Кто открыл четыре самых больших спутника Юпитера?
Четыре самых больших спутника Юпитера были обнаружены в 1610 году итальянским астрономом Галилео Галилеем – с тех пор их называют Галилеевыми в его честь. Сперва он смог разглядеть только три спутника из четырех – астроном принял Ио и Европу за одно небесное тело. Кроме того, он думал, что открыл неподвижные звезды и лишь позже увидел, что они не стоят на месте, а движутся по орбите Юпитера.
Открытие Галилео стало сенсацией. Оно доказывало, что не все небесные тела вращаются вокруг Земли, что противоречило геоцентрической теории, которой тогда придерживались ученые. Кроме того, оно показало, какую важную роль в астрономических наблюдениях могут сыграть телескопы: Галилео смог увидеть спутники Юпитера, лишь когда улучшил свой телескоп.
Сначала Галилей назвал открытые им спутники “звездами Козимо” (позже – “Медичийскими звездами”) в честь своего покровителя, Козимо Медичи. В своих записях он использовал обозначения Юпитер I (Ио), Юпитер II (Европа), Юпитер III (Ганимед) и Юпитер IV (Каллисто). Имена спутников, которые мы знаем сейчас, придумал астроном Симон Марий, который открыл их примерно в то же время, что и Галилей. Он решил назвать их в честь персонажей греческих мифов. Давайте подробнее изучим первые открытые спутники Юпитера.
Движение
У Юпитера гигантские не только размеры, но и атмосфера. Она состоит на 90 процентов из водорода и на 10 из гелия. Поскольку этот объект является газовым гигантом, атмосфера и остальная часть планеты не разделяются. Причем при опускании вниз к центру, водород и гелий меняют свою температуру и плотность. Из-за чего атмосфера Юпитера делится на четыре части:
- тропосферу;
- стратосферу;
- термосферу;
- экзосферу.
Поскольку привычная твердая поверхность у Юпитера отсутствуют, в ученой среде принято считать таковой нижнюю атмосферную границу в той точке, где давление имеет значение один бар. С уменьшением высоты уменьшается и температура атмосферы, опускаясь до минимальной отметки. Тропосферу и стратосферу Юпитера разделяет тропопауза, которая располагается на расстоянии 50-ти километров над так называемой «поверхностью» планеты.
В атмосфере гиганта присутствует небольшое количество метана, аммиака, воды, сероводорода. Эти соединения и являются причиной образования очень живописных облаков, которые можно увидеть с поверхности Земли в телескопы. Точно определить цвет Юпитера не представляется возможным. Но с художественной точки зрения он рыже-белый в светло-темную полоску.
Видимые параллельные полосы Юпитера — это аммиачные облака. Темные полосы учеными именуются, как полюсы, а светлые, как зоны. И они чередуются между собой. Причем полностью из аммиака состоят только темные полоски. А какое вещество или соединение отвечает за светлый тон, пока не установлено.
Юпитерианскую погоду, как и все на этой планете, можно описывать только с использованием превосходных степеней. Поверхность планеты — это гигантские, не прекращающиеся ни на секунду, постоянно меняющие свою форму штормы, способные увеличиваться до тысячи километров всего за считанные часы. Ветры на Юпитере дуют со скорость чуть больше 350-ти километров в час.
Самая величественная буря во Вселенной также присутствует на Юпитере. Это Большое Красное Пятно. Она не останавливается вот уже несколько сотен земных лет, а ее ветра разгоняются до отметки в 432 километра в час. Размеры бури способны вместить внутрь себя три Земли, настолько они огромны.
Группы
Спутники Юпитера можно разделить на несколько групп. Внутренние группы легко идентифицировать:
- группа Amalthée ;
- Галилеевы луны .
Неправильные спутники Юпитера.
Эти нерегулярные спутники Prograde:
- Фемисто, пространственно изолированное;
- Группа Гималия, плотная, большая полуось которой имеет порядок 11,86 ± 0,695 Гм и наклон 27,5 ± 0,8 °; эксцентриситет варьируется от 0,11 до 0,25;
- Карпо и S / 2003 J 12, два других изолированных спутника.
Первая диаграмма иллюстрирует орбиты неправильных спутников Юпитера. Эксцентриситет орбит представлен сегментами (от периастрального до апоастрального ) с наклоном на вертикальной оси. Спутники над горизонтальной осью прямые, ниже — ретроградные. Большая полуось выражается в гигаметрах (миллионах километров) и в долях радиуса сферы Хилла . На следующей диаграмме отдельно показано распределение наклона и эксцентриситета для спутников с пониженной передачей, что упрощает идентификацию групп.
Кажется, что почти все нерегулярные ретроградные внешние спутники Юпитера могут быть сгруппированы в три больших семейства, имеющих общие орбитальные характеристики и носящих имя своего самого большого члена. Эти семейства соответствуют группировкам по большой полуоси, а также по наклону и эксцентриситету.
Наклоны орбит (в °) в зависимости от их эксцентриситета
- Carmé Group
- Группа ананке
- Группа Пасифае
- Группа Карме центрирована на большой полуоси 23,404 Gm, наклоном 165,2 ± 0,3 ° и эксцентриситетом между 0,238 и 0,272. Только S / 2003 J 10 немного отличается из-за большой неординарности.
- Группа Ананке сосредоточена на большой полуоси 21,276 Gm, наклоном 149 ± 0,5 ° и эксцентриситетом между 0,216 и 0,244. Однако его пределы более размыты. Восемь лун, составляющих сердце группы ( S / 2003 J 16, S / 2003 J 21, Euanthé, Orthosie, Harpalyké, Praxidiké, Thyoné, S / 2003 J 22, Ananké, Jocaste), хорошо сгруппированы, но приписывание Еще восемь к группе более-менее сомнительно.
- Группа Pasiphae, наконец, включает в себя все другие внешние спутники, за исключением S / 2003 J 2, внешний; он центрирован на большой полуоси 23 624 мм, наклоном 151,4 ± 6,9 ° и эксцентриситетом от 0,156 до 0,432. Если эта группа соответствует физической реальности, она должна быть древней, чтобы ее члены также были рассеяны.
- S / 2003 J 2, самая удаленная луна во всей системе, изолирована.
Характеристики
Первый спутник имеет шарообразную форму. Радиус небесного тела полюсах составляет 1817 км, на экваторе — 1830 км. Меньшая окружность объяснятся приплюснутостью шара на полюсных участках. Из-за воздействия гравитационных сил материнской планеты, а также соседних лун Европы и Ганимеда, Ио имеет необычную форму.
Плотность первого спутника немного меньше, чем у Марса и составляет 3,55 г/м3. Показатели плотности других лун газового гиганта уменьшаются по мере удаленности от него. К примеру, у самого удаленного спутника Каллисто — 1,83 г/м3.
Периоды
обращения вокруг Юпитера и собственной оси у Ио совпадают. Из-за чего, он
всегда повернут к газовому гиганту одной стороной. В перигелии луна
приближается к материнской планете на 422 000 км и удалятся на 423 000 км.
Полный оборот вокруг Юпитера, он осуществляет за 42 земных часа.
Открытие и название
Первый троянский астероид был обнаружен в 1904 году в точке L4 орбиты Юпитера. Как водится, название его было заимствовано из древнеэллинского эпоса. Небесное тело получило имя героя легендарной Трои – «Ахилл». Затем, один за другим были открыты ещё целых двадцать астероидов на орбите планеты-гиганта.
Открытие не было неожиданностью для исследователей, проверить теорию Лагранжа силились многие астрономы, вопрос стоял только лишь в технических возможностях, которыми они располагали. Как и предполагалось, все открытые тела находились в точках L4 и L5 орбиты Юпитера.
И все имена, вслед за Ахиллом, им давались в честь героев Троянской войны: Аякс, Гектор, Диомед, Патрокл и т.д. В точке L4 «поселились» воины атакующей, Греческой стороны, а в точке L5 обосновались троянцы. Так за всеми позднее открытыми подобными объектами, в том числе на орбитах других планет, закрепилось название «троянские астероиды».
Долгое время большая часть учёных сомневалась в возможности существования троянцев у малых планет, таких как Земля или Марс. Ведь на такой астероид помимо самой планеты и светила будут оказывать существенное гравитационное воздействие и другие массивные тела Солнечной системы, и устойчивость объекта в точках Лагранжа малой планеты оказывается под сомнением. Однако в 1990 году был обнаружен астероид в точке L5 Марса, получивший название «Эврика».
Чемпионом по количеству троянских астероидов ожидаемо является Юпитер, как самая большая и массивная планета Солнечной системы. На сегодняшний день достоверно известно о более чем шести тысячах «троянцев» на его орбите. На порядок меньше троянских спутников обнаружено у других больших планет: Урана, Нептуна и Сатурна. И виной этому не только их масса, меньшая по сравнению с Юпитером, но и соседство этого газового гиганта. Юпитер, благодаря своей огромной массе, легко ворует чужие астероиды, или выбивает их из точек Лагранжа, отправляя вращаться вокруг звезды по собственным эллиптическим орбитам, а то и вовсе, словно праща, вышвыривает за пределы Солнечной системы.
Троянские астероиды Земли
Очень долгое время никак не удавалось обнаружить троянские астероиды у нашей родной планеты. Всё дело в том, что точки L4 и L5 Земли практически постоянно оказываются расположенными, для наблюдателя, находящегося на поверхности планеты, на дневной стороне и солнечный свет препятствует наблюдениям.
Вопрос сорвался с мёртвой точки в 2010 году благодаря запущенному в космос орбитальному телескопу «Wise». Был открыт первый, и пока единственный, троянец планеты Земля 2010ТК7. Он находится в точке Лагранжа L4. 2010ТК7 представляет собой ничем не примечательный кусок скалы неправильной формы диаметром около 300 метров, каких в космическом пространстве вращается огромное множество.
Практическое применение
Использовать свойства троянских астероидов в будущем учёные предлагают по-разному. Так, например, использовать точку L2 в системе Солнце-Земля можно для размещения в ней орбитального телескопа. Такая наблюдательная станция, постоянно находясь в тени планеты, будет в более выгодном положении, чем орбитальные. Удобнее будет проводить и длительные наблюдения за определённым участком неба благодаря отсутствию вращения вокруг Земли.
Точка L1 может стать хорошим местом дислокации станции для постоянного мониторинга светила. Своевременно засечь увеличение солнечной активности, предупредить наземные службы о приближающемся солнечном выбросе плазмы. Всё это можно будет сделать своевременно с помощью научного аппарата, находящегося на первом «рубеже».
А уж грядущее освоение Луны наверное будет немыслимо без больших промежуточных космических станций, висящих в пространстве между нашей планетой и её естественным спутником. Аппараты, расположенные в точках Лагранжа системы Земля-Луна как нельзя лучше могут справиться с такой задачей.
Планета — рекордсмен
Подводя итог, можно с уверенностью сказать, что Юпитер является самой крупной, самой массивной, самой быстро вращающейся, и наиболее опасной планетой Солнечной системы. Он имеет самое сильное магнитное поле и наибольшее число известных спутников. Кроме того, считается, что именно он захватил нетронутый газ из межзвездного облака, которое и породило наше Солнце.
Юпитер в сравнении с другими планетами Солнечной системы / vladstudio.com
Сильное гравитационное влияние этого газового гиганта помогло переместить материал в нашей Солнечной системе, притягивая лед, воду и органические молекулы из внешних холодных областей Солнечной системы в ее внутреннюю часть, где эти ценные материалы и могли быть захвачены гравитационным полем Земли. На это указывает и тот факт, что первые планеты, которые астрономы обнаруживали на орбитах других звезд, практически всегда относились к классу так называемых горячих Юпитеров — экзопланет, массы которых схожи с массой Юпитера, а расположение на орбите своих звезд является достаточно близким, что обуславливает высокую температуру поверхности.
И вот теперь, когда космический аппарат Juno уже находится на орбите этого величественного газового гиганта, у научного мира появилась возможность выяснить некоторые тайны формирования Юпитера. Будет ли подтверждена теория о том, что все началось с каменистого ядра, которое затем привлекло огромную атмосферу или же происхождение Юпитера больше похоже на образование звезды, сформировавшейся из солнечной туманности? На эти другие вопросы ученые планируют найти ответы во время следующей 18-месячной миссии Juno, посвященной детальному исследованию Царя планет.
Интересные факты о Юпитере
• Первое зарегистрированное упоминание Юпитера было отображено у древних вавилонян в 7-м или 8-м веке до н.э. Юпитер назван так в честь царя римских богов и бога неба. Греческим эквивалентом является Зевс, — повелитель молний и грома. У жителей Месопотамии данное божество было известно как Мардук, — покровитель города Вавилона. Германские племена называли планету как Донар, который был также известен как Тор. • Открытие Галилеем четырех спутников Юпитера в 1610 году было первым доказательством вращения небесных тел не только по орбите Земли. Данное открытие стало также дополнительным доказательством гелиоцентрической модели Солнечной системы Коперника. • Из восьми планет Солнечной системы на Юпитере самый короткий день. Планета вращается с очень большой скоростью и делает оборот вокруг своей оси каждые 9 часов и 55 минут. Такое быстрое вращение вызывает эффект уплощения планеты и именно поэтому она иногда выглядит сплюснутой. • Один оборот по орбите вокруг Солнца у Юпитера занимает 11,86 земных лет. Это означает, что если смотреть на планету с Земли, кажется что она перемещается в небе очень медленно. Юпитеру необходимы месяцы для того, чтобы перейти от одного созвездия к другому.
• Юпитер имеет небольшую систему колец вокруг. Его кольца в основном состоят из частиц пыли исходящих от некоторых из его спутников при ударах от комет и астероидов. Кольцевая система начинается на расстоянии около 92000 километров над облаками Юпитера и простирается на более чем 225000 километров от поверхности планеты. Общая толщина колец Юпитера состоит в диапазоне 2,000-12,500 километров. • На данный момент известно 67 спутников Юпитера. В их число входит четыре больших спутника, которые также известны как галилеевы спутники, обнаруженные Галилео Галилеем в 1610 году. • Самым большим спутником Юпитера является Ганимед, он же и самый большой спутник в Солнечной системе. Четыре самых крупных спутника Юпитера (Ганнимед, Каллисто, Ио и Европа) превосходят по своим размерам Меркурий, диаметр которого составляет около 5268 километров. • Юпитер является четвертым по своей яркости объектом в нашей Солнечной системе. Он занимает свое почетное место после Солнца, Луны и Венеры. Кроме того, Юпитер является одним из самых ярких объектов, которые можно увидеть с Земли невооруженным глазом. • Юпитер имеет уникальный облачный слой. Верхняя атмосфера планеты разделена на зоны и облачные пояса, которые состоят из кристаллов аммиака, серы и смеси этих двух соединений. • На Юпитере существует Большое красное пятно — огромный шторм, который бушует уже более трехсот лет. Этот шторм настолько обширен, что может вместить в себя сразу три планеты размером с Землю. • Если Юпитер был бы в 80 раз более массивным, внутри его ядра начался бы ядерный синтез, что превратило бы планету в звезду.
Взрыв населения
А потом появился Скотт Шеппард. Команда астрономов из Института Карнеги открыла 60 из 79 известных спутников Юпитера. Все они являются нерегулярными, но все же это впечатляющий подвиг. Команда Шеппарда обнаруживает спутники вокруг Юпитера с 2000 года. Только в прошлом году они добавили в список около десятка. Новые спутники дополняют наше понимание окрестностей Юпитера и помогают астрономам понять, как формировалась планета и ее окружение начиная с древних времен.
Нерегулярные спутники Юпитера имеют небольшие размеры — от нескольких километров в поперечнике. Они мало похожи на сложные миры — Европу или Ганимед. Или даже на нашу собственную Луну. Внешне они выглядят в основном как деформированные куски скалы, вращающиеся далеко от поверхности Юпитера. Поэтому телескопы, которые их обнаруживают, должны быть чувствительными. И либо изучать большие области пространства, либо быть очень и очень везучими.
Седна
Как оказалось, в движении Плутона имеются определенные отклонения. Объяснить их все только влиянием уже известных планет не удается. А значит, на окраине нашей Солнечной системы имеется еще одно достаточно крупное небесное тело. Но от людей оно прячется особо старательно. Судя по всему, как космический объект влияет на движение Плутона, его орбита просто огромна. Специалисты предполагают, что полный оборот вокруг Солнца это загадочное тело совершает за 10500 лет. К тому же, движется оно по сильно вытянутой «трассе», которой не может похвастаться больше ни одна планета нашей Солнечной системы.
Когда ученые убедились в том, что данное космическое тело все же существует, его стали считать карликовой планетой. Было решено назвать ее в честь богини Океана у эскимосов — Седной. Впервые ее сфотографировали в 2003 году, в октябре. Эту планету Солнечной системе открыли американские астрономы под руководством Майкла Брауна. Все они являются сотрудниками обсерватории «Джемини». На сегодняшний день, несмотря на всю имеющуюся информацию о Седне, официально ее статус так и не был признан Международным астрономическим союзом.
Оказалось, что от Солнца Седна находится в три раза дальше, чем Плутон, и в 97 раз дальше, чем Земля. Оборот вокруг своей оси планета совершает за 20 земных суток. Удивительное небесное тело, судя по всему, имеет небольшие размеры. Диаметр планеты по подсчетам специалистов не превышает 2250 километров. В течение ближайших 72 лет Седна будет постепенно приближаться к Земле. Затем «загадочная» богиня снова начнет удаляться. Она отправиться в невероятное путешествие прочь от Солнца. И опять станет практически недоступной для исследований. Седна настолько мала, что вряд ли может считаться настоящей планетой.
Карликовые планеты Солнечной системы – это самые спорные космические объекты. Их точную численность никто не знает, так как космическое пространство до конца не изучено. Каждый год ученые открывают новые астероиды, которые после утонения всех параметров, возможно, смогут также получить статус планеты-карлика.
Мощные извержения
Извержения вулканов на Ио в инфракрасном спектре.
На загадочном спутнике Юпитера существует около 400 вулканов. Извержения некоторых из них настолько мощные, что за ними можно наблюдать с Земли с помощью телескопа.
Иногда над корой небесного тела поднимаются гигантские фонтаны серы, скальной породы и твердых частиц. После таких выбросов на поверхности Ио появляются реки лавы длиной в сотни километров.
Мощная геологическая активность выделяет Ио из ряда других естественных лун Солнечной системы. Большинство тел такого размера являются устойчивыми, период их тектонической активности закончился миллионы лет назад, либо перешел в финальную стадию.
Интересные факты:
- Земля и Ио — два единственных небесных тела с вулканической активностью в Солнечной системе.
- Во время некоторых извержений выделяется до 20 трлн ватт энергии. Это в тысячи раз больше, чем во время вулканической деятельности на Земле.
Спутник Европа
Что делает Европу объектом пристального внимания и одной из основных целей космических исследований, так это то, что под толстой ледяной коркой на поверхности спутника скрывается океан жидкой воды. Так же, как и Ио, Европа имеет слабо вытянутую эллиптическую орбиту, что подвергает ее гравитационному воздействию со стороны Юпитера и внешних Галилеевых спутников, приводящему к разогреву недр. Несложные математические оценки показали, что этого тепла достаточно для образования воды под толстым слоем льда, температура которого может составлять 220 °С.
Европа в разрезе. Это самый маленький из Галилеевых спутников с металлическим ядром и каменной мантией. Они выстелены слоем воды (быть может, в жидкой форме) и скрыты под внешним слоем льда.
Поскольку вода проводит электричество, движение Европы сквозь магнитосферу гиганта должно провоцировать изменения в его магнитном поле и рое частиц вокруг планеты эффекты, которые и были обнаружены зондом «Галилео»
Если принять во внимание, что некоторые большие кратеры на Европе содержат гладкие области свежего льда (предположительно образованные поднявшимися на поверхность глубинными водами), и учесть данные мониторинга гравитационного поля, становится ясно, отчего ученые верят, что на Европе также немало жидкой воды. По современным представлениям, под 10-километровым слоем льда скрываются запасы воды, в два раза превышающие по объему Мировой океан
Аналогичные водяные образования были обнаружены на множестве других спутников Юпитера, в частности на Каллисто и Ганимеде, а также на нескольких спутниках Сатурна. Это, конечно, сразу же ставит перед нами вопрос о наличии жизни.
Изображение поверхности спутника Юпитера Европы в синтезированном цвете показывает, что ледяная поверхность тела загрязнена материей (показана красным), принесенной извне. Ледяные равнины представлены в голубом цвете.
Космические миссии к астероидам
Но что же делать, когда опасный астероид, летящий в сторону Земли, обнаружен? Множество идей есть у Голливуда: от взрыва атомной бомбой в «Армагеддоне» до расщепления на полезные ресурсы в «Не смотрите наверх». Однако астрономы сходятся во мнении, что самый эффективный способ намного проще: достаточно лишь изменить курс небесного тела. В конце ноября 2021 года NASA запустило космический корабль проекта DART. Он весит 600 кг и выглядит как коробка размером с машину с солнечными панелями по бокам. Осенью 2022 года он должен врезаться в спутник астероида Диморф на скорости 24 тыс. км/ч. Последний не представляет угрозу Земле, но столкновение должно доказать, что траекторию полета астероидов и комет можно менять. Если опыт закончится успешно, в NASA разработают аналогичную стратегию для любой потенциальной космической угрозы в будущем.
