Восход Европы, снятый космическим аппаратом Кассини.
К настоящему времени в Солнечной системе открыто около 180 спутников планет. Развитие астрономии, а также использование для исследования космического пространства межпланетных летательных аппаратов, позволяет фиксировать в нем небесные тела все меньшего размера, поэтому указанная цифра постоянно увеличивается. Более половины обнаруженных сателлитов приходится на спутники Юпитера – самой крупной планеты, вращающейся вокруг Солнца.
На сегодняшний день их количество оценивается цифрой 79, но она достаточно условна и ученые говорят, что фактически их не меньше ста. 50 спутников уже имеют собственные имена – по традиции их называют женскими именами в честь возлюбленных и многочисленных дочерей Юпитера (Зевса). Божества в древние времена особой нравственностью и разборчивостью не отличались, поэтому среди сателлитов Юпитера оказался и Ганимед – прекрасный юноша, понравившийся всемогущему громовержцу и потому похищенный им. Остальные 29 небесных тел, открытые относительно недавно, собственных имен пока не имеют.
Роль спутников Юпитера в развитии астрономии
На снимке слева направо Ганимед, Каллисто, Ио и Европа. Эти спутники входят в число крупнейших в Солнечной системы и могут наблюдаться в небольшой телескоп.
Юпитер стал первой планетой Солнечной системы, у которой были обнаружены сателлиты, если не считать Луну – спутник Земли. Сделал это Галилео Галилей, который в 1610 году с помощью телескопа обнаружил рядом с гигантом маленькие звездочки, которые вели себя необычно по сравнению с другими небесными объектами. Понаблюдав за их перемещениями в течение нескольких дней, он понял, что они вращаются вокруг Юпитера, а значит, являются не самостоятельными планетами, а его спутниками. Так были открыты Ганимед, Европа, Ио и Каллисто.
Измерение скорости света
В XVII веке ученые не имели точного представления о конечности скорости света, поэтому важно было экспериментально узнать, как он распространяется – мгновенно или все-таки нет. Спутники Юпитера смогли помочь решить эту задачу. Если бы световые волны от любых источников распространялись мгновенно, то расположение небесных тел на небе, зафиксированное наблюдателем, полностью бы соответствовало фактическому. Если же это излучение имеет конечную скорость, то реальная картина будет искажена за счет разной удаленности рассматриваемых объектов.
В 1675 году датчанин Оле Ремер, провел расчеты местоположения сателлитов Юпитера для двух случаев: первый – Земля и газовый гигант находятся по одну сторону от Солнца, второй – по разные. Выявив расхождения расчетов и наблюдений, он пришел к правильному выводу, что скорость света имеет конечное значение, но точно вычислить ее не смог по причине отсутствия в тот период времени точных данных по удаленности орбит Земли и Юпитера от Солнца.
Несостоявшаяся звезда
Юпитер, обработанный снимок зонда Вояджер-1
Газовый гигант образовал внутри Солнечной системы свою собственную мини-структуру с многочисленными спутниками самых разных размеров, обращающихся вокруг него. Этот факт, химический состав его атмосферы (водород и гелий), а также поистине внушительные размеры позволяют называть Юпитер несостоявшейся звездой. Однако его массы недостаточно для возникновения термоядерной реакции, а значит, стать ей он так никогда и не сможет. Но будь Юпитер тяжелее на порядок, то в Солнечной системе было бы не одно светило, а целых два, – исследователям Вселенной известны коричневые карлики, имеющие массу примерно в 12-80 раз больше, чем у крупнейшей планеты Солнечной системы, которые относятся к самой легкой «весовой категории» звезд.
Энергия Юпитера
Изучение самой большой планеты Солнечной системы показало, что она излучает энергии примерно в 2,5 раза больше, чем получает извне, что говорит о наличии неких внутренних источников этого явления. Причем излучение Юпитера находится в очень широком диапазоне волн, включая видимый спектр.
Общепризнанное объяснение этого факта пока не найдено. Предполагается, что источниками энергии могут служить процессы фазового перехода металлического водорода в молекулярную фазу. Также большинство исследователей сходятся во мнении, что ядро планеты разогрето за счет внутреннего сжатия и имеет температуру, по разным источникам, от 20 000°С до 30 000°С.
Классификация спутников Юпитера
Если планета имеет много спутников, то в целях удобства их принято делить на три основные группы: главные, внутренние и внешние. Под главными спутниками понимаются наиболее крупные сателлиты, которых у Юпитера четыре: Ганимед, Европа, Ио и Каллисто. Их также часто называют «галилеевы», в честь открывшего их итальянского ученого-астронома. Области пространства вокруг центральной планеты подразделяются по отношению к орбитам главных спутников на внутреннюю и внешнюю области. В зависимости от того, в какой из этих частей пространства находится любой другой сателлит, он имеет название: «внутренний» или «внешний».
Внутренние спутники значительно меньше галилеевых и вращаются по орбитам в 1,8-3,1 радиуса Юпитера, то есть очень близко к его условной поверхности.
Главные сателлиты располагаются несколько дальше, занимая кольцо шириной 20 радиусов планеты, при этом самый близкий из них – Ио – находится в шести радиусах от центра вращения. Внутренние и главные небесные тела, составляющие свиту Юпитера, вращаются в экваториальной плоскости.
Внешние спутники размещаются на расстоянии 2-50 млн. км от центра планеты. Их габариты в основной массе оцениваются в несколько километров, но есть несколько относительно крупных (самый большой – 170 км). Эти небесные тела обычно имеют неправильную форму, эллиптические орбиты и различные наклоны к плоскости экватора.
Часть из них вращается в сторону противоположную вращению планеты и остальных спутников. Расчетным путем можно определить область гравитационного притяжения любого тела (так называемую сферу Хилла), которая для Юпитера составляет около 50 млн. км. Это и есть возможная граница для поиска спутников.
Внутренних сателлитов у Юпитера четыре и все они расположены внутри орбиты Ио – самого близкого к планете галилеева спутника.
Называются они Адрастея, Амальтея, Метида и Фива. Самый крупный из них – Амальтея – имеет неправильную форму, сильно изрыт кратерами и по своим размерам (270х165х150 км) занимает пятое место в системе Юпитера. Фива примерно в два раза меньше (116x98x84 км) и по форме напоминает эллипсоид. Остальные два спутника – Адрастея и Метида – имеют габариты 25x20x15 км и 60x40x34 км соответственно.
Все четыре малых планеты относятся к категории регулярных, т. е. вращаются в том же направлении, что и главные спутники, а их орбиты расположены в экваториальной плоскости и близки к круговой.
Двигаясь почти на одном расстоянии от Юпитера, Метида и Адрастея опережают его вращение вокруг собственной оси, что приводит к возникновению приливных сил, неумолимо приближающих их к поверхности планеты. Поэтому очень высока вероятность, что в итоге они упадут на нее.
Амальтея
Амальтея
Наибольший интерес из указанных спутников вызывает Амальтея, открытая в 1892 году Эдуардом Барнардом. Темно-красный цвет ее поверхности не имеет аналогов в Солнечной системе. Последние исследования позволили предположить, что состоит она в основном изо льда с включениями минералов и серосодержащих веществ.
Такие выводы позволяет сделать низкая плотность небесного тела (900 кг/м3;) и данные анализа его излучения. Но такая гипотеза не объясняет цвет спутника. Если же ее принять за основу, то можно говорить о внеюпитерианском происхождении этого тела, так как поблизости от поверхности Юпитера ледяной сателлит образоваться не мог.
Внешние спутники
Внешние спутники, а в настоящее время их насчитывается 59, отличаются существенно большим разбросом параметров и характеристик, чем у главных и внутренних. Все они обращаются по эллиптическим орбитам, имеющим большой угол наклона к плоскости экватора. Все внешние спутники, которые удалось наблюдать пролетающим мимо космическим аппаратам, визуально напоминают бесформенные глыбы с изъеденной странствиями поверхностью.
Классифицировать их можно по значениям большой полуоси и углу наклона вращения к плоскости экватора Юпитера, а также его направлению. Часть сателлитов движется по очень близким орбитам и, видимо, является кусками более крупного небесного тела, разрушившегося в результате столкновения с другим космическим объектом. Ближе к планете находятся спутники, вращающиеся в том же направлении, что и главные.
Нерегулярные спутники
Далее расположены спутники с обратным движением. Их подразделяют на группы: Ананке, Карме, Гималии и Пасифе. В каждом из указанных семейств выделяется одно крупное (размер – более 14 км) и ряд мелких (менее 4 км) тел.
Схожесть траекторий движения, скорей всего, говорит об общем происхождении спутников одной группы, что дополнительно подтверждается анализом их скоростей, которые между собой отличаются несущественно. Ряд спутников пока не классифицирован и ждет своих исследователей.
Изучение небесных тел, обращающихся на далеких внешних орбитах Юпитера, интересно тем, что они претерпели мало изменений с момента образования и поэтому несут в себе информацию о природе Солнечной системы.
Вероятнее всего, часть из них свободно летела в космическом пространстве из других областей галактики и была захвачена гравитационным полем гигантской планеты. Поэтому анализ их химического состава позволит узнать больше не только о Юпитере и его спутниках, но и о строении Вселенной в целом.
Главные (галилеевы) спутники
Полумесяцы планет и крупнейших спутников Солнечной системы
Главные спутники Юпитера образовались одновременно с ним и имеют орбиты, близкие к круговым. Вращаются они в плоскости экватора на расстоянии от 420 тыс. км до почти 2 млн. км от центра ядра планеты. В системе газового гиганта таких спутников четыре. Их имена в порядке удаления от планеты – Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. Плотность строения указанных сателлитов зависит от удаленности от планеты. Чем ближе спутник находится к Юпитеру, тем больший удельный вес имеет материал, из которого он состоит. Так у Ио плотность равна 3530 кг/м3, а у Каллисто – 1830 кг/м3. Все эти небесные тела, как и Луна по отношению к Земле, всегда обращены к своей планете одной стороной.
Все спутники Юпитера минимум в полтора больше Луны, а Ганимед – самый крупный сателлит Солнечной системы превышает размеры ее наименьшей планеты – Меркурия на 8% (по диаметру). Правда из-за низкой плотности (1936 кг/м3;) он уступает этой планете в массе более чем в два раза. Ученые считают, что раньше главных спутников было больше, и все они образовались из одного газопылевого облака. Впоследствии часть из них под действием гравитационных сил упала на поверхность Юпитера, и осталось всего четыре, наблюдаемые ныне.
Некоторые особенности галилеевых спутников
Пристальное и длительное изучение астрономами многих стран, а также несколько межпланетных космических миссий, передавших свои наблюдения на Землю, позволили получить очень много интересных данных о главных спутниках Юпитера.
Ио
Ио – самое вулканически активное небесное тело Солнечной системы. Близость массивного Юпитера приводит к разлому поверхности сателлита и активизации выбросов серы, придающей ему оранжево-желтую окраску. Скорей всего, его поверхность состоит из смеси льда и горных пород.
Европа
Европа полностью покрыта коркой водяного льда, под которой может скрываться жидкий океан, объем которого превышает запасы воды на Земле более чем в два раза. Причем на фотографических изображениях поверхность спутника имеет сетчатую структуру, что позволяет говорить о наличии разломов, трещин и проталин. Предполагается, что вода имеется также на Ганимеде и Каллисто. На Европе может быть в два раза больше воды, чем на Земле. Опять же, гравитация планеты, как считается, разогревает недра и согревает ее.
Ганимед — самый крупный спутник, больше чем планета Меркурий. Он единственный в Солнечной системе, у которого имеется собственное магнитное поле.
Каллисто — четвертый спутник, имеет одну из самых густо кратерированых поверхностей. В отличие от других, поверхность Каллисто, очень древняя, с ударными кратерами, ее возраст-миллиарды лет.
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.
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
Четыре крупнейших спутника Юпитера, открытые Галилеем Ио, Европа, Ганимед и Каллисто … Астрономический словарь
Спутники и кольца Сатурна Спутники Сатурна естественные спутники планеты Сатурн. У Сатурна известно 62 естественных спутника с подтверждённой орбитой, 53 из которых имеют собственные назван … Википедия
Тела Солнечной системы, обращающиеся вокруг Планет под действием их притяжения. Первыми по времени открытия (не считая Луны) являются 4 наиболее ярких спутника Юпитера: Ио, Европа, Ганимед и Каллисто, обнаруженные в 1610 Г. Галилеем (См.… … Большая советская энциклопедия
Сравнительные размеры некоторых спутников и Земли. Вверху названия планет, вокруг которых показанные спутники обращаются. Спутники планет, карликовых планет и … Википедия
Сравнительные размеры некоторых спутников и Земли. Вверху названия планет, вокруг которых показанные спутники обращаются. Спутники планет (в скобках указан год открытия; списки отсортированы по дате открытия). Содержание … Википедия
Сравнительные размеры шести самых известных спутников Урана. Слева направо: Пак, Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания и Оберон. Спутники Урана естественные спутники планеты Уран. Известно 27 спутников. Вс … Википедия
Принадлежащие к солнечной системе тела, обращающиеся околокакой либо планеты, а вместе с ней около солнца. Вместо С. употребляетсяиногда в нарицательном смысле слово луны. В настоящее время известны21 С. У земли 1; у Марса 2; у Юпитера 5; у… … Энциклопедия Брокгауза и Ефрона
Естественные спутники планеты Нептун. В настоящее время известно 13 спутников. Содержание 1 Тритон 2 Нереида 3 Остальные спутники … Википедия
СПУТНИКИ ПЛАНЕТ, относительно массивные тела естественного или искусственного происхождения, обращающиеся вокруг планет. 7 из девяти планет Солнечной системы обладают естественными спутниками: Земля (1), Марс (2), Юпитер (16), Сатурн (18), Уран… … Современная энциклопедия
Книги
- , Азимов Айзек. Что делать в тысяче миль над Юпитером-9? Строить аграв-корабль и планировать путешествие к смертоносному Юпитеру. Дэвид "Лакки" Старр, благородный находчивый космический рейнджер, и его…
- Лакки Старр и спутники Юпитера , Азимов Айзек. Три закона робототехники и увлекательное непринужденное повествование, органично сочетающие научные факты с вымыслом от классика жанра НФ!Что делать в тысяче миль над Юпитером-9? Строить…
Спутники Юпитера
© Владимир Каланов,
сайт
"Знания-сила".
Спутники Юпитера, снятые КА «Galileo»
Первые четыре спутника открыл ещё , когда в январе 1610 г (по новому стилю) он навёл в ночное небо собственноручно изготовленный им телескоп, точнее, зрительную трубу. Это открытие он посвятил семье герцога Тосканского Козимо II Медичи, у которого он служил придворным математиком. Спутники получили названия Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. Эти спутники до сих пор считаются «галилеевыми спутниками», а раньше их называли «галилеевыми лунами».
Галилей рассматривал спутники в телескоп с увеличением в 32 раза. Увидеть эти спутники около Юпитера в виде маленьких светящихся точек можно в хороший современный бинокль.
Все четыре «галелеевы спутника» движутся в плоскости экватора Юпитера. Подчиняясь не совсем ясному закону движения, все они вращаются вокруг своей оси со скоростью, равной скорости обращения вокруг планеты. Поэтому они обращены к Юпитеру всегда одной стороной. Этот же феномен мы наблюдаем у нашей Луны.
До 1892 года были известны только эти четыре спутника. В 1892 году французский астроном Бернард с помощью телескопа открыл ещё один спутник – Амальтею. Это был последний спутник Юпитера, открытый визуально. Но когда Юпитер и его окрестности начали исследовать с помощью автоматических зондов, имеющих аппаратуру для фотографирования, то было обнаружено ещё несколько спутников. В настоящее время известно и в определённой мере изучено 16 спутников Юпитера. Но это не окончательная цифра. Автоматические межпланетные станции фиксируют наличие других, более мелких небесных тел, вращающихся вокруг планеты.
Основные характеристики спутников Юпитера
Основные характеристики спутников Юпитера, открытых Галилеем, приведены в таблице.
Спутники Медичи
|
|||||
| Спутники | Расстоя-ние до Юпитера (км) | Орби-таль-ный период (дни) | Радиус (км) | Масса (гр) | Сред-няя плот-ность (г/см³) |
| Ио | 421600 | 1,77 | 1821 | 8,94 x10 25 | 3.57 |
| Европа | 670900 | 3,55 | 1565 | 4,8 x10 25 | 2,97 |
| Ганимед | 1070000 | 7,16 | 2634 | 1,48 x10 26 | 1,94 |
| Каллисто | 1883000 | 16,69 | 2403 | 1,08 x10 26 | 1,86 |
Приведём теперь основные све́дения о спутниках Юпитера, полученные в результате их исследования автоматическими межпланетными станциями.
Спутник Ио
По фотографиям, переданным зондом «Вояджер-1» (1979г.), а затем и Галилео (старт окт. 1989 - достижение орбиты Юпитера дек. 1995 - конец миссии сент.2003) установлено, что на этом спутнике происходит активная вулканическая деятельность. На одном из снимков видна впадина вулканического происхождения диаметром около 50 км со следами застывшей лавы. Этот огромный кратер с ровным дном мог сформироваться в результате обруше́ния вулкана или в процессе его извержения. Похожих образований диаметром более 25 км на поверхности Ио обнаружено более ста.
Цвет лавы, излива́ющейся из недр спутника, самый разнообразный: чёрный, желтый, красный, оранжевый, коричневый. Предположительно лава состоит из расплавленного базальта с примесью серы, или даже чистой серы.
«Вояджер-1» запечатлел на этом спутнике девять извержений вулканов, происходивших одновременно. Через четыре месяца «Вояджер-2» зафиксировал, что семь из этих вулканов продолжали действовать, выбрасывая столбы ды́ма и пепла на высоту до 300 км. отсюда можно сделать вывод, что извержения вулканов на Ио происходят часто, а их продолжительность измеряется многими месяцами и даже годами. Учёные связывают высокую вулканическую активность этого спутника с относительной близостью его к Юпитеру: Ио удалён от Юпитера в среднем на 420 тысяч километров. На поверхность Ио со стороны Юпитера оказывается приливное воздействие, гораздо более сильное, чем воздействие Земли на Луну. В твёрдой коре Ио амплитуда приливов достигает 100 метров. Это означает, что приливны́е силы выполняют на спутнике огромную работу, которая превращается в тепло, выделяемое из его недр. По расчетам учёных, мощность тепла, выделяемого недрами Ио с каждого квадратного метра поверхности в 30 раз выше, чем на Земле.
Ио имеет магнитное поле, которое создаётся его ядром, содержащим жидкий металл. Активные вулканы создали вокруг спутника разряжё́нную атмосферу, в которой почти не содержится свободного кислорода. Сера, в жидком виде выбрасываемая вулканами, накапливается на поверхности, т.к. для её сгорания не хватает кислорода. Этим объясняется преобладающий оранжевый цвет поверхности Ио.
Ионосфера спутника Ио испытывает воздействие заря́женных частиц окружающего пространства, которые разгоняются магнитным полем Юпитера. Возбуждение атомов ионосферы проявляется в виде интенсивных полярных сияний, отчетливо видимых на снимках, переданных зондом «Галилей».
Спутник Европа
Это не менее интересный спутник Юпитера. По размерам Европа в четыре раза меньше Земли. Предполагается, что в прошлые геологические эпохи на Европе существовал океан. На снимках, переданных зондом «Галилей» (1995 г.), видно, что поверхность Европы покрыта слоем льда с трещинами и разломами. Причиной трещин может оказаться вода в жидком состоянии, находящаяся под слоем льда и имеющая более высокую температуру. Причиной перепада температур учёные считают воздействие Юпитера, вызывающее «приливы-отливы» на спутнике. Приливное воздействие Юпитера на поверхности Европы более слабое, чем на поверхности Ио, но всё же достаточно заметное. Тёмный цвет трещин даёт основание считать, что по ним поднималась вода, впоследствии застывшая. Не исключается, что под ледяным слоем Европы и до настоящего времени находится океан, который, как считается, имеет контакт с силикатной мантией спутника, что обеспечивает приток элементов - "кирпичиков" жизни. На поверхности Европы имеются метеоритные кратеры, но их немного и они небольших размеров. Это можно объяснить тем, что при падении крупного метеорита кратер, возника́вший от удара, заполнялся водой, которая вскоре замёрзла. Мелкие метеориты не могут пробить ледяной панцирь и остаются на поверхности спутника, оставляя лишь небольшие воронки.
Предполагается, что Европа имеет металлическое ядро, радиус которого может достигать половины радиуса этого спутника, что составляет около 790 километров. По разным оценкам, толщина водно-ледяной оболочки Европы может быть в пределах от 80 до 170 км, а толщина ледяного покрова - от 2 до 20 км.
Гипотеза о наличии на Европе океана имеет в качестве своего логического следствия предположение о возможности жизни на Европе. Конечно, об организованных формах жизни здесь речь идти не может, но почему бы не допустить вероятность белковой жизни хотя бы на уровне бактерий? Жизнь - это расход энергии. Значит, нужен источник энергии. На Земле таким источником является Солнце. Но Европа удалена от Солнца на громадное расстояние (около 780 млн. км) и получает ничтожное количество солнечного тепла, находясь половину своего орбитального периода в огромной тени Юпитера. Но это обстоятельство для жизни на Европе было бы не так важно, ведь океан Европы получает тепловую энергию из её недр. Определённые условия для существования жизни в океане Европы, по-видимому могут создавать подводные вулканы, которые там наверняка имеются … и т.д. вероятность такого развития событий исчезающее мала, но её сбрасывать со счетов не хочется.
Гипотеза о возможности примитивной жизни на Европе может быть подтверждена или отброшена только после тщательного исследования этого спутника с помощью спускаемых зондов, если такое исследование станет когда-нибудь возможно.
Следует заметить, что сильная доза радиационного облучения вблизи Юпитера является серьёзной научно-технической проблемой при проектировании и изготовлении оборудования автоматических станций, которые будут по́сланы к спутникам Юпитера. Расчеты показывают, что при радиационной защите аппарата, которую можно обеспечить в ближайших планируемых космических проектах, за месяц пребывания посадочного модуля на поверхности Европы (в благоприятном месте) набирается около 250000 рад (2500 грей) поглощенной дозы радиоактивного облучения. Для сравнения: человек, находящийся в скафандре без дополнительной защиты на поверхности Европы ок. 90-150 минут уже не сможет выжить из-за поражения организма радиацией.
Спутник Ганимед
Это самый крупный из всех спутников Юпитера. Он больше Меркурия и во всей Солнечной системе по размерам занимает третье место после Титана (спутник Сатурна) и Тритона (Спутник Нептуна). Ганимед вполне мог бы считаться самостоятельной планетой, если бы обращался вокруг Солнца, а не вокруг Юпитера.
Поверхность Ганимеда покрыта слоем льда, по последним данным толщина льда больше, чем на Европе. На поверхности Ганимеда множество кратеров, образовавшихся в разные эпохи существования спутника. Характерной чертой поверхности является также наличие борозд шириной до 15 км и длиной в несколько десятков километров. Возможно, это результаты тектонической деятельности, места разломов коры, из которых когда-то вытекала лава. Вулканическая деятельность на Ганимеде имеет низкую активность, но действующие вулканы имеются. Предполагается, что при извержении вулканов на поверхность изливается не раскалённая лава, а водно-солевой раствор.
Под слоем льда находится жидкая вода в смеси с фрагментами грунта. Эта смесь составляет основную часть массы спутника, поэтому средняя плотность Ганимеда невелика - 1,93 (г/см³) . Для сравнения: средняя плотность вещества Европы равна 2,97 (г/см³) , а Ио - 3,57 (г/см³) . Тенденция ясна: чем дальше от центрального светила находится спутник, тем меньше в его веществе тяжелых элементов. По такому закону распределялась материя в момент рождения светила и спутников. В данном случае «светилом» мы называем Юпитер.
Ганимед имеет сильно разреженную атмосферу (как на Ио и Европе). Верхние слои её состоят из заря́женных частиц, т.е. являются ионосферой. Атмосферным явлением на Ганимеде является выпадение и́нея. Пока неясно, из чего состоит иней - из воды или углекислоты, или из того и другого вместе.
Ганимед обладает магнитным полем, что доказывает наличие у него металлического ядра.
Спутник Каллисто
По размерам и массе, а также внутреннему строению Каллисто близок к Ганимеду. Это последний, т.е. наиболее удаленный от Юпитера и наименее яркий из галилеевых спутников. Среднее расстояние Каллисто от Юпитера составляет 1883000 км. поверхность Каллисто покрыта льдом, под которым может находиться жидкий солёный океан. Мантия Каллисто представляет собой смесь льда и минералов. По направлению к центру количество льда убывает. Магнитное поле у Каллисто отсутствует, что может означать отсутствие сплошного металлического ядра. Ядро этого спутника состоит, вероятно, в основном из минералов в смеси с металлами. Поверхность Каллисто покрыта бо́льшим, чем на других галилеевых спутниках количеством кратеров различных размеров. Среди кратеров особо выделяется углубление диаметром около 600 км, которое обнаружено благодаря своему более светлому тону. Вероятно, такое углубление могло появиться в результате столкновения Каллисто с крупным небесным телом в ту эпоху, когда поверхность спутника была ещё недостаточно твёрдой. Как и у Ганимеда, основную массу спутника Каллисто составляют вода, лёд и включения минералов. Этим объясняется невысокая средняя плотность его вещества - 1,86 (г/см³) .
Малые спутники Юпитера
Кроме спутников, открытых Галилеем, вокруг Юпитера вращаются многочисленные спутники небольших размеров. Всего их обнаружено более шестидесяти. Радиусы их орбит составляют от нескольких сотен тысяч до нескольких десятков миллионов километров.
Основные характеристики 12-ти известных и в какой-то степени изученных малых спутников представлены в таблице.
Малые спутники Юпитера
|
||||||
| Спутники | Дата откры-тия | Боль-шая полу-ось ор-биты (км) | Орби-таль-ный период (дни) | Радиус или раз-меры (км) | Масса (кг) | Плот-ность (г/см³) |
| Метида | 1979 | 127691 | 0,295 | 86 | 1,2 x10 17 | 3,0 |
| Адрастея | 1979 | 128980 | 0,298 | 20 x16 x14 | 2,0 x10 15 | 1,8 |
| Амальтея | 1892 | 181365,8 | 0,498 | 250 x146 x128 | 2,1 x10 18 | 0,857 |
| Теба | 1979 | 221889 | 0,675 | 116 x98 x84 | 4,3 x10 17 | 0,86 |
| Леда | 1974 | 11160000 | 240,92 | 20 | 1,1 x10 16 | 2,6 |
| Гималия | 1904 | 11461000 | 250,56 | 85 | 6,74 x10 18 | 2,6 |
| Лиситея | 1938 | 11717100 | 259,2 | 18 | 6,2 x10 18 | 2,6 |
| Элара | 1905 | 11741000 | 259,65 | 43 | 8,69 x10 17 | 2,6 |
| Ананке | 1951 | 21276000 | 629,77 | 14 | 2,99 x10 16 | 2,6 |
| Карме | 1938 | 23404000 | 734,17 | 23 | 1,32 x10 17 | 2,6 |
| Пасифе | 1908 | 23624000 | 743,63 | 30 | 2,99 x10 17 | 2,6 |
| Синопе | 1914 | 23939000 | 758,9 | 19 | 7,49 x10 16 | 2,6 |
Наибольший интерес для астрономов представляют внутренние спутники Юпитера . Так условно названы четыре спутника: Мети́да, Адрастея, Амальтея и Теба, орбиты которых лежат внутри орбиты Ио. Крупнейший из этих спутников - Амальтея представляет собой каменную глыбу неправильной формы и внушительных (по земным меркам) размеров: 250x146x128 км . Астроному Бернарду, открывшему этот спутник визуально в 1892 году, конечно, не удалось разглядеть в телескоп это небесное тело, которое казалось ему крошечной светящейся точкой рядом с Юпитером. Некоторые физические характеристики спутника Амальтеи были получены с помощью автоматических зондов «Вояджер-1 и 2» . Поверхность спутника тёмного, коричневато-желтого цвета покрыта кратерами, среди которых два имеют огромные для габаритов Амальтеи размеры: у одного диаметр составляет 100 км, и другого - около 80 км. цвет спутника объясняется возможным осаждением на его поверхность серы, выбрасываемой вулканами спутника Ио.
Ближайшие к Юпитеру спутники Мети́да и Адрастея (Мети́да чуть ближе к Юпитеру) имеют почти круговые орбиты, находящиеся в плоскости экватора планеты. Эти спутники находятся вблизи внешнего края колец Юпитера. Существует предположение, подтвержденное данными, полученными от АМС «Галилео» , что кольца Юпитера основную массу своего вещества получили от внутренних спутников, в первую очередь от Метиды и Адрастеи. Определённую роль в этом процессе играют вулканы спутника Ио, которые выбрасывают вещество, попадающее затем на поверхность внутренних спутников. Ударами метеоритов вещество в виде пы́ли выбивается в окружающее космическое пространство, а гравитационное поле Юпитера направляет это вещество к планете, захватывая его и формируя из него ко́льца.
О других малых спутниках Юпитера известно пока немного. Группа из четырёх спутников - Леда, Гималия, Лиситея и Элара характеризуется тем, что их орбиты имеют большой наклон к экватору Юпитера - около 28°. Среди них Литисея - самый маленький по размеру спутник - его диаметр около 18 км.
Следующая группа из четырёх спутников - Ананке, Карме, Пасифе и Синопе примечательна тем, что орбиты этих спутников имеют большой наклон к плоскости экватора Юпитера - до 150°, причём движутся эти спутники в направлении, противоположном направлению движения других спутников. Спутники этой группы расположены на огромном расстоянии от Юпитера и представляют из себя не что иное, как крупные астероиды, захваченные гравитационным полем планеты-гиганта.
© Владимир Каланов,
"Знания-сила"
Уважаемые посетители!
У вас отключена работа JavaScript . Включите пожалуйста скрипты в браузере, и вам откроется полный функционал сайта!Части материала о спутниках, их было всего три - Луна у Земли и два спутника Марса. Сегодня мы говорим о спутниках всего одной планеты, но количество спутников у планеты просто невероятное.
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 образовались 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.
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.
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.
Колебания формы Европы, связанные с приливами, заставляющие её, то вытягиваться, то вновь скругляться
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 разрежённая, 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 1070000 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.
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 разреженная 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
Мы прощаемся с Юпитером и его спутниками и продолжаем наше путешествие дальше. В следующей статье будем разбирать спутники и кольца Сатурна.