Загрузка...
Учебная работа. Реферат: Новые данные о спутниках больших планет
В.С. Уральская
ГАИШ
К началу 2004 г. у огромных планет известны 136 спутников. Земля имеет один спутник — Луну, Марс — 2 спутника, Юпитер — 61, Сатурн — 31, Уран — 27, Нептун — 13, Плутон — 1.
Самым основным из всех спутников планет является Луна. Она движется вокруг Земли на среднем расстоянии 380000 км. Радиус Луны равен 1700 км. Ее масса составляет 1/81 часть массы Земли. У Меркурия и Венеры спутников не найдено.
Вокруг Марса на практически радиальных орбитах в плоскости экватора планетки обращаются два спутника — Фобос и Деймос. Фобос — очень вытянутое тело, имеющее размеры 26х22х18 км. Деймос тоже вытянут, его размеры 15х12.4х10.8 км. Радиус орбиты Фобоса — 9400 км, Деймоса — 23500 км. Для сопоставления напомним, что радиус Марса составляет 3400 км.
У планет-гигантов Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна найдено огромное количество спутников. По расположению в планетных системах спутники можно условно разбить на три главные группы. Это главные спутники, внутренние спутники, находящиеся поближе к планетке, чем главные спутники, и наружные спутники в системе планетки.
Внутренние спутники — это малые тела неверной формы и размерами несколько км, которые образовались в итоге столкновений либо бомбардировки астероидами наиболее больших спутников. Они размещены во внутренних областях планетных систем, нередко в области колец, время от времени попадая в область основных спутников до расстояний 20000 км. К ним относятся 4 внутренних спутника Юпитера (Метида, Адрастея, Амальтея и Теба), 9 малых внутренних спутников Сатурна (Пан, Атлас, Прометей, Пандора, Эпиметей, Янус, Телесто, Калипсо и Лена), 13 внутренних спутников Урана (Корделия, Офелия, Бианка, Крессида, Дездемона, Джульетта, Портия, Розалинда, Белинда, Пак, также S/2003 U1 и U2 и S/1986 U10) и 6 спутников Нептуна (Наяда, Таласса, Деспина, Галатея, Ларисса и Протей).
Главные спутники размещаются в области от 20000 км до 2 млн км, их размеры от 500 до 5000 км. Они образовались сразу с планетками из протопланетного облака и имеют постоянные орбиты — практически радиальные, расположенные в плоскости экватора планетки. В системе Юпитера это 4 Галилеевы спутника (Ио, Европа, Ганимед и Каллисто), 8 основных спутников системы Сатурна (Мимас, Энцелад, Тефия, Диона, Рея, Титан, Гиперион и Япет), у Урана 5 главных спутников (Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания и Оберон). Самый большой спутник Нептуна — Тритон — движется по радиальный орбите в плоскости экватора Нептуна, но в оборотном направлении по отношению к вращению планетки.
Наружные спутники находятся на орбитах от 2 до 50 млн. км и имеют поперечникы порядка нескольких км. Для их свойственны некорректная форма и нерегулярные орбиты — вытянутые эллиптичные орбиты с разными наклонами к плоскости экватора планетки, при этом почти все из наружных спутников имеют оборотные движения по отношению к вращению планетки. Их размещение во наружных областях планетных систем показывает на вероятный захват этих тел из межпланетного места. На интервале времени, сопоставимом с годами Галлактики (4.5 миллиардов лет), они не подвергались значимым изменениям и потому сохранили информацию о ранешних стадиях формирования Галлактики. Исследование их природы, состава, эволюции их орбит приблизит нас к осознанию основного сценария происхождения Солнечной системы.
Граница существования спутников определяется областью гравитационного притяжения планетки, известной как сфера Хилла. Для Юпитера радиус сферы Хилла составляет 740 радиусов Юпитера, приблизительно 0.35 а. е. либо 50 млн км. Для Нептуна радиус сферы Хилла составляет 86.8 млн км.
За крайнее десятилетие открыты 75 новейших спутников. Так, в системе Юпитера заместо 8 сделалось понятно о существовании 53 дальних нерегулярных спутников. Самые дальние из их на оборотных орбитах имеют огромные полуоси, составляющие 0.8 радиуса сферы Хилла. Поначалу спутники получают временные обозначения, к примеру S/2000 J1. Опосля уточнения орбиты ему присваивается порядковый номер спутника и предлагается заглавие.
Все спутники Юпитера названы именами из греко-римской мифологии и соединены с Юпитером-Зевсом. Согласно принятым МАС соглашениям спутники с прямым движением получают наименования (основным образом латинские), оканчивающиеся на -а либо -о, а наименования спутников с оборотным движением (в главном греческие) имеют окончания -е. В российском языке встречаются двойственные написания греческих имен, к примеру, Тайгета и Тайгете, Иокаста и Иокасте и др. Но, как уже указывалось, для спутников с оборотным движением утверждены наименования с окончанием -е, а конкретно, Тайгете, Иокасте, Калике, Эриноме и т. д.
Из нрава движения наружных нерегулярных спутников Юпитера видно, что они все разделяются на особенные группы либо семейства [1]. Поближе к галилеевым спутникам размещаются спутники с прямым движением, которые можно условно поделить на три группы. 1-ая группа, Фемисто, содержит в себе один спутник по имени ее единственного члена. Он движется в прямом направлении на орбите со средним расстоянием 7 млн км от Юпитера и наклоном
. 2-ая группа содержит 5 спутников, которые имеют средние расстояния порядка 11 млн км и наклоны около 
к плоскости экватора планетки, другими словами имеют прямое движение. Это так именуемая группа Гималии, в которую также входят Элара, Лиситея, Леда и S/2000 J11. 3-я группа также содержит пока один спутник S/2003 J20 с большенный полуосью 17 млн км и наклоном
. Спутники с оборотным движением также соединяются воединыжды в три либо четыре самостоятельные группы, которые названы по именам более больших членов в их. Это группа Ананке с большенными полуосями 18-21 млн км и оборотным движением на орбитах с наклонами 
—
(Эвпорие, Иокасте, Эванте, Гарпалике, Праксидике, Ортозие, Гермиппе, Ананке, Тионе и S/2003 J3, J12, J21, J18, J6, J16, J15 и J4). Группа Карме содержит в себе спутники с большенными полуосями орбит 22-24 млн км и наклонами 
—
. В нее входят Пазифее, Исоное, Кале, Эвридоме, Эриноме, Тайгете, Халдене, Карме, Этне, Калике, также S/2002 J1, S/2003 J17, J11, J9, J19, J10, J1 и J5. Шестая группа, Пасифе, характеризуется средними расстояниями 23-28 млн км и наклонами 
—
и включает Пасифе, Спонде, Мегаклите, Синопе, Каллирое, Автоное, также S/2003 J2, J8 и J14. Быть может, и Синопе тоже имеет свое семейство спутников. В каждую динамическую группу входят один большой родительский спутник с размерами, превосходящими 14 км, и огромное количество малеханьких спутников с размерами не наиболее 4 км. Разброс скоростей меж членами одной группы сравним со скоростью отрыва от родительского тела, которая для спутников с оборотным движением составляет 30 м/с. Различие в скоростях меж родительскими телами в разных группах составляет 200 м/c. Такое распределение спутников по динамическим группам гласит о том, что они образовались в итоге столкновений на ранешних стадиях развития Галлактики. Отсутствие спутников в промежной области наклонов орбит 
соответствует теоретическому выводу, согласно которому спутники с этими наклонами должны мигрировать в область галилеевых спутников, пополняя их массы.
Одним из результатов миссии галлактического аппарата (КА) Галилео к Юпитеру является обнаружение малых объектов поблизости 5-ого спутника Юпитера — Амальтеи. При сближении КА Галилео с Амальтеей звездный сканер на его борту нашел 9 тел, но два из их могли быть дубликатами увиденных ранее. По-видимому, эти объекты размерами наименее 5 км или были захвачены на орбиты вокруг этого спутника, или перевоплотился в спутники в итоге прошедших соударений. Ограниченные данные не дозволили найти их четкие положения.
В 2000-2003 гг. открыты 13 новейших дальних нерегулярных спутников в системе Сатурна. Ранее был известен лишь один наружный спутник с оборотным движением — Феба — поперечником 220 км. Новейшие луны Сатурна имеют размеры от 5 до 40 км. Наружные спутники Сатурна также обнаруживают склонность к группированию в определенные семейства с определенным нравом движения. Были проведены систематизация спутников и высококачественное исследование эволюции их орбит [2]. Четыре спутника — Пааляк, Сиарнак, Кивьюк и Иджирак — движутся на прямых орбитах с наклонами около. Эволюция орбит Кивьюк и Иджирак характеризуется колебанием долготы перицентра около некого значения, что является редчайшим случаем в движении спутников. Этот итог доказан численным исследованием. движение спутников Пааляк и Сиарнак соответствует циркуляционному изменению этого элемента, другими словами неизменному повышению либо уменьшению его величины. 2-ая группа соединяет воединыжды спутники Тарвос, Эрьяпо и Альбиорикс с наклонами 
и большенными полуосями 16-18 млн км и имеет циркуляционнные конфигурации аргумента перицентра и долготы восходящего узла. Семь спутников Имир, Фрим, Скади, Мундильфари, Суттунг, включая Фебу и S/2003 S1, имеют оборотные орбиты. Их эволюция характеризуется однообразным возрастанием аргумента перицентра и долготы восходящего узла и долгопериодическими колебаниями эксцентриситетов и наклонов.
До 1997 г. система Урана казалась самой упорядоченной. Пятнадцать спутников движутся на практически радиальных орбитах в плоскости экватора планетки, которая наклонена к плоскости орбиты Урана под углом
. Не было понятно ни 1-го нерегулярного спутника, на данный момент открыто восемь на расстояниях от 4 до 20 млн км. 1-ые два наружных спутника, Урана Калибан и Сикоракса, были открыты в 1997 г. на Паломарской обсерватории. В 1999 г. сделалось понятно о существовании 3-х дальних спутников Урана — Просперо, Сетебос, Стефано. В 2001 г. открыты еще три дальние спутника Урана — Тринкуло, S/2001 U2 и U3. Все наружные спутники Урана движутся на вытянутых, очень наклоненных орбитах с оборотным движением. исследование эволюции их орбит с учетом возмущений от Солнца показало, что может быть образование разных типов орбит — от маленьких колебаний формы и размера орбит до столкновения с центральным телом на интервалах времени порядка нескольких 10-ов тыщ лет. Не считая того, орбиты спутников пересекаются друг с другом, и существует возможность близкого обоюдного прохождения спутников. В 2003 г. достойные внимания открытия в области внутренних спутников Урана были совершены при помощи телескопа Хаббла. один спутник S/2003 U1 поперечником 16 км был открыт меж орбитами Пака и Миранды на расстоянии 97700 км от центра Урана. 2-ой спутник S/2003 U2 (12 км) находится снутри орбиты Белинды на расстоянии 74800 км от центра планетки. Также при помощи телескопа Хаббла вышло переоткрытие спутника S/1986 U10 (40 км), в первый раз найденного в 1999 г. по фотографиям, приобретенным галлактическим аппаратом Вояджер в 1986 г., другими словами через 13 лет опосля получения снимков. Его расстояние от Урана составляет в среднем 76400 км. 3-ий спутник S/2003 U3 (11 км), открытый в 2003 г., принадлежит к наружным спутникам, находится на расстоянии 14 млн км от Урана и единственный из дальних спутников движется в прямом направлении.
В системе Нептуна самый большой спутник Тритон, находящийся близко к планетке, движется по радиальный орбите в оборотном направлении по отношению к вращению планетки. Это единственный вариант такового аномального движения в Солнечной системе, все другие большие спутники имеют прямые движения. До крайнего времени был известен лишь один дальний нерегулярный спутник — Нереида, находящаяся на очень вытянутой орбите с эксцентриситетом 0.75 и средним расстоянием 5 млн км. Астрологи предвычислили, что обязана существовать значимая группа малых спутников с оборотным движением на орбитах вне Тритона с большенный полуосью выше 0.5 млн км [3]. Нереида, может быть, является самым большим из маленькой группы спутников с прямым движением. Наиболее значимым обязано быть семейство спутников с оборотным движением. Усилия почти всех наблюдателей были ориентированы на поиск дальних спутников Нептуна, и в 2002 г. этот поиск увенчался фуррором. На 4-метровом телескопе в Чили группой астрологов Гарвардско-Смитсонианского Центра астрофизики были открыты четыре наружных спутника Нептуна, в 2003 г. — еще один. Они находятся еще далее от Нептуна, чем Нереида, на расстояниях от 16 до 50 млн км. Все орбиты спутников очень вытянуты с эксцентриситетами от 0.2 до 0.6. Два спутника S/2002 N2 и N3 размерами 30 км имеют прямое движение, три спутника S/2002 N1 (50 км), S/2002 N4 (60 км) и S/2003 N1 (35 км) движутся в оборотном направлении. Периоды воззваний составляют от 7 до 25 лет, в то время как Нереида обращается вокруг Нептуна за 1 год.
Планетка Плутон имеет неповторимый спутник Харон. Его радиус всего вдвое меньше радиуса самой планетки. Радиус Плутона — 1200 км, Харона — 600 км. Радиус практически радиальный орбиты Харона составляет около 20000 км, что принуждает разглядывать эту систему как двойную. Все спутники планет, для которых имеются данные по вращению, вращаются синхронно с орбитальным движением, другими словами период вращения спутника вокруг оси равен периоду воззвания спутника вокруг планетки. В итоге спутник постоянно обращен к планетке одной и той же стороной, как и Луна, по отношению к Земле. Ось вращения спутника постоянно перпендикулярна плоскости его орбиты. Исключение составляет Гиперион, вращение которого беспорядочно. ничего не понятно о вращении дальних наружных спутников планет.
]]>