Супутники Юпітера
На цей час у Сонячній системі відкрито близько 180 супутників планет. Розвиток астрономії, а також використання для дослідження космічного простору міжпланетних літальних апаратів дозволяє фіксувати в ньому небесні тіла все меншого розміру, тому зазначена цифра постійно збільшується. Більше половини виявлених сателітів посідає супутники Юпітера – найбільшої планети, що обертається навколо Сонця.
Супутники зірки, що не відбулася
Візуалізація руху супутників Юпітера
На сьогоднішній день їхня кількість оцінюється цифрою 79, але вона досить умовна і вчені кажуть, що їх фактично не менше ста. 50 супутників вже мають власні імена – за традицією їх називають жіночими іменами на честь коханих та численних дочок Юпітера (Зевса). Божества в давнину особливою моральністю і розбірливістю не відрізнялися, тому серед сателітів Юпітера виявився і Ганімед – прекрасний юнак, який сподобався всемогутньому громовержцю і тому викрадений ним. Інші 29 небесних тіл, відкриті відносно нещодавно, власних імен поки що не мають.
Роль супутників Юпітера у розвитку астрономії
На знімку зліва направо Ганімед, Каллісто, Іо та Європа. Ці супутники входять до числа найбільших в Сонячній системі і можуть спостерігатися в невеликому телескопі.
Юпітер став першою планетою Сонячної системи, у якої були виявлені сателіти, якщо не рахувати Місяць – супутник Землі. Зробив це Галілео Галілей, який у 1610 році за допомогою телескопа виявив поруч із гігантом маленькі зірочки, які поводилися незвичайно в порівнянні з іншими небесними об'єктами. Поспостерігавши їх переміщеннями протягом кількох днів, він зрозумів, що вони обертаються навколо Юпітера, аотже, є самостійними планетами, яке супутниками. Так були відкриті Ганімед, Європа, Іо та Каллісто.
Вимірювання швидкості світла
У XVII столітті вчені не мали точного уявлення про кінцівку швидкості світла, тому важливо було експериментально дізнатися, як воно поширюється – миттєво чи ні. Супутники Юпітера змогли допомогти вирішити це завдання. Якби світлові хвилі від будь-яких джерел поширювалися миттєво, то розташування небесних тіл на небі, зафіксоване спостерігачем, цілком відповідало б фактичному. Якщо це випромінювання має кінцеву швидкість, то реальна картина буде спотворена з допомогою різної віддаленості аналізованих об'єктів.
У 1675 році данець Оле Ремер, провів розрахунки розташування сателітів Юпітера для двох випадків: перший - Земля і газовий гігант знаходяться по одну сторону від Сонця, другий - по різні. Виявивши розбіжності розрахунків та спостережень, він дійшов правильного висновку, що швидкість світла має кінцеве значення, але точно обчислити її не зміг через відсутність у той період часу точних даних щодо віддаленості орбіт Землі та Юпітера від Сонця.
Нездійснена зірка
Юпітер, оброблений знімок зонда Вояджер-1
Енергія Юпітера
Внутрішня будова планети
Вивчення найбільшої планети Сонячної системи показало, що вона випромінює енергії приблизно 2,5 разу більше, ніж отримує ззовні, що свідчить про наявність деяких внутрішніх джерел цього явища. Причому випромінювання Юпітера знаходиться у дуже широкому діапазоні хвиль, включаючи видимий спектр.
Загальновизнане пояснення цього факту поки що не знайдено. Передбачається, що джерелами енергії можуть служити процеси фазового переходу металевого воднюмолекулярну фазу Також більшість дослідників сходяться на думці, що ядро планети розігріте за рахунок внутрішнього стиску і має температуру, за різними джерелами, від 20000 до 30000С.
Класифікація супутників Юпітера
Якщо планета має багато супутників, то з метою зручності їх прийнято поділяти на три основні групи: головні, внутрішні та зовнішні. Під головними супутниками розуміються найбільші сателіти, яких у Юпітера чотири: Ганімед, Європа, Іо та Каллісто. Їх також часто називають «галілеєвими», на честь італійського вченого-астронома, що їх відкрив. Області простору навколо центральної планети поділяються по відношенню до орбіт головних супутників на внутрішню та зовнішню області. Залежно від того, в якій із цих частин простору є будь-який інший сателіт, він має назву: «внутрішній» або «зовнішній».
Внутрішні супутники значно менші за галілеєві і обертаються по орбітах в 1,8-3,1 радіуса Юпітера, тобто дуже близько до його умовної поверхні.
Головні сателіти розташовуються трохи далі, займаючи кільце шириною 20 радіусів планети, при цьому найближчий з них – Іо – знаходиться за шість радіусів від центру обертання. Внутрішні та головні небесні тіла, що становлять свиту Юпітера, обертаються в екваторіальній площині.
Зовнішні супутники розміщуються з відривом 2-50 млн. км від центру планети. Їхні габарити в основному оцінюються в кілька кілометрів, але є кілька відносно великих (найбільший – 170 км). Ці небесні тіла зазвичай мають неправильну форму, еліптичні орбіти та різні нахили до площини екватора.
Орбіти зовнішніх супутників
Частина їх обертається у бік протилежну обертанню планети та інших супутників.Розрахунковим шляхом можна визначити область гравітаційного тяжіння будь-якого тіла (так звану сферу Хілла), яка для Юпітера складає близько 50 млн км. Це і є можливим кордоном для пошуку супутників.
Внутрішні супутники
Внутрішніх сателітів у Юпітера чотири і всі вони розташовані всередині орбіти Іо - найближчого до планети супутника галілеєвого.
Називаються вони Адрастея, Амальтея, Метіда та Фіва. Найбільший з них – Амальтея – має неправильну форму, сильно поритий кратерами і за своїми розмірами (270х165х150 км) посідає п'яте місце у системі Юпітера. Фіва приблизно вдвічі менше (116x98x84 км) і формою нагадує еліпсоїд. Інші два супутники – Адрастея та Метіда – мають габарити 25x20x15 км та 60x40x34 км відповідно.
Рухаючись майже на одній відстані від Юпітера, Метіда та Адрастея випереджають його обертання навколо власної осі, що призводить до виникнення припливних сил, які невблаганно наближають їх до поверхні планети. Тому дуже висока ймовірність, що вони впадуть на неї.
Амальтея, фото зонда Галілео
Найбільший інтерес із зазначених супутників викликає Амальтея, відкрита 1892 року Едуардом Барнардом. Темно-червоний колір її поверхні не має аналогів у Сонячній системі. Останні дослідження дозволили припустити, що вона складається в основному з льоду з включеннями мінералів і сірковмісних речовин.
Такі висновки дозволяє зробити низька щільність небесного тіла (900 кг/м3;) та дані аналізу його випромінювання. Але така гіпотеза не пояснює колір супутника. Якщо ж її прийняти за основу, то можна говорити про позаюпітеріанське походження цього тіла, оскільки поблизу поверхні Юпітера крижаний сателіт утворитися неміг.
Зовнішні супутники
Зовнішні супутники, а нині їх налічується 59, відрізняються значно більшим розкидом параметрів і показників, ніж в основних та внутрішніх. Всі вони звертаються по еліптичних орбіт, що мають великий кут нахилу до площини екватора. Всі зовнішні супутники, які вдалося спостерігати космічним апаратам, що пролітають повз, візуально нагадують безформні брили з поїденою мандрівками поверхнею.
Класифікувати їх можна за значеннями великої півосі та кутом нахилу обертання до площини екватора Юпітера, а також його напрямку. Частина сателітів рухається дуже близькими орбітами і, мабуть, є шматками більшого небесного тіла, що зруйнувалося в результаті зіткнення з іншим космічним об'єктом. Ближче до планети знаходяться супутники, що обертаються в тому ж напрямку, що головні.
Нерегулярні супутники
Далі розташовані супутники із зворотним рухом. Їх поділяють на групи: Ананке, Кармі, Гімалії та Пасіфі. У кожному із зазначених сімейств виділяється одне велике (розмір – понад 14 км) та ряд дрібних (менше 4 км) тіл.
Схожість траєкторій руху, найімовірніше, говорить про загальне походження супутників однієї групи, що додатково підтверджується аналізом їх швидкостей, які між собою відрізняються несуттєво. Ряд супутників поки не класифіковано і чекає на своїх дослідників.
Вивчення небесних тіл, що звертаються на далеких зовнішніх орбітах Юпітера, цікаво тим, що вони зазнали мало змін з моменту утворення і тому несуть інформацію про природу Сонячної системи.
Найімовірніше, частина їх вільно летіла у космічному просторі з інших галузей галактики і була захоплена гравітаційним полемгігантської планети. Тому аналіз їх хімічного складу дозволить дізнатися більше не тільки про Юпітера та його супутників, а й про будову Всесвіту в цілому.
Головні (галілеєві) супутники
Півмісяці планет та найбільших супутників Сонячної системи
Головні супутники Юпітера утворилися водночас і мають орбіти, близькі до круговим. Обертаються вони в площині екватора на відстані від 420 тис. км до майже 2 млн км від центру ядра планети. У системі газового гіганта таких супутників чотири. Їхні імена в порядку віддалення від планети – Іо, Європа, Ганімед та Каллісто. Щільність будови вказаних сателітів залежить від віддаленості від планети. Чим ближче супутник знаходиться до Юпітера, тим більша питома вага має матеріал, з якого він складається. Так у Іо щільність дорівнює 3530 кг/м3, а у Каллісто – 1830 кг/м3. Всі ці небесні тіла, як і Місяць стосовно Землі, завжди звернені до своєї планети однією стороною.
Перша геологічна карта Ганімеда
Усі супутники Юпітера щонайменше півтора більше Місяця, а Ганімед – найбільший сателіт Сонячної системи перевищує розміри її найменшої планети – Меркурія на 8% (за діаметром). Правда через низьку щільність (1936 кг/м3;) він поступається цій планеті в масі більш ніж удвічі. Вчені вважають, що раніше головних супутників було більше, і всі вони утворилися з однієї газопилової хмари. Згодом частина з них під дією гравітаційних сил впала на поверхню Юпітера, і залишилося лише чотири, що спостерігаються нині.
Деякі особливості галілеєвих супутників
Пильне та тривале вивчення астрономами багатьох країн, а також кілька міжпланетних космічних місій, що передали свої спостереження на Землю, дозволили отримати дуже багато цікавих даних проосновних супутниках Юпітера.
Іо супутник Юпітера
Іо - вулканічно активне небесне тіло Сонячної системи. Близькість масивного Юпітера призводить до розлому поверхні сателіту та активізації викидів сірки, що надає йому оранжево-жовте забарвлення. Швидше за все, його поверхня складається із суміші льоду та гірських порід.
Європа, знімок амс Галілео
Європа повністю вкрита кіркою водяного льоду, під якою може ховатися рідкий океан, об'єм якого перевищує запаси води на Землі більш ніж удвічі. Причому на фотографічних зображеннях поверхня супутника має сітчасту структуру, що дозволяє говорити про наявність розломів, тріщин та проталін. Передбачається, що вода є також на Ганімеді та Каллісто. На Європі може бути вдвічі більше води, ніж Землі. Знову ж таки, гравітація планети, як вважається, розігріває надра і зігріває її.
Ганімед — найбільший супутник, більший за планету Меркурій. Він єдиний у Сонячній системі, який має власне магнітне поле.
Каллісто - четвертий супутник, має одну з густо кратерованих поверхонь. На відміну від інших, поверхня Каллісто, дуже стара, з ударними кратерами, її вік-мільярди років.