Спутники Юпитера

Спутники Юпитера

Спутники Юпитера – естественные спутники Юпитера, самой большой планеты Солнечной системы. Известны 67 спутников Юпитера, размером от одного километра и до более чем пяти тысяч.

Кроме того, у Юпитера есть и система пылевых колец, о которой мало кто слышал. Впрочем, эти кольца не такие мощные, как знаменитые кольца Сатурна и в телескоп они не видны.

Спутники Юпитера принято делить на две группы – внутренние и внешние.

Внутренние спутники, 8 штук, вращаются в плоскости экватора Юпитера по круговым орбитам и их также можно разбить на две подгруппы.
Первая подгруппа – группа Амальтеи, самые близкие к Юпитеру спутники: Метида, Адрастея, Амальтея, Теба – в порядке удаления от Юпитера. Они вращаются по орбитам с радиусом 2-3 радиуса Юпитера от его центра. Это небольшие спутники, диаметром от 20 до 250 км.
Вторая подгруппа – группа Галилеевых спутников, это самые большие спутники Юпитера. Они также вращаются по круговым орбитам, сравнительно недалеко от Юпитера.

Вторая группа спутников – Внешние спутники Юпитера. В основном, это небольшие спутники, размером несколько километров, редко больше. Самый крупный из них – Гималия, её наибольший размер – около 170 км. Внешние спутники Юпитера вращаются на значительном удалении от Юпитера по эллиптическим орбитам, которые находятся под значительными углами к экватору Юпитера. Любопытно, что если внутренние спутники вращаются вокруг Юпитера в одну с ним сторону, то внешние спутники вращаются в основном в противоположном направлении. Такие орбиты называются ретроградными. Для определённости, собственные имена таких спутников всегда оканчиваются на “е”, независимо от того, в честь кого названы.
С Земли внешние спутники Юпитера видны только в большие телескопы из-за малых размеров.

Любопытно, что львиная доля мелких спутников Юпитера (точнее 42 из 67) вращаются по ретроградным орбитам. То есть, по орбитам вокруг Юпитера в направлении, которое противоположно вращению этой планеты. Кстати, по традиции, имена таких спутников оканчиваются на “е” независимо от того, в честь кого они были названы.

Спутники Юпитера исследованы мало, за исключением Галилеевых. Коротко посмотрим, чем же они примечательны.

Спутники Юпитера

Первые 4 спутника Юпитера (Ио, Европа, Ганимед, Каллисто) были открыты в 1610 г. Галилеем, за что их называют Галилеевыми спутниками. Два из них больше Луны, два — чуть меньше. К середине XX века были известны 12 спутников, сейчас (в 1989 г.) — 16. Все они гораздо меньше галилеевых. Рассмотрим данные по ним, начиная с ближайших к планете.

МЕТИДА и АДРАСТЕЯ

Оба ближайших спутника находятся примерно в 1,8 радиусах от центра планеты и своими орбитами снаружи оконтуривают тонкое и прозрачное кольцо Юпитера (в 128 и 129 тысячах км от центра планеты). От кольца ближе к Юпитеру тянется ещё более разреженное гало из мелких частиц. Видимо, спутники находятся на той грани приближения к Юпитеру, когда они могут быть разорваны его приливными силами и образовать кольца (на границе зоны Роша). Они как бы «пасут» частицы кольца, не давая им выходить за пределы их орбит. Диаметры этих тел составляют соответственно 40 и 25-15 км, но это весьма приближённые данные. Оборот вокруг Юпитера совершается менее, чем за треть земных суток. Открыты в 1979 г.

АМАЛЬТЕЯ

В 2,5 радиусах от центра планеты (в 131 200 км от поверхности планеты). Открыта в 1892 г. Барнардом, но сведений о ней до сих пор мало. Диаметр — 270 км (по другим данным — 270-150). Оборот вокруг Юпитера совершает за половину суток.

ФЕБА (или ТЕБА)

В 3,1 радиуса от планеты. Открыта в 1979 г. Диаметр порядка 100 км, но точных данных нет.

В 5,9 радиусах от центра планеты (в 422 000 км от её поверхности), оборот за 1,8 земных суток, в 3 градусах к орбите планеты, диаметром 3460 км (по последним данным — 3630 км), массой 1/83 Земли. Приливные силы Юпитера разогревают ближайший крупный спутник, в результате чего на нём непрерывно действуют вулканы, извергая сернистый газ и лаву из серной кислоты (лава вырывается вверх до 30 км фонтанами, а газы, по некоторым данным, — до 300 км). «Вояджер-1» открыл 8 одновременно действующих вулканов, а «Вояджер-2» через несколько месяцев сообщил, что шесть из них продолжают извергать лаву. Всего, как сообщалось, открыто 12 действующих вулканов. Но уже к 1998 г., в результате наблюдений станции «Галилео», были известны 32 действующих вулкана. Метеоритные кратеры практически отсутствуют, так как залиты лавой. Лавы выделяется столько, что за год она может покрыть всё небесное тело слоем в 1,5 см. Поверхность разноцветна, это свежая или уже успевшая потемнеть лава (данные «Вояджеров»). За 17 лет после полёта «Вояджеров» отдельные районы Ио сменили цвет с ярко-красного на бледно-жёлтый (пятна величиной с Бельгию). Из глубин во время извержений выносится сера разного цвета. Крупнейшее лавовое море — возле вулкана Локи — имеет поперечник 200 км. Орбита Ио находится в водородном торе (выбросы вулканов). Вулканически активные области нагреты, как указывалось ранее, не менее, чем до 300 градусов Цельсия. Измерения «Галилео» показали, что в районе кратеров температура поверхности достигает 1800 градусов Кельвина, а, значит, в недрах должна доходить до 2000 градусов Кельвина. На Земле соответствующая температура составляет только 1600 градусов Кельвина. Ио обращена к Юпитеру одной стороной и образует два приливных горба, но, так как орбита спутника вытянутая, горбы слегка перемещаются по Ио, как бы покачиваются и разогревают недра (см. о таком «покачивании» для Луны). Как указано в заметке 1999-го года (Что нового в семействе Юпитера), вулканы и вулканические расщелины приурочены именно к этим горбам, то есть имеются в ближайшей к Юпитеру точке, а также в самой удалённой от него точке. По недавним сведениям, Ио обладает своим собственным магнитным полем;

вещество в недрах нагрето, а потому металлы стекли в центр, образовав ядро. Над ядром расположена каменная (силикатная) мантия, а поверхностного ледяного слоя нет. Интересно, но за 17 лет один из вулканов переместился на 80 км. От Ио к Юпитеру тянутся две яркие полосы, в пределах которых происходит электрический разряд между атмосферами Ио и Юпитера с силой тока до 1 миллиона амперов. Полярные сияния Ио имеют интенсивный синий цвет. Светлые или голубоватые электрические дуги видны также над некоторыми вулканами. Они генерируются напряжением более 400 кВ. Свечение вызывается взаимодействием электрических полей с сернистым газом. Есть также области красного и зелёного свечения: возбуждение соответственно кислорода и водорода заряженными частицами магнитного поля Юпитера.

ЕВРОПА

В 9,4 радиусах от центра планеты (в 671 000 км от её поверхности), оборот за 3,6 земных суток, в 3 градусах к орбите планеты, диаметром 3050 км (по последним данным — 3140 км), массой 1/125 Земли. Приливные силы Юпитера разогревают близкий спутник, в результате чего на нём не так холодно, как на большинстве маленьких небесных тел Солнечной системы. Кратеры не видны, и по этому предполагается, что вся Европа покрыта океаном со слоем незамёрзшей воды глубиной порядка 100 км, а сверху плавает лёд толщиной порядка 30 км (по данным «Вояджеров»).

По более поздним и уточнённым данным в результате пролёта «Галилео» в 205 км считается, что вся водно-ледяная оболочка имеет толщину 80-170 км и с наибольшей вероятностью — 100 км, а металлическое ядро больше, чем думали, и занимает до 50% радиуса Европы. Открыто также возмущение магнитного поля Юпитера вблизи Европы, что тоже косвенно говорит о наличии океана с солёной водой: поле искажается вихревыми токами, а они могут распространяться лишь в проводящей жидкости. Подо льдом теоретически возможна жизнь хемосинтетиков. Ведь и на Земле жизнь когда-то была возможна только в океане. На снимках с «Галилео» обнаружено гораздо больше кратеров. Но всё равно кратеров мало. Обнаружен, например, только один трёхкилометровый кратер. Кратеров диаметрами от 10 до 30 км имеется пять. Зато вся поверхность изрезана длинными, ветвящимися и пересекающимися бороздами — проявлениями своеобразного ледяного вулканизма, то есть вода периоди- чески изливается на поверхность из трещин и т.п. образований. У нас такое явление называют наледью. Недавно при помощи «Галилео» на Европе найден сульфат магния, как в земных солончаках, а рядом — разломы, трещины. Вероятно, вода выливается из трещин на поверхность, а потом испаряется, оставляя соль. Установлено, что Европа обладает собственным магнитным полем; вещество в недрах дифференцировано, и имеется металлическое ядро. В декабре 1996 г. и в феврале 1997 г. станция «Галилео» 6 раз оказывалась за Европой, но радиосигналы, хоть с помехами, всё-таки доходили до Земли. По характеру этих помех поняли, что у Европы есть ионосфера плотностью не выше 10 000 электронов в 1 см объёма. Образовалась она в результате того, что заряженные частицы из магнитосферы Юпитера выбивают изо льда отдельные ядра и атомы. Таким образом, у Европы имеется разреженная атмосфера. В 2003 г. американцы планируют послать на Европу аппарат «Europa Observer» с таким же радаром, каким нашли подлёдные озёра в Антарктиде. Аппарат должен будет найти место с самым тонким льдом. Следующий аппарат будет проплавлять лёд и брать пробы воды с целью обнаружить жизнь.

ГАНИМЕД

В 15,0 радиусах от центра планеты (в 1 071 000 км от её поверхности), оборот за 7,2 земных суток, в 3 градусах к орбите планеты, диаметром 5070 км (по последним данным — 5260 км), массой 1/40 Земли (в 2 раза массивнее Луны, самый массивный спутник в Солнечной системе). Приливные силы Юпитера не столь ощутимы. Обычный лунный облик: «моря» и «материки», метеоритные кратеры, хребты и расщелины катастрофического происхождения. Покрыт льдом, т.е. имеется вода, но она в твёрдом состоянии и принципиально не отличается от других твёрдых горных пород. Есть тектонические разломы, через которые когда-то из недр в виде лавы выливалась вода. Недавно аппаратом «Галилео» были открыты довольно мощное магнитное поле и магнитосфера. Это говорит о том, что имеется металлическое ядро, и вещество имело возможность дифференцироваться благодаря приливным силам. Согласно заметке 1999 г., имеются также чётко разграниченные си- ликатная мантия и богатая льдом внешняя оболочка. Магнитосфера Ганимеда полностью погружена в магнитосферу Юпитера. Она не очень мощна, но вблизи Ганимеда мощнее, чем юпитерианская. 27 июня 1998 г. «Галилео» прошёл всего в 845 км от Ганимеда, пополнив наши представления об этом огромном небесном теле. Изучались область Галилея и рытвина Урук. Наблюдались древние усеянные метеоритными кратерами ледяные поля, примыкающие к молодым вулканическим равнинам, а то и перекрытые ими. Имеются хребты ледяных гор, глубокие борозды и гладкие широкие пространства (бассейны). Они имеют тектоническое происхождение. Сначала весь Ганимед бомбился кометами и астероидами, а потом на половину покрылся тектоническими «морщинами». Атмосфера Ганимеда разреженная и состоит, в основном, из водорода.

КАЛЛИСТО

В 26,5 радиусах от центра планеты (в 1 884 000 км от её поверхности), оборот за 16,7 земных суток, в 3 градусах к орбите планеты, диаметром 4750 км (по последним данным — 4800 км), массой 1/67 Земли (массивнее Луны). Приливные силы Юпитера не столь ощутимы. Обычный лунный облик, но «морей» с застывшей лавой нет (единый материк, метеоритные кратеры, хребты и расщелины катастрофического происхождения). Кратеры ледяные. Самая большая кольцевая структура — Валгалла, или Вальхалла. В её центре находится одноимённый кратер диаметром 350 км, а в радиусе 2000 км концентрическими кругами расположены полтора десятка горных хребтов и трещин. Это всё данные, в основном, «Вояджеров», а «Галилео» в недавнее время сделал новые фотографии, и оказалось, что больших метеоритных кратеров действительно много, но почему-то почти нет кратеров диаметром менее 100 м, которые при данной технике съёмки должны были быть видны. Найдены также переместившиеся блоки вещества, что трудно понять, так как на Каллисто не должна быть тектоника плит. В связи с этим решено, что «Галилео», который должен был прекратить работу в декабре 1997 г., продолжит её ещё на два года. Переместившиеся блоки вещества признаны следами лавин и оползней. Согласно последним данным, полученным «Галилео» в сентябре 1997 г. во время наибольшего сближения с Ганимедом, собственного магнитного поля у Каллисто нет, но имеется разреженная атмосфера, которая ионизируется солнечным ветром и магнитным полем Юпитера. Атмосфера состоит из водорода и углекислого газа. Раз нет магнитного поля, то, вероятнее всего, нет и железного ядра, то есть вещество не дифференцировано и представляет собой камни со льдом, покрытые слоем льда. Это связано с тем, что Каллисто вращается на большом удалении от Юпитера, и он не смог расплавить её недра приливами и разделить их на фракции в зависимости от плотности. Впрочем, через какое-то время последовало частичное опровержение или, по крайней мере, уточнение и этих данных. Вещество всё-таки частично дифференцировано. Ядро есть, но очень маленькое (не более четверти радиуса Ио), причём оно не железное, а железо-каменное, над ним — смесь льда и камней, а ещё выше, как уже говорилось, залегает лёд, причём его слой имеет толщину не более 350 км.

В 155 радиусах планеты. Ледяная глыба, сохранившаяся со времён образования Юпитера? Диаметр — примерно 16 км. Открыта в 1974 г.

ГИМАЛИЯ

В 161 радиусе планеты (в 11 452 000 км от планеты). Самый крупный из внешних малых (не галилеевых) спутников Юпитера. Диаметр — не менее 100 км. Период обращения — 250 земных суток. Открыт в 1905 г. Перрайном. Ледяная глыба, сохранившаяся со времён образования Юпитера?

ЛИСИТЕЯ

В 164 радиусах планеты (в 11 700 000 км от планеты). Открыта в 1938 г. Период обращения — 260 земных суток. Диаметр порядка 40 км. Ледяная глыба, сохранившаяся со времён образования Юпитера?

ЭЛАРА

В 165 радиусах планеты (в 11 700 000 км от планеты). Открыта в 1905 г. Перрайном. Период обращения — 260 земных суток. Диаметр порядка 80 км. Ледяная глыба, сохранившаяся со времён образования Юпитера?

АНАНКЕ

В 297 радиусах планеты (в 21 000 000 км от планеты). Вращается по орбите в обратном направлении в сравнении с галилеевыми и другими внутренними спутниками и делает оборот за 620 земных суток. Диаметр порядка 30 км. Захваченный астероид. Открыт Никольсоном в 1951 г.

КАРМЕ

В 317 радиусах планеты (в 22 560 000 км). Вращается по орбите в обратном направлении в сравнении с галилеевыми спутниками и делает оборот за 692,5 земных суток. Диаметр порядка 45 км. Захваченный астероид. Открыт Никольсоном в 1938 г.

ПАСИФЕ

В 329 радиусах планеты (примерно в 23 000 000 км от планеты). Вращается по орбите в обратном направлении в сравнении с галилеевыми спутниками и делает оборот за 738,9 земных суток. Диаметр порядка 70 км. Захваченный астероид. Открыт Мелоттом в 1908 г.

СИНОПЕ

В 333 радиусах планеты (в 23 700 000 км). Вращается по орбите в обратном направлении в сравнении с галилеевыми спутниками и делает оборот за 745 земных суток. Диаметр порядка 40 км. Захваченный астероид. Самый далёкий от планеты спутник во всей Солнечной системе. Открыт Никольсоном в 1914 г. На сторонах крупных спутников, повёрнутых к Юпитеру, имеются катены — цепочки метеоритных кратеров.

Станцией «Галилео» открыто облако пыли, которое летит от Юпитера или его спутников. Это наэлектризованные частицы в магнитном поле Юпитера. Везде в поясе астероидов было в среднем одно столкновение с микрометеоритом за сутки, а в этом облаке — 20 000 столкновений в сутки.

Чётко отделяются одна от другой четыре группы спутников Юпитера:

1) 4 ближайших к планете — маленькие; если бы не Адрастея и

Метида, находящиеся практически на одной и той же орбите, то можно было бы считать эту группу аналогом планет земной группы (почти соблюдается правило Боде для расстояний, все маленькие, первые два меньше последующего, последующий — Амальтея — крупнее всех и аналогичен Земле, последний — Феба — меньше других и потому аналогичен Марсу);

далее следует зазор, до какой-то степени сходныйс поясом астероидов;

2) 4 Галилеевых спутника аналогичны планетам-гигантам, но с той только разницей, что крупнейшие из них удалены от планеты (соблюдается правило Боде для расстояний, все крупные);

3) 4 последующих спутника — резко удалены от других, орбиты сближены, все маленькие, движутся в стандартном направлении;

группа аналогична второму поясу астероидов или внутренней части облака Оорта;

4) 4 последних — самые далёкие, орбиты сближены, движутся в противоположном направлении; группа аналогична внешней части об- лака Оорта?

1. Ганимед, 5 262 км²

Самый крупным спутником Юпитера является Ганимед. Его размеры настолько велики, что он больше некоторых планет нашей Солнечной системы, таких как Плутон и Меркурий. На этом спутнике даже присутствует атмосфера, но она слишком слаба для создания возможных для жизни условий.

О существовании этого космического тела миру рассказал заметивший его в 1610 году Галилео Галилей. Предположительный возраст спутника равен возрасту Юпитера и составляет четыре с половиной миллиарда лет.

Это весьма холодное по земным меркам небесное тело, чья дневная температура ниже 170 градусов по цельсию. Ганимед обладает собственным магнитным полем. Самые удачливые и наблюдательные могут заметить этот спутник без специального оборудования прямо с Земли.