Четыре главных спутника Юпитера – Астрономия по-русски
Четыре главных спутника Юпитера — это, в порядке удаления от планеты, Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. Они также известны как Галилеевы спутники.
Такое прозвище они получили потому, что были найдены Галилео Галилеем в 1610 году, когда он впервые использовал телескоп для наблюдения за Юпитером.
На открытие спутников также претендовал немецкий астроном Симон Марий, который утверждал что наблюдал их еще до Галилея — однако заявления об этом он сделал лишь в 1614 году.
Слева направо: Ганимед, Каллисто, Ио, ЕвропаИсточник: NASA
Интересно, что используемые ныне названия спутников, взятые из древнегреческой мифологии, были предложены именно Мариусом. Сам Галилей дал своему открытию название “планеты Медичи” — в честь правителя Тосканы, чьим покровительством он хотел заручиться.
Ио
Из четырех главных спутников Юпитера, 3600-километровая Ио расположена ближе всего к планете.
Такая близость приводит к тому, что мощная гравитация газового гиганта держит ее недра в буквально расплавленном состоянии.
10% объема мантии Ио занимает разогретый до температуры свыше 1200 градусов Цельсия лавовый океан, чье содержимое постоянно выбрасывается на поверхность через четыре сотни вулканов.
Ио глазами аппарата «Галилео»Источник: NASA
Потому, при взгляде с орбиты Ио больше напоминает творение художника-абстракциониста, пытавшегося нарисовать ад.
По поверхности Ио текут огромные лавовые потоки, протяженность которых может достигать 500 километров, имеются огромные лавовые озера, а остальная часть спутника покрыта замороженными соединениями серы, которые в зависимости от состава, окрашивают местность в различные оттенки жёлтого, белого, красного, чёрного и зелёного.
Рельеф спутника представляет собой причудливую смесь из гладких равнин и гор высотой до 18 километров, часть которых является вулканами, а часть образовалась в результате сжатия силикатной коры спутника.
Европа
Наименьшая из всей четверки, 3100-километровая Европа представляет собой полную противоположность Ио. Поверхность Европы покрыта мощным ледяным панцирем, толщина которого достигает 100 километров.
На ней почти нет кратеров, но много трещин.
Все данные указывают на то, что под толщей льда находится океан, глубина которого достигает 100 километров и в котором содержится больше воды, чем во всех земных водоемах вместе взятых.
Европа глазами аппарата «Галилео» Источник: NASA
Многие ученые надеются, что в этих глубинах может существовать жизнь и в настоящее время прорабатывается возможность отправить к Европе аппарат, который бы занялся исследованием ее океана.
Правда, существует одно обстоятельство, которое может серьезно осложнить любые попытки человечества в будущем достичь Европы. Поскольку спутник находится достаточно близко к Юпитеру, он подвергается воздействию его мощных радиационных поясов.
Рискнувший прогуляться по поверхности Европы космонавт получит смертельную дозу за несколько часов.
Ганимед
5200-километровый Ганимед является крупнейшим спутником в Солнечной системы и его можно увидеть даже в самый небольшой бинокль. Его диаметр на 8% превышает диаметр Меркурия, и если бы Ганимед вдруг отправился в свободное плавание, мы бы считали его отдельной планетой.
Ганимед глазами аппарата «Галилео» Источник: NASA
На поверхности Ганимеда наблюдаются два типа ландшафта. Треть поверхности спутника занимают тёмные области, испещрённые ударными кратерами.
Их возраст доходит до четырёх миллиардов лет. Остальную площадь занимают более молодые светлые области, покрытые бороздами и хребтами.
Вероятно, их образование связано с тектонической активностью, вызванной приливным нагревом.
Помимо своих размеров Ганимед интересен тем, что является единственным спутником в Солнечной системе, обладающим собственной магнитосферой.
Возможно, что в его недрах может находиться океан жидкой воды.
Но в отличие Европы, он не сплошной, а «многослойный» и представляет собой слои воды, соленость которой растет с глубиной, разделенные слоями находящегося под огромным давлением льда разных типов.
Каллисто
Из четырех главных спутников Юпитера, 4800-километровая Каллисто является наиболее удаленной от планеты. По сравнению с другими Галилеевыми спутниками она может показаться не такой интересной: у нее нет вулканов, магнитного поля, на ее испещренной древними кратерами поверхности не видно никаких признаков геологической активности.
Каллисто глазами аппарата «Галилео» Источник: NASA
Но именно эта стабильность и делает Каллисто наиболее привлекательным объектом, для дальнейших исследований. Спутник находится вне зоны действия радиационного пояса Юпитера, потому, если человечество решит осваивать систему Юпитера, то вероятнее всего именно Каллисто послужит ему для этого передовой базой.
Спутники Юпитера
Спутники Юпитера – общие сведения
Галилеевы спутники Юпитера
Таблица характеристик спутников Юпитера
| Ганимед | Каллисто | Европа | Ио |
Спутники Юпитера – естественные спутники Юпитера, самой большой планеты Солнечной системы. Известны 67 спутников Юпитера, размером от одного километра и до более чем пяти тысяч.
Кроме того, у Юпитера есть и система пылевых колец, о которой мало кто слышал. Впрочем, эти кольца не такие мощные, как знаменитые кольца Сатурна и в телескоп они не видны.
Спутники Юпитера принято делить на две группы – внутренние и внешние. Внутренние спутники, 8 штук, вращаются в плоскости экватора Юпитера по круговым орбитам и их также можно разбить на две подгруппы.
Первая подгруппа – группа Амальтеи, самые близкие к Юпитеру спутники: Метида, Адрастея, Амальтея, Теба – в порядке удаления от Юпитера. Они вращаются по орбитам с радиусом 2-3 радиуса Юпитера от его центра. Это небольшие спутники, диаметром от 20 до 250 км.
Вторая подгруппа – группа Галилеевых спутников, это самые большие спутники Юпитера. Они также вращаются по круговым орбитам, сравнительно недалеко от Юпитера. Вторая группа спутников – Внешние спутники Юпитера. В основном, это небольшие спутники, размером несколько километров, редко больше.
Самый крупный из них – Гималия, её наибольший размер – около 170 км. Внешние спутники Юпитера вращаются на значительном удалении от Юпитера по эллиптическим орбитам, которые находятся под значительными углами к экватору Юпитера.
Любопытно, что если внутренние спутники вращаются вокруг Юпитера в одну с ним сторону, то внешние спутники вращаются в основном в противоположном направлении. Такие орбиты называются ретроградными.
Для определённости, собственные имена таких спутников всегда оканчиваются на “е”, независимо от того, в честь кого названы.
С Земли внешние спутники Юпитера видны только в большие телескопы из-за малых размеров.
Любопытно, что львиная доля мелких спутников Юпитера (точнее 42 из 67) вращаются по ретроградным орбитам. То есть, по орбитам вокруг Юпитера в направлении, которое противоположно вращению этой планеты. Кстати, по традиции, имена таких спутников оканчиваются на “е” независимо от того, в честь кого они были названы.
Спутники Юпитера исследованы мало, за исключением Галилеевых. Коротко посмотрим, чем же они примечательны.
Галилеевы спутники Юпитера
Галилеевы спутники Юпитера – самые известные из спутников этой планеты, открыты Галилео Галилеем в 1610 году в один из первых в мире телескопов. Четыре Галилеевых спутника: Ганимед, Каллисто, Ио и Европа.
Они самы большие и поэтому хорошо видны с Земли даже в небольшой бинокль или подзорную трубу. Ганимед – самый большой из спутников Юпитера, его диаметр – 5262 км. Каллисто лишь немного ему уступает – “всего” 4820 км.
Размеры Ио и Европы – более 3000 км.
Ближайший к ним по величине спутник, Амальтея, имеет размеры всего лишь 250×146×128км (из-за неправильной формы). Поэтому, если Галилеевы спутники Юпитера рассмотреть с Земли легко, то для того, чтобы увидеть остальные, нужен уже серьёзный прибор. 49 мелких спутников Юпитера были открыты только в последние 20 лет, когда появились более современные телескопы.
Ганимед – самый большой спутник Юпитера
Ганимед – крупнейший спутник Юпитера и вообще, крупнейший из спутников планет в Солнечной системе, его диаметр – 5262 км. Это больше нашей Луны и даже немного больше планеты Меркурий! Для сравнения: Луна – 3474,2 км., Меркурий – 4880 км. То есть, Ганимед вполне “потянул” бы на полноценную планету, если бы вращался по собственной орбите вокруг Солнца.
И всё-же, хотя Ганимед является самой тяжёлой из лун в Солнечной системе, он примерно вдвое легче Меркурия. У Ганимеда есть расплавленное ядро, магнитосфера, зачатки атмосферы со следами кислорода и мощный слой водяного льда, под которым предположительно находится водный океан. Одним словом, если бы не радиация Юпитера, то Ганимед был бы интересным местом для освоения.
Подробнее о Ганимеде
Каллисто
Каллисто лишь немного уступает Ганимеду размерами, – её диаметр 4820,6 км. Подобно Ганимеду, она покрыта толстым слоем водяного льда – около 200км.
Но, в отличие от Ганимеда, у которого есть расплавленное жидкое ядро, Каллисто мертва с точки зрения геологии – её ядро выражено слабо, а густая россыпь кратеров и слой пыли говорят об отсутствии тектонических процессов. Сила тяжести на поверхности: 1/8 от земной – не так уж и мало.
Что особенно важно для будуших переселенцев, – Каллисто находится на пределами радиационных поясов Юпитера!
Подробнее о Каллисто
Европа
Европа – самый маленький галилеев спутник Юпитера. Диаметр Европы – 3138 км. В центре спутника находится металлическое ядро. Подобно Ганимеду и Каллисто, поверхность Европы состоит из водяного льда, под которым предположительно находится солёный океан воды.
Этот подлёдный океан больше всего и интересует учёных. Слой льда над ним тонок, всего 10-30 км., что очень мало для создания высокого давления. Поэтому, вода там должна находиться в жидком состоянии за счёт положительной температуры, а не за счёт высокого давления, как на упомянутых выше спутниках.
Ну, а там, где есть положительная температура и вода, там вполне может зародиться и жизнь! А ведь раньше считалось, что она может зародится только в узком “поясе жизни” вокруг центральной звезды… Поэтому – Европа один из первостепенных объектов для изучения в планах космических агентств.
Всё осложняет вездесущая радиация – Европа лежит внутри радиационных поясов Юпитера.
Подробнее о Европе
Ио
Ио – самый близкий галилеевский спутник к Юпитеру. Диаметр Ио – 3642 км. Имеет металлическое ядро, жидкую мантию и кору толщиной 10-40 км. Отличительная особенность Ио – сильная вулканическая деятельность, там расположено около 400 вулканов.
Подробнее об Ио
1973г – исследования спутников Юпитера космическим аппаратом NASA “Pioneer 10”, который измерил плотность четырёх Галилеевых спутников Юпитера.
1979 – “Вояджеры” 1 и 2 обнаружили вулканы на Ио и слой льда на Европе. 2007 г. – автоматическая станция “New Horizons” уточнила параметры спутников.
1995-2003 космический аппарат “Галилео” вышел на орбиту Юпитера и попутно подробно исследовал спутники.
На начало 2020-х годов намечен запуск аппарата для изучения Ганимеда и Европы, в частности есть планы по подтверждению наличия подлёдного океана на Европе и его исследованию.
Таблица характеристик спутников Юпитера
| № | Имя | Размеры (км) | Масса (кг) | Большая полуось (км) | Орбитальный период (дней) | Год открытия |
| 1 | Метида | 60×40×34 | ~3,6·1016 | 127690 | +7ч 4м 29с | 1980 |
| 2 | Адрастея | 20×16×14 | ~2·1015 | 128690 | +7ч 9м 30с | 1979 |
| 4 | Фива | 116×98×84 | ~4,3·1017 | 221 889 | +16ч 11м 17с | 1980 |
| 5 | Ио | 3642 | 8,9·1022 | 421 700 | +1,77 | 1610 |
| 6 | Европа | 3122 | 4,8·1022 | 671 034 | +3,55 | 1610 |
| 7 | Ганимед | 5260 | 1,5·1023 | 1 070 412 | +7,15 | 1610 |
| 8 | Каллисто | 4820 | 1,1·1023 | 1 882 709 | +16,69 | 1610 |
| 9 | Фемисто | 8 | 6,9·1014 | 7 393 216 | +129,87 | 1975/2000 |
| 10 | Леда | 10 | 1,1·1016 | 11 187 781 | +241,75 | 1974 |
| 11 | Гималия | 170 | 6,7·1018 | 11 451 971 | +250,37 | 1904 |
| 12 | Лиситея | 36 | 6,3·1016 | 11 740 560 | +259,89 | 1938 |
| 13 | Элара | 86 | 8,7·1017 | 11 778 034 | +261,14 | 1905 |
| 14 | Дия | 4 | 9,0·1013 | 12 570 424 | +287,93 | 2000/2012 |
| 15 | Карпо | 3 | 4,5·1013 | 17 144 873 | +458,62 | 2003 |
| 16 | S/2003 J 12 | 1 | 1,5·1012 | 17 739 539 | −482,69 | 2003 |
| 17 | Эвпорие | 2 | 1,5·1013 | 19 088 434 | −538,78 | 2002 |
| 18 | S/2003 J 3 | 2 | 1,5·1013 | 19 621 780 | −561,52 | 2003 |
| 19 | S/2003 J 18 | 2 | 1,5·1013 | 19 812 577 | −569,73 | 2003 |
| 20 | S/2011 J 1 | 1 | ? | 20 101 000 | −580,7 | 2011 |
| 21 | S/2010 J 2 | 1 | 20 307 150 | −588,82 | 2010 | |
| 22 | Тельксиное | 2 | 1,5·1013 | 20 453 753 | −597,61 | 2004 |
| 23 | Эванте | 3 | 4,5·1013 | 20 464 854 | −598,09 | 2002 |
| 24 | Гелике | 4 | 9,0·1013 | 20 540 266 | −601,40 | 2003 |
| 25 | Ортозие | 2 | 1,5·1013 | 20 567 971 | −602,62 | 2002 |
| 26 | Иокасте | 5 | 1,9·1014 | 20 722 566 | −609,43 | 2001 |
| 27 | S/2003 J 16 | 2 | 1,5·1013 | 20 743 779 | −610,36 | 2003 |
| 28 | Праксидике | 7 | 4,3·1014 | 20 823 948 | −613,90 | 2001 |
| 29 | Гарпалике | 4 | 1,2·1014 | 21 063 814 | −624,54 | 2001 |
| 30 | Мнеме | 2 | 1,5·1013 | 21 129 786 | −627,48 | 2003 |
| 31 | Гермиппе | 4 | 9,0·1013 | 21 182 086 | −629,81 | 2002 |
| 32 | Тионе | 4 | 9,0·1013 | 21 405 570 | −639,80 | 2002 |
| 33 | Ананке | 28 | 3,0·1016 | 21 454 952 | −642,02 | 1951 |
| 34 | Герсе | 2 | 1,5·1013 | 22 134 306 | −672,75 | 2003 |
| 35 | Этне | 3 | 4,5·1013 | 22 285 161 | −679,64 | 2002 |
| 36 | Кале | 2 | 1,5·1013 | 22 409 207 | −685,32 | 2002 |
| 37 | Тайгете | 5 | 1,6·1014 | 22 438 648 | −686,67 | 2001 |
| 38 | S/2003 J 19 | 2 | 1,5·1013 | 22 709 061 | −699,12 | 2003 |
| 39 | Халдене | 4 | 7,5·1013 | 22 713 444 | −699,33 | 2001 |
| 40 | S/2003 J 15 | 2 | 1,5·1013 | 22 720 999 | −699,68 | 2003 |
| 41 | S/2003 J 10 | 2 | 1,5·1013 | 22 730 813 | −700,13 | 2003 |
| 42 | S/2003 J 23 | 2 | 1,5·1013 | 22 739 654 | −700,54 | 2004 |
| 43 | Эриноме | 3 | 4,5·1013 | 22 986 266 | −711,96 | 2001 |
| 44 | Аойде | 4 | 9,0·1013 | 23 044 175 | −714,66 | 2003 |
| 45 | Каллихоре | 2 | 1,5·1013 | 23 111 823 | −717,81 | 2003 |
| 46 | Калике | 5 | 1,9·1014 | 23 180 773 | −721,02 | 2001 |
| 47 | Карме | 46 | 1,3·1017 | 23 197 992 | −721,82 | 1938 |
| 48 | Каллирое | 9 | 8,7·1014 | 23 214 986 | −722,62 | 2000 |
| 49 | Эвридоме | 3 | 4,5·1013 | 23 230 858 | −723,36 | 2002 |
| 50 | S/2011 J 2 | 1 | ? | 23 267 000 | −726,8 | 2011 |
| 51 | Пазифее | 2 | 1,5·1013 | 23 307 318 | −726,93 | 2002 |
| 52 | S/2010 J 1 | 2 | 23 314 335 | −724,34 | 2010 | |
| 53 | Коре | 2 | 1,5·1013 | 23 345 093 | −776,02 | 2003 |
| 54 | Киллене | 2 | 1,5·1013 | 23 396 269 | −731,10 | 2003 |
| 55 | Эвкеладе | 4 | 9,0·1013 | 23 483 694 | −735,20 | 2003 |
| 56 | S/2003 J 4 | 2 | 1,5·1013 | 23 570 790 | −739,29 | 2003 |
| 57 | Пасифе | 60 | 3,0·1017 | 23 609 042 | −741,09 | 1908 |
| 58 | Гегемоне | 3 | 4,5·1013 | 23 702 511 | −745,50 | 2003 |
| 59 | Архе | 3 | 4,5·1013 | 23 717 051 | −746,19 | 2002 |
| 60 | Исоное | 4 | 7,5·1013 | 23 800 647 | −750,13 | 2001 |
| 61 | S/2003 J 9 | 1 | 1,5·1012 | 23 857 808 | −752,84 | 2003 |
| 62 | S/2003 J 5 | 4 | 9,0·1013 | 23 973 926 | −758,34 | 2003 |
| 63 | Синопе | 38 | 7,5·1016 | 24 057 865 | −762,33 | 1914 |
| 64 | Спонде | 2 | 1,5·1013 | 24 252 627 | −771,60 | 2002 |
| 65 | Автоное | 4 | 9,0·1013 | 24 264 445 | −772,17 | 2002 |
| 66 | Мегаклите | 5 | 2,1·1014 | 24 687 239 | −792,44 | 2001 |
| 67 | S/2003 J 2 | 2 | 1,5·1013 | 30 290 846 | −1077,02 | 2003 |
Знак минус “-” в столбце значений периода обращения означает ретроградную орбиту.
kosmoved.ru
или расскажите друзьям:
Юпитер и его спутники (19 фото)
Юпитер по праву можно назвать самой «весомой» планетой Солнечной системы, ведь если сложить вместе все остальные планеты, включая нашу Землю, то их общая масса будет в 2,5 раза меньше, чем у этого гиганта. Юпитер обладает очень мощным радиационным излучением, уровень которого в Солнечной системе превышает только Солнце.
Всем известны кольца Сатурна, однако и у Юпитера тоже есть масса спутников.
К настоящему времени ученым точно известно 67 таких спутников, из которых 63 хорошо изучены, однако предполагается, что спутников у Юпитера не менее сотни, причем большинство из них были открыты в последние десятилетия.
Судите сами: в конце 70-х годов 20 века было зарегистрировано всего 13 спутников, а в дальнейшем наземные телескопы нового поколения позволили обнаружить еще более 50.
У большинства спутников Юпитера диаметр небольшой – от 2 до 4 км. Астрономы подразделяют их на галилеевы, внутренние и внешние.
Галилеевы спутники
Самые крупные спутники Юпитера: Ио, Европа, Ганимед и Каллисто были открыты Галилео Галилеем в 1610 году, в честь него они и получили свое название. Их образование произошло уже после формирования планеты, из того газа и пыли, которые ее окружали.
Ио
Ио получила свое имя в честь возлюбленной Зевса, поэтому правильнее было бы говорить о ней в женском роде. Она является пятым по счёту спутником Юпитера и представляет собой самое активное в вулканическом отношении тело Солнечной системы.
Возраст Ио примерно такой же, как у самого Юпитера, — 4,5 миллиарда лет. Как и наша Луна, Ио всегда повернута к Юпитеру лишь одной стороной, а ее диаметр ненамного превышает лунный (3642 км против 3474 км у Луны). Расстояние от Юпитера до Ио 350 тыс. км.
По величине она занимает четвертое место среди спутников в Солнечной системе.
https://www.youtube.com/watch?v=vRH0w7Ndhk0
На спутниках планет, да и на самих планетах Солнечной системы крайне редко наблюдается вулканическая активность. В настоящее время в Солнечной системе известно лишь четыре космических тела, где она проявляется. Это Земля, спутник Нептуна Тритон, спутник Сатурна Энцелад и Ио, которая в этой четверке является безусловным лидером с точки зрения вулканической активности.
Масштаб извержений на Ио таков, что его хорошо видно из космоса. Достаточно сказать, что серная магма из вулканов извергается на высоту до 300 км (таких вулканов обнаружено уже 12), а гигантские лавовые потоки покрыли всю поверхность спутника, причем самых разнообразных расцветок. Да и в атмосфере Ио преобладает диоксид серы, что обусловлено высокой вулканической активностью.
Реальная картинка!
Анимация извержения в патерах Тваштара, составленная из пяти снимков, сделанных космическим аппаратом «Новые горизонты» в 2007 году.
Ио находится довольно близко к Юпитеру (по космическим меркам, конечно) и постоянно испытывает на себе массированное воздействие его гравитации.
Именно гравитацией объясняется огромное трение внутри Ио, вызванная приливными силами, а также постоянное деформирование спутника, разогрев его недр и поверхности. На некоторых частях спутника температура достигает 300°C.
Наряду с Юпитером, на Ио воздействуют силы притяжения от двух других спутников — Ганимеда и Европы, которая в основном и вызывает дополнительный разогрев Ио.
Извержение вулкана Пеле на Ио, снятое космическим аппаратом «Вояджер-2».
В отличие от вулканов на Земле, которые большую часть времени «спят» и извергаются лишь достаточно короткий отрезок времени, на раскаленной Ио вулканическая деятельность не прерывается, и образуются своеобразные реки и озера из вытекающей расплавленной магмы. Самое крупное известное на сегодня расплавленное озеро имеет диаметр 20 км, и в нём находится остров, состоящий из застывшей серы.
Однако взаимодействие планеты и ее спутника не является односторонним. Хотя Юпитер благодаря своим мощным магнитным поясам ежесекундно забирает у Ио до 1000 кг вещества, что практически в два раза усиливает его магнитосферу. Вследствие движения Ио сквозь его магнитосферу вырабатывается настолько мощное электричество, что в верхних слоях атмосферы планеты бушуют сильнейшие грозы.
Европа
Европа получила свое название в честь другой возлюбленной Зевса – дочери финикийского царя, которую он похитил в образе быка. Этот спутник — шестой по удалённости от Юпитера, и примерно такого же возраста, как и он, то есть 4,5 миллиарда лет.
Однако поверхность Европы намного моложе (около 100 миллионов лет), поэтому на ней практически отсутствуют метеоритные кратеры, которые возникали в период формирования Юпитера и его спутников.
Таких кратеров диаметром от 10 до 30 км удалось обнаружить всего пять.
Орбитальное расстояние Европы от Юпитера составляет 670 900 км. Диаметр Европы меньше, чем у Ио и у Луны, — всего 3100 км, и она так же повернута к своей планете всегда одной стороной.
Максимальная температура поверхности на экваторе Европы составляет минус 160°C, а на полюсах – минус 220°C. Хотя всю поверхность спутника покрывает слой льда, ученые считают, что он скрывает жидкий океан.
Более того, исследователи полагают, что в этом океане существуют некие формы жизни благодаря термальным источникам, находящимся рядом с подземными вулканами, то есть так же, как на Земле.
По количеству воды Европа опережает Землю в два раза.
Две модели структуры Европы
Поверхность Европы испещрена трещинами. Наиболее распространенная гипотеза объясняет это воздействием приливных сил на берегу океана под поверхностью.
Вполне вероятно, что подъем воды подо льдом выше обычного происходит при приближении спутника к Юпитеру.
Если это соответствует действительности, то появление трещин на поверхности как раз и вызвано постоянными подъемами и снижениями уровня воды.
По мнению ряда ученых, иногда происходит прорыв поверхности водными массами, наподобие лавы при извержении вулкана, а потом эти массы замерзают. В пользу этой гипотезы свидетельствуют айсберги, которые можно видеть на поверхности спутника.
Вообще поверхность Европы не имеет возвышенностей высотой более 100 м, поэтому она считается одним из самых гладких тел в Солнечной системе. Разреженная атмосфера Европы содержит в основном молекулярный кислород.
По-видимому, это объясняется разложением льда на водород и кислород под воздействием солнечной радиации, а также другого жёсткого излучения.
В результате молекулярный водород с поверхности Европы быстро улетучивается благодаря своей легкости и слабости гравитации на Европе.
Ганимед
Спутник получил свое название в честь прекрасного юноши, которого Зевс перенес на Олимп и сделал виночерпием на пирах богов. Ганимед является самым крупным спутником в Солнечной системе. Его диаметр составляет 5268 км.
Если бы его орбита проходила не вокруг Юпитера, а вокруг Солнца, он бы считался планетой. Расстояние между Ганимедом и Юпитером составляет около 1070 миллионов км.
Это единственный спутник в Солнечной системе, у которого имеется собственная магнитосфера.
Около 60% спутника занято странными полосами льда, ставшими следствием активных геологических процессов, протекавших 3,5 миллиарда лет назад, а 40% представляют собой древнюю мощную ледяную кору, покрытую множеством кратеров.
Возможное внутреннее строение Ганимеда
Ядро и силикатная мантия Ганимеда выделяют тепло, которое делает возможным существование подземного океана. По предположениям ученых, он находится под поверхностью на глубине 200 км, в то время как на Европе большой океан расположен ближе к поверхности.
Зато тонкий слой атмосферы Ганимеда, состоящей из кислорода, похож на обнаруженную на Европе атмосферу. По сравнению с другими спутниками Юпитера плоские кратеры на Ганимеде практически не образуют возвышенности и не имеют впадины в центре, как у кратеров на Луне. По-видимому, это связано с медленным, постепенным движением мягкой ледяной поверхности.
Каллисто
Спутник Каллисто получил свое название в честь еще одной возлюбленной Зевса. С диаметром 4820 км это третий по величине спутник в Солнечной системе, причем это составляет примерно 99% диаметра Меркурия, в то время как масса спутника втрое меньше, чем у этой планеты.
Возраст Каллисто, как у самого Юпитера и других галилеевых спутников, также около 4,5 миллиардов лет, однако расстояние его до Юпитера по сравнению с другими спутниками существенно больше, почти 1,9 миллионов километров. Благодаря этому жёсткое радиационное поле газового гиганта не оказывает на него воздействия.
Поверхность Каллисто является одной из самых древних поверхностей в Солнечной системе — ей около 4 миллиардов лет. Всю ее покрывают кратеры, так что со временем каждый метеорит обязательно падал в уже имеющийся кратер. На Каллисто отсутствует бурная тектоническая деятельность, поверхность ее после формирования не разогревается, поэтому она сохранила свой древний вид.
По мнению многих ученых, Каллисто покрывает мощный ледяной слой, под которым находится океан, а в центре спутника содержатся горные породы и железо. Его разреженная атмосфера состоит из диоксида углерода.
Особого внимания на Каллисто заслуживает кратер Вальхалла общим диаметром около 3800 км. Его составляет яркий центральный регион диаметром 360 км, окруженный гребенчатыми концентрическими кольцами радиусом до 1900 километров.
Вся это картина напоминает круги на воде от брошенного в нее камня, только в этом случае роль «камня» сыграл крупный астероид размером 10-20 км.
Вальхалла считается самым крупным в Солнечной системе образованием вокруг ударного кратера, хотя сам кратер занимает по размеру лишь 13-е место.
Вальхалла — ударный бассейн на спутнике Каллисто
Как уже сказано, Каллисто находится за пределами жёсткого радиационного поля Юпитера, поэтому она рассматривается как наиболее пригодный объект (после Луны и Марса) для сооружения космической базы. Лед может служить источником воды, а с самой Каллисто будет удобно исследовать другой спутник Юпитера – Европу.
Для полета на Каллисто потребуется от 2 до 5 лет. Первую пилотируемую миссию планируется отправить не раньше 2040 года, хотя полет может начаться и позже.
Модель внутреннего строения Каллисто
Показаны: ледяная кора, возможный водный океан и ядро из камней и льдов.
Внутренние спутники Юпитера
Внутренние спутники Юпитера названы так из-за своих орбит, которые проходят очень близко от планеты и находятся внутри орбиты Ио, которая является самым близким к Юпитеру галилеевым спутником. Внутренних спутников четыре: Метида, Амальтея, Адрастея и Фива.
Амальтея, 3D модель
Слабая система колец Юпитера пополняется и поддерживается не только внутренними спутниками, но и небольшими внутренними лунами, которые пока еще невидимы. Основное кольцо Юпитера поддерживается Метидой и Адрастеей, а Амальтее и Фиве приходится поддерживать свои собственные слабые внешние кольца.
Из всех внутренних спутников наибольший интерес вызывает Амальтея с ее темно-красной поверхностью. Дело в том, что в Солнечной системе этому нет аналогов.
Существует гипотеза, что такая окраска поверхности объясняется включениями в лед минералов и серосодержащих веществ, однако это не проясняет причину подобного цвета.
Более вероятно, что захват Юпитером этого спутника произошел извне, как это регулярно происходит с кометами.
Внешние спутники Юпитера
Внешнюю группу составляют маленькие спутники с диаметром от 1 до 170 км, которые движутся по вытянутым орбитам с сильным наклоном к экватору Юпитера.
На сегодняшний день известно 59 таких внешних спутников.
В отличие от внутренних спутников, движение которых по собственным орбитам осуществляется в сторону вращения Юпитера, большинство внешних спутников движутся по своим орбитам в обратном направлении.
Орбиты спутников Юпитера
Поскольку у некоторых малых спутников орбиты почти одинаковы, предполагается, что они являются остатками спутников более крупного размера, разрушенных силой тяготения Юпитера. На снимках, полученных с пролетавших мимо космических аппаратов, они выглядят как бесформенные глыбы. Очевидно, гравитационное поле Юпитера захватило некоторые из них в процессе их свободного полета в космосе.
Кольца Юпитера
Наряду со спутниками Юпитер имеет и собственную систему, как и другие газовые гиганты в Солнечной системе: Сатурн, Уран и Нептун.
Кольца Сатурна, открытые Галилеем в 1610 году, выглядят гораздо эффектнее и заметнее, так как состоят из блестящего льда, у Юпитера же это всего лишь незначительная пыльная структура.
Именно этим объясняется их позднее обнаружение, когда в 1970-х годах системы Юпитера впервые достиг космический корабль.
Изображение Главного кольца, полученное Галилео при прямо-рассеянном свете
Кольцевую систему Юпитера образуют четыре основных компонента:
• гало — толстый тор из частиц, напоминающий по внешнему виду пончик или диск с отверстием;
• Главное кольцо, очень тонкое и довольно яркое;
• два внешних кольца, широких, но слабых, получивших название «паутинные кольца».
Гало и Главное кольцо состоят главным образом из пыли с Метиды, Адрастеи и, вероятно, ещё нескольких более мелких спутников. Гало имеет в ширину примерно от 20 до 40 тыс.
км, хотя основная составляющая его масса находится не далее нескольких сот километров от плоскости кольца.
Форма гало, согласно распространенной гипотезе, обусловлена воздействием электромагнитных сил внутри магнитосферы Юпитера на частицы пыли кольца.
Паутинные кольца очень тонкие и прозрачные, как паутина, получили название по материалу формирующих их спутников Юпитера, Амальтеи и Фивы. Внешние же края Главного кольца очерчены спутниками Адрастея и Метис.
Кольца Юпитера и внутренние спутники
Спутники юпитера (ио, европа)
Количество: 65 ;
Галилеева группа: Ио, Европа, Ганимед, Каллисто;
Группа Амальтея: Метида, Адрастея, Амальтея, Фива;
Остальные спутники: Маленькие астероиды, диаметром 1-100 км.
Еще в 1610 году итальянским ученым Галилео Галилеем были замечены четыре пятна на диске Юпитера.
Пятна то появлялись, то вновь исчезали. Это было похоже на вращение планет вокруг звезды, подобной Солнцу. Так были открыты первые “луны” Юпитера, названные на имя ученого – галилеевыми спутниками. Почти четыреста лет ученые, астрономы и просто любители были уверены в том, что у Юпитера только четыре спутника.
Однако в век космических технологий, такими аппаратами как Пионер и Вояджер были обнаружены целые десятки Юпитерских лун. Все они, вместе с огромным гигантом, образуют еще одну, маленькую “Солнечную систему”. Если бы масса Юпитера была в 4 раза больше его настоящей массы, то образовалась бы еще одна звездная система.
На Земном небосклоне наблюдалось бы две звезды: Солнце и Юпитер. Все спутники вращаются за счет огромной гравитации Юпитера, их вращение подобно вращению Луны вокруг Земли. У каждой “луны” есть свои орбиты, которые отдалены от газовой планеты на различные расстояния.
Самый близкий спутник Юпитера – Метида находится в 128 тыс км, от планеты, в то время как самые далекие отдаленны на 20-30 млн. км от своего “хозяина”.
В данный момент взор ученых и астрономов направлен именно на изучение 4 галилеевых спутников (Ио, Европа, Ганимед, Калисто), так как они самые крупные и непредсказуемые луны Юпитера. Это интереснейшие новые миры, каждый со своей историей, загадками и явлениями.
Ио
Диаметр: 3660 км;
Площадь пов-ти: 41 910 000 км²;
Объем: 2,53×1010 км³ ;
Масса: 8.93×1022 кг ;
Плотность: 3530 кг/ м³;
Период вращения: 1.77 суток;
Период обращения: 1.77 суток;
Расстояние от Юпитера: 350 000 км;
Орбитальная скорость: 17,33 км/ с;
Длина по экватору: 11 500 км;
Наклон орбиты: 2,21°;
Ускор. свободного падения: 1,8 м/с²;
Спутник: Юпитера
Ио был открыт Галилеем 8 января 1610 года. Это самый близкий галилеевый спутник Юпитера. Расстояние от Ио до самых внешних слоев атмосферы Юпитера почти такое же как между Луной и Землей – около 350 000 тыс км. По многим основным параметрам спутник похож на Луну. Масса и объем почти не отличаются, радиус Ио лишь на 100 км больше лунного радиуса, силы притяжения обоих спутников так же похожи (Ио – 1,8 м/с², Луна – 1,62 м/с²). За счет маленького расстояния от планеты и большой массы Юпитера, гравитационная сила вращает Ио вокруг планеты со скоростью 62 400 км/ч (в 17 раз больше скорости вращения Луны). Таким образом год на Ио длится всего 42,5 часов, поэтому наблюдать спутник можно почти каждый день. Характерным отличием между Ио и другими спутниками Юпитера является большая вулканическая активность на ее поверхности. Космические станции “Вояджеры” зафиксировали 12 действующих вулканов, извергающих горячие потоки лавы высотой до 300 км. Основной выбрасываемый газ – диоксид серы, замерзающий потом на поверхности в виде твердого белого вещества. Из-за тонкой атмосферы Ио, такие раскаленные фонтаны газа можно видеть даже с помощью любительских телескопов. Это величественное зрелище можно отнести к одному из чудес Солнечной системы. Что является причиной столь высокой вулканической активности Ио, ведь ее соседка Европа – это полностью замерший мир, поверхность которого покрыта многокилометровым слоем льда. Этот вопрос является главной загадкой для ученых и астрономов. Основная версия подразумевает, что гравитационное влияние на Ио, как самого Юпитера, так и других спутников привило к созданию два приливных горба на поверхности спутника. Поскольку орбита Ио не точный круг, при вращение ее вокруг Юпитера горбы слегка перемещаются по поверхности Ио, что приводит к разогреву недр. Ближайшая “луна” Юпитера зажата в гравитационное кольцо между самой планетой и остальными спутниками (главным образом между Юпитером и Европой). На этом основании следует отметить, что Ио является самым вулканически активным телом Солнечной системы. Вулканическая активность – довольно частое явление на Ио. Серные выбросы могут
подниматься в высоту на 300 км, часть из них падают на поверхность, образовывая
лавовые моря, а часть остаются в космическом пространстве
Европа
Название спутника: Европа;
Диаметр: 3122 км;
Площадь пов-ти: 30 613 000 км²;
Объем: 1,59×1010 км³ ;
Масса: 4,8×1022 кг ;
Плотность: 3013 кг/ м³;
Период вращения: 3,55 суток;
Период обращения: 3,55 суток;
Расстояние от Юпитера: 671 000 км;
Орбитальная скорость: 13,74 км/ с;
Длина по экватору: 9 807 км;
Наклон орбиты: 1,79°;
Ускор. свободного падения: 1,32 м/с²;
Спутник: Юпитера
Европа – это шестой спутник Юпитера или второй из галилеевой группы. Его, почти круговая орбита находится на расстоянии в 671 тысячу километров от Газового Гиганта. Спутнику необходимо 3 суток 13 часов и 12 минут чтобы обернутся вокруг Юпитера, в то время как Ио за это время успевает совершить два оборота.
На первый взгляд Европа – это полностью заледеневший и лишенный всякой жизни мир. На его поверхности отсутствуют какие либо источники энергии, а из-за большого расстояния от центра Солнечной системы, спутник практически не получает солнечного тепла. Сюда же можно и отнести слишком тонкую атмосферу, которая не способна надолго удерживать тепло. Однако на шестой луне Юпитера есть то, чего нету не только у других спутников планеты, но и у всех тел Солнечной системы (кроме Земли). Поверхность Юпитера покрыта 100 километровым слоем воды. Такое количество воды по объему превышает земные океаны и моря вместе взятые. Атмосфера хоть тонкая, все же полностью состоит из кислорода (элемента, без которого все бы Земные существа погибли). Казалось бы, раз есть кислород и вода, то значит может и зародится жизнь. Однако верхний слой, толщиной 10-30 км находится в твердом ледяном состоянии, образовывая очень плотную заледеневшую кору, в которой нет ни каких активных движений. Но под ее толщей тепла достаточно для превращения воды в жидкую фазу, в которой могут обитать самые разнообразные обитатели подводного мира. В недалеком будущем человечество планирует направить на Европу такого робота, который смог бы пробурить многокилометровый слой льда, погрузится в толщу водного океана и познакомится с местными подводными обитателями. В завершении своей миссия такой аппарат должен будет подняться на поверхность спутника и доставить внеземных существ на нашу планету.
Космический аппарат (в представлении художника), который пройдет сквозь
ледяную кору Европы и начнет изучать океаническую часть спутника
Геологическая история Европы не имеет ничего общего с историей других спутников Юпитера. Это одно из самых гладких твердых тел в Солнечной системе. На Европе нет возвышенностей более 100 м высотой, а вся ее поверхность похожа на одну большую равнину из замершего льда. Вся ее молодая поверхность покрыта сетью светлых и темных узких полос огромной протяженности. Темные полосы длиной в тысячи километров – это следы глобальной системы трещин, которые возникли в следствии неоднократного раскаливания ледяной коры от внутренних напряжений и крупномасштабных тектонических процессов.
Общая модель внутреннего строения Европы:
Ледяная кора: 10-30 км;
Жидкая вода: 80-100 км;
Твердые горные породы: 800-1000 км
Металлическое ядро: 400-600 км
Снимок Европы, сделанный американским аппаратом “Галилео”
в период с 1995 по 2003 год с высоты 200 км над поверхностью
Общая характеристика спутников и колец Юпитера. Галилеевы спутники
Спутники и кольца Юпитера
• В настоящее время известно, что Юпитер обладает 63 естественными спутниками и системой колец.
• Все спутники подразделяются на две категории: регулярные и нерегулярные.
• Восемь регулярных спутников обращаются вокруг Юпитера в направлении его вращения по практически круговым орбитам. Регулярные спутники, в свою очередь, делятся на внутренние (спутники группы Амальтеи) и главные (или галилеевы).
• Четыре внутренних спутника Юпитера – Метида (размеры 60×40×34 км), Адрастея (20×16×14 км), Амальтея
(250×146×128 км) и Теба (116×98×84 км) – имеют неправильную форму и играют роль т.н. лун-пастухов, удерживающих кольца Юпитера от распада.
• У Юпитера имеются слабые кольца, которые находятся на высоте 55 000 км от атмосферы. Существует два основных кольца и одно очень тонкое внутреннее, с характерной оранжевой окраской. Главная часть колец имеет радиус 123—129 тысяч километров. Толщина колец — около 30 километров.
• К земному наблюдателю кольца почти всегда обращены ребром, из-за чего они долгое время оставались незамеченными. Сами кольца состоят в основном из пыли и мелких каменных частиц, плохо отражающих солнечные лучи, а потому они плохо различимы.
Галилеевы спутники
• Четыре галилеевых спутника Юпитера (Ио, Европа, Ганимед и Каллисто) – одни из крупнейших лун Солнечной системы.
• Суммарная масса галилеевых спутников составляет 99,999 % всех объектов, обращающихся вокруг Юпитера.
• Галилеевы спутники Юпитера вращаются синхронно и всегда обращены к Юпитеру одной и той же стороной вследствие влияния мощных приливных сил планеты-гиганта. Ио, Европа и Ганимед находятся в орбитальном резонансе — их орбитальные периоды относятся как 1:2:4.
• Стабильность орбитальных резонансов галилеевых спутников наблюдается с 1610 года, т.е. на протяжении 400 земных лет и более 20 тысяч «спутниковых» (Ганимеда) лет. Период обращения Ганимеда равен 7,155
земных суток.
Ио
• Ио (средний диаметр – 3640 км, масса – 0,015 массы Земли) находится ближе других галилеевых спутников к Юпитеру, чем, видимо, и обусловлена её вулканическая активность – самая высокая в Солнечной системе.
• Одновременно могут извергаться более 10 вулканов. Рельеф Ио полностью изменяется в течение нескольких сотен лет. Крупнейшие извержения ионических вулканов выбрасывают вещество со скоростью 1 км/с на высоту до 300 км. Подобно земным вулканам, вулканы на Ио выбрасывают серу и диоксид серы.
• Ударные кратеры на Ио практически отсутствуют, так как уничтожаются постоянными извержениями и потоками лавы. В дополнение к вулканам на Ио имеются невулканические горы, озёра расплавленной серы, вязкие лавовые потоки длиной в сотни километров.
• В отличие от других галилеевых спутников, на Ио нет воды или льда.
Европа
• Европа (диаметр – 3 122 км, масса – 0,008 массы Земли) полностью покрыта слоем воды толщиной предположительно около 100 км (частью — в виде ледяной поверхностной коры толщиной 10—30 км; частью, как полагают, — в виде подповерхностного жидкого океана). Далее залегают горные породы, а в центре
предположительно находится небольшое металлическое ядро.
• Глубина океана — до 90 км; его объём превышает объём мирового океана Земли. Тепло, необходимое для поддержания его в жидком состоянии, предположительно вырабатывается за счёт приливных взаимодействий (в частности, приливы поднимают поверхность спутника на высоту до 30 метров).
• Поверхность Европы очень ровная, лишь немногие образования, напоминающие холмы, имеют высоту несколько сот метров. Высокое альбедо (0,67) спутника свидетельствует о том, что поверхностный лёд довольно чистый. Количество кратеров невелико, имеется только три кратера диаметром больше 5 км.
• Сильное магнитное поле Юпитера вызывает электротоки в солёном океане Европы, которые и формируют её необычное магнитное поле. Магнитные полюса расположены вблизи экватора спутника и постоянно смещаются. Изменения мощности и ориентации поля коррелируют с прохождением Европы через
магнитное поле Юпитера.
• Предполагается, что в океане Европы может существовать жизнь.
Ганимед
• Ганимед (диаметр – 5 262 км, масса – 0,025 массы Земли) состоит, в основном, из горных пород и водяного льда. Предположительно, во внутреннем строении Ганимеда можно выделить три слоя: расплавленное металлическое или металло-сернистое ядро, мантия, состоящая из горных пород, и слой льда толщиной 900-950 км.
• На поверхности Ганимеда имеется, в основном, два типа регионов: очень старые, сильно кратерированные тёмные области и более «молодые» (но тоже древние) светлые области, отмеченные протяжёнными рядами гряд и выемок. Происхождение светлых регионов связано, очевидно, с тектоническими процессами.
• Многочисленные ударные кратеры имеются на обоих типах поверхности Ганимеда, что говорит об их древности – до 3-3,5 млрд. лет (подобно лунной поверхности).
Каллисто
• Каллисто (диаметр – 4 821км, масса – 0,018 массы Земли) — одно из самых кратерированных тел в Солнечной системе. Следовательно, поверхность спутника очень старая (около 4 млрд. лет), а его геологическая активность крайне низкая.
• Предполагается, что Каллисто покрыт ледяной корой толщиной 200 км, под которой находится слой воды
толщиной около 10 км. Более глубокие слои состоят, по-видимому, из спрессованных горных пород и льда с
постепенным возрастанием горных пород и железа к центру.
• Каллисто имеет наименьшую плотность (1,83 г/см³) из всех галилеевых спутников (чем дальше спутник от Юпитера —тем ниже плотность). Он состоит, вероятно, на 60 % из льда и воды и на 40 % из горных пород и железа.
Нерегулярные спутники Юпитера
• Нерегулярными принято называть такие спутники, орбиты которых обладают большими эксцентриситетами; либо спутники, которые движутся по орбите в обратном направлении; либо спутники, орбиты которых характеризуются большими наклонами к экваториальной плоскости.
• Нерегулярные спутники, которые обращаются вокруг Юпитера в направлении его вращения:
Фемисто (не образует семейства);
группа Гималии (Леда, Гималия, Лисития, Элара, S/2000 J 11);
Карпо (не образует семейства).
• Нерегулярные спутники, которые обращаются вокруг Юпитера в обратном направлении:
S/2003 J 12 (не образует семейства);
группа Карме (13 спутников);
группа Ананке (16 спутников);
группа Пасифе (17 спутников);
S/2003 J 2 (не образует семейства).
• Нерегулярные спутники – это, по всей видимости, астероиды, захваченные из числа «троянцев» или «греков».
Внутреннее строение, атмосфера, основные характеристики движения, магнитное поле Сатурна.
Сатурн
• Сатурн (газовый гигант) – шестая планета Солнечной системы.
• Экваториальный радиус: 60 268 ± 4 км, полярный радиус: 54 364 ± 10 км
• Масса: 5.6846×1026 кг или 95.152 массы Земли.
• Средняя плотность: 0.687 г/см³.
• Среднее расстояние Сатурна от Солнца 1 433,44 млн. км (9.582 а.е.). Эксцентриситет e = 0,056.
• Период обращения вокруг Солнца равен 29.66 года. Наклон орбиты к плоскости эклиптики 2.48°. Наклон оси вращения: 26.73°. Период вращения: 10h32m–47m. Сферическое альбедо 0,54.
• По внутреннему строению и составу Сатурн похож на Юпитер. Сатурн имеет магнитное поле и радиационные пояса. Из всех планет Солнечной системы Сатурн обладает наибольшим сжатием
Ячейки Бенара
• Ячейки Бенара — возникновение упорядоченности в виде конвективных ячеек в форме цилиндрических валов или правильных шестигранных структур в слое вязкой жидкости с вертикальным градиентом температуры, т.е. равномерно подогреваемой снизу. В качестве жидкости используется, как правило, силиконовое масло.
• Управляющим параметром самоорганизации служит градиент температуры. Вследствие подогрева в первоначально однородном слое жидкости начинается диффузия. При преодолении некоторого критического
значения градиента, диффузия не успевает привести к однородному распределению температуры по объёму. Возникают цилиндрические валы, вращающиеся навстречу друг другу (как сцепленные шестеренки). При определенных условиях образуются ячейки правильной гексагональной формы, внутри которых жидкость поднимается по центру и опускается по граням ячейки.