вращения Юпитера, а большинство удалённых спутников движутся в обратном направлении.

Орбиты спутников Юпитера

Некоторые малые спутники движутся почти по одинаковым орбитам, считается, что всё это остатки более крупных спутников, которые разрушила сила тяготения Юпитера. Все внешние спутники, которые наблюдались космическими аппаратами, пролетающими мимо, внешне напоминают бесформенные глыбы. Скорее всего, некоторые из них свободно летали в космосе, пока не были захвачены гравитационным полем Юпитера.

Кольца Юпитера

Кроме спутников у Юпитера есть система колец. Да, у Юпитера тоже есть кольца. Кроме того, они есть у всех четырёх газовых гигантов в нашей Солнечной системе. Но в отличие от Сатурна, который имеет блестящие ледяные кольца, кольца Юпитера имеют незначительную пыльную структуру. Именно поэтому кольца Сатурна были открыты ещё в 1610 году Галилеем, а слабые кольца Юпитера лишь в 1970 годах, когда космический корабль впервые посетил систему Юпитера.

Изображение Главного кольца, полученное Галилео при прямо-рассеянном свете.

Кольцевая система Юпитера состоит из четырёх основных компонентов: «гало» — толстый тор из частиц, относительно яркое и очень тонкое «Главное кольцо», а также два широких и слабых внешних кольца, известных как «паутинные кольца».

«Главное кольцо» и гало состоят в основном из пыли с Метиды, Адрастеи и, возможно, ещё нескольких спутников. Гало имеет форму пончика, его ширина составляет около двадцати-сорока тысяч километров, хотя большинство его материала лежит в пределах нескольких сотен километров от плоскости кольца. Его форма, как полагают, связана с электромагнитными силами внутри магнитосферы Юпитера, действующими на частицы пыли кольца.

«Паутинные кольца» — кольца тонкие и прозрачные как паутина, называются по материалу спутников, которые их и формируют: Амальтеи и Фивы. Внешние края Главного кольца очерчивают спутники Адрастея и Метис.

Кольца Юпитера и внутренние спутники.

Два следующих поста будут о спутниках и кольцах Сатурна.

via: http://www.the-dialogue.com/ru49-sputniki-jupitera/

Пост про карликовые планеты: http://pikabu.ru/story/issleduem_solnechnuyu_sistemu_4099156

Луна Земли и спутники Марса: http://pikabu.ru/story/sputniki_planet_zemnoy_gruppyi_427589...

Луна

Как известно, у нашей планеты всего один спутник — Луна. Это самое изученное космическое тело, а также первое, на котором сумел побывать человек. Луна является пятым по величине естественным спутником планеты Солнечной системы.

Хоть Луна и считается спутником, технически она могла бы считаться планетой, если бы имела орбиту вокруг Солнца. Диаметр Луны почти три с половиной тысячи километров (3476), для примера диаметр Плутона равен 2374 км.

Луна является полноценным участником гравитационной системы Земля-Луна. Мы уже писали о другом таком тандеме в Солнечной системе — о Плутоне и Хароне. Хоть масса спутника Земли не велика и составляет чуть больше сотой части от массы Земли, Луна не обращается вокруг Земли — у них есть общий центр массы.

Можно ли систему Земля-Луна считать двойной планетой? Считается, что различия между двойной планетой и системой планеты и спутника заключаются в расположении центра масс системы. Если центр масс не расположен под поверхностью одного из объектов системы, то её можно считать двойной планетой. Получается, что оба тела вращаются вокруг точки в пространстве, которая находится между ними. Согласно такому определению Земля и Луна являются планетой и спутником, а Харон и Плутон — двойной карликовой планетой.

Поскольку расстояние между Землей и Луной постоянно увеличивается (Луна отдаляется от Земли), центр масс, который сейчас находится под поверхностью Земли, со временем переместится и окажется над поверхностью нашей планеты. Но это происходит довольно медленно, и считать систему Земля-Луна двойной планетой можно будет только через миллиарды лет.

Система Земля-Луна

Среди космических тел Луна влияет на Землю практически сильнее всего, кроме, разве что, Солнца. Самыми наглядными явлениями воздействия спутника на Землю являются лунные приливы и отливы, которые регулярно изменяют уровень воды в Мировом океане.

Земля вид с полюса (приливы, отливы)

Почему поверхность Луны вся покрыта кратерами? Во-первых, у Луны нет атмосферы, которая бы защищала её поверхность от метеоритов. Во-вторых, на Луне нет воды или ветра, которые могли разглаживать места падения метеоритов. Поэтому за четыре миллиарда лет на поверхности спутника накопилось большое количество кратеров.

Самый большой кратер в Солнечной системе. Бассейн Южный полюс — Эйткен (красное — возвышенности, синее — низменности).

Лунный кратер Дедал: диаметр 93 км, глубина 2,8 км (снимок с борта Аполлон-11).

Луна, как уже было сказано — единственный спутник, на котором побывал человек и первое небесное тело, образцы которого были доставлены на Землю. Первым человеком, ступившим на Луну 21 июля 1969 года, стал Нил Армстронг. Всего на Луне побывало двенадцать астронавтов; последний раз люди высаживались на Луну в далёком 1972 году.

Первая фотография, сделанная Нилом Армстронгом после выхода на поверхность Луны.

Эдвин Олдрин на Луне, июль 1969 года (фото НАСА).

Уильям Андерс, вид Земли с Луны, 24 декабря 1968 года.

До того, как учёные получили образцы грунта с Луны, существовало две принципиально разные теории о происхождении Луны. Приверженцы первой теории считали, что Земля и Луна сформировались в одно и то же время из газопылевого облака. По другой теории считалось, что Луна была сформирована в другом месте, и после захвачена Землей. Изучение лунных образцов привело к появлению новой теории о «Гигантском столкновении»: почти четыре с половиной (4,36) миллиарда лет назад протопланета Земля (Гея) столкнулась с протопланетой Тейя. Удар пришёлся не по центру, а под углом (почти по касательной). В результате большая часть вещества ударившегося объекта и часть вещества земной мантии были выброшены на околоземную орбиту. Из этих обломков собралась Луна. Земля в результате удара получила резкий прирост скорости вращения (один оборот за пять часов) и заметный наклон оси вращения. Хотя и у этой теории тоже есть недостатки, в настоящее время она считается основной.

Формирование Луны: столкновение Тейи с Землёй, в результате которого, как предполагается, возникла Луна.

Спутники Марса

У Марса два маленьких спутника: Фобос и Деймос. Они были открыты Асафом Холлом в 1877 году. Примечательно, что разочаровавшись в поисках марсианских спутников, он уже хотел отказаться от наблюдения, но его жена Анджелина смогла его переубедить. Следующей ночью он обнаружил Деймос. Шесть ночей спустя — Фобос. На Фобосе он обнаружил гигантский кратер, который достигает десяти километров в ширину — почти половину ширины самого спутника! Холл дал ему девичью фамилию Анджелины — Стикни.

Изображение спутников Марса с соблюдением масштабов и расстояний.

Оба спутника имеют форму близкую к трёхосному эллипсоиду. Из-за их небольших размеров силы тяготения не хватает, чтобы сжать их до круглой формы.

Фобос. Справа можно увидеть кратер Стикни.

Интересно то, что приливное воздействие Марса постепенно замедляет движение Фобоса, тем самым снижая его орбиту, что, в итоге, приведёт к его падению на Марс. Каждые сто лет Фобос становится ближе к Марсу на девять сантиметров и примерно через одиннадцать миллионов лет он обрушится на его поверхность, если ещё раньше его не разрушат те же силы. Деймос же наоборот отдаляется от Марса, и со временем будет захвачен приливными силами Солнца. В итоге Марс останется без спутников.

Притяжение на «марсианской» стороне Фобоса практически отсутствует, точнее его почти нет. Это вызвано близостью спутника к поверхности Марса и сильным тяготением со стороны планеты. В остальных частях спутника сила тяготения различна.

Спутники Марса всегда повернуты к нему одной стороной, поскольку период обращения каждого из них совпадает с соответствующим периодом обращения вокруг Марса. По этому признаку они схожи с Луной, обратная сторона которой также никогда не видна с поверхности Земли.

Размеры Деймоса и Фобоса очень малы. Для примера — радиус Луны в 158 раз больше радиуса Фобоса и примерно в 290 раз больше радиуса Деймоса.

Расстояния от спутников до планеты также незначительны: Луна находится на расстоянии 384 000 км от Земли, а Деймос и Фобос удалены от Марса на 23 000 и 9 000 километров соответственно.

Деймос

Происхождение марсианских лун остается спорным. Они могли быть астероидами, захваченными полем тяготения Марса, но отличие их строения от объектов той группы астероидов, частью которой они могли быть, говорит против этой версии. Другие считают, что они образовались в результате распада спутника Марса на две части.

Следующий материал будет посвящён спутникам Юпитера, которых у него на сегодняшний день зарегистрировано целых 67! И, возможно, на некоторых из них существуют формы жизни. (скорее всего пост будет на следующей неделе)

via: http://www.the-dialogue.com/ru48_sputniki_planet_zemnoj_grup...

Пост про карликовые планеты: http://pikabu.ru/story/issleduem_solnechnuyu_sistemu_4099156