Нові дані про спутники великих планет

Новые дані про супутниках великих планет.

В.С. Уральська.

ГАИШ К початку 2004 р. великих планет відомі 136 супутників. Земля має один супутник — Місяць, Марс — 2 супутника, Юпітер — 61, Сатурн — 31, Уран — 27, Нептун — 13, Плутон — 1.

Самым головне з всіх супутників планет є Місяць. Вона рухається навколо Землі на середньому відстані 380 000 км. Радіус Місяця дорівнює 1700 км. Її маса становить 1/81 частина маси Землі. У Меркурія і Венери супутників нема.

Вокруг Марса на майже кругових орбітах у площині екватора планети звертаються два супутника — Фобос і Деймос. Фобос — дуже видовжене тіло, має розміри 26×22×18 км. Деймос теж витягнуть, його розміри 15×12.4×10.8 км. Радіус орбіти Фобоса — 9400 км, Деймоса — 23 500 км. Для порівняння нагадаємо, що радіус Марса становить 3400 км.

У планет-велетнів Юпітера, Сатурна, Урана і Нептуна виявлено дуже багато супутників. По розташуванню в планетних системах супутники можна умовно розбити втричі основні групи. Це головні супутники, внутрішні супутники, які перебувають ближчі один до планеті, ніж головні супутники, і зовнішні супутники у системі планети.

Внутренние супутники — це малі тіла неправильної форми і розмірами кілька кілометрів, що утворилися внаслідок сутичок чи бомбардування астероїдами більших супутників. Вони містяться у внутрішніх областях планетних систем, часто у сфері кілець, іноді потрапляючи до області головних супутників до відстаней 20 000 км. До них ставляться 4 внутрішніх супутника Юпітера (Метида, Адрастея, Амальтея і Теба), 9 малих внутрішніх супутників Сатурна (Пан, Атлас, Прометей, Пандора, Епіметей, Янус, Телесто, Каліпсо й Олена), 13 внутрішніх супутників Урана (Корделия, Офелія, Біанка, Крессида, Дездемона, Джульєтта, Портия, Розалинда, Белинда, Пак, і навіть S/2003 U1 і U2 і S/1986 U10) і шість супутників Нептуна (Наяда, Таласса, Деспина, Галатея, Ларисса і Протей).

Главные супутники містяться у області від 20 000 км до 2 млн км, їх розміри від 500 до 5000 км. Вони утворилися разом з планетами з протопланетного хмари й мають регулярні орбіти — майже кругові, які працюють у площині екватора планети. У системі Юпітера це 4 Галилеевы супутника (Іо, Європа, Ганімед і Каллісто), 8 головних супутників системи Сатурна (Мимас, Энцелад, Тефия, Діон, Рея, Титан, Гіперіон і Япет), у Урана 5 основних супутників (Миранда, Аріель, Умбриэль, Титания і Оберон). Найбільший супутник Нептуна — Тритон — рухається по кругової орбіті у площині екватора Нептуна, але у напрямку по відношення до обертанню планети.

Внешние супутники перебувають у орбітах від 2 до 50 млн. км і мають діаметри порядку кількох км. Їх характерні неправильна форма і нерегулярні орбіти — витягнуті эллиптичные орбіти з різними нахилами до площині екватора планети, причому частина з зовнішніх супутників мають зворотні руху стосовно обертанню планети. Їх розташування в зовнішніх областях планетних систем свідчить про можливий захоплення цих тіл з міжпланетного простору. На інтервалі часу, порівнянному із віком Сонячної системи (4.5 млрд років), де вони піддавалися суттєвим змінам і тому зберегли інформацію про ранніх стадіях формування Сонячної системи. Вивчення їх природи, складу, еволюції їх орбіт наблизить нас до розуміння основного сценарію походження Сонячної системи.

Граница існування супутників визначається областю гравітаційного тяжіння планети, відомої як сфера Хілла. Для Юпітера радіус сфери Хілла становить 740 радіусів Юпітера, приблизно 0.35 а. е. чи 50 млн км. Для Нептуна радіус сфери Хілла становить 86.8 млн км.

За останнє десятиліття відкриті 75 нових супутників. Так було в системі Юпітера замість 8 набув розголосу існуванні 53 далеких нерегулярних супутників. Найбільш далекі їх на зворотних орбітах мають великі полуоси, складові 0.8 радіуса сфери Хілла. Спочатку супутники отримують тимчасові позначення, наприклад S/2000 J1. Після уточнення орбіти йому присвоюється порядковий номер супутника і пропонується назва.

Все супутники Юпітера названі іменами з греко-римської міфології і пов’язані з Юпитером-Зевсом. Відповідно до ухвалених МАС угодам супутники з прямим рухом отримують найменування (переважно латинські), оканчивающиеся наа чипро, а назви супутників зі зворотним рухом (в основному грецькі) мають закінченняе. У російській мові зустрічаються двоякі написання грецьких імен, наприклад, Тайгета і Тайгете, Іокаста і Иокасте та інших. Проте, як зазначалося, для супутників зі зворотним рухом затверджені назви з закінченняме, саме, Тайгете, Иокасте, Калике, Эриноме тощо. буд.

Из характеру руху зовнішніх нерегулярних супутників Юпітера видно, що вони поділяються на особливі групи чи сімейства [1]. Ближче до галилеевым супутникам розташовуються супутники з прямим рухом, які можна умовно розділити втричі групи. Перша група, Фемисто, включає у собі один супутник під назвою її єдиного члена. Він рухається у напрямку на орбіті із середнім відстанню 7 млн кілометрів від Юпітера і наклоном. Друга група містить 5 супутників, які мають середні відстані порядку 11 млн км і нахили близько до площині екватора планети, тобто мають пряме рух. Це правда звана група Гималии, у якому також входять Елара, Лиситея, Леда і S/2000 J11. Третя група також має поки що одна супутник S/2003 J20 з великою полуосью 17 млн км і наклоном. Супутники з зворотним рухом також об'єднують у три чи чотири самостійні групи, що названі імена найбільших членів у яких. Це група Ананке з великими полуосями 18−21 млн км і зворотним рухом на орбітах з нахилами - (Эвпорие, Иокасте, Эванте, Гарпалике, Праксидике, Ортозие, Гермиппе, Ананке, Тионе і S/2003 J3, J12, J21, J18, J6, J16, J15 і J4). Група Кармі включає у собі супутники з великими полуосями орбіт 22−24 млн км і нахилами -. У неї входять Пазифее, Исоное, Кале, Эвридоме, Эриноме, Тайгете, Халдене, Кармі, Етні, Калике, і навіть S/2002 J1, S/2003 J17, J11, J9, J19, J10, J1 і J5. Шоста група, Пасіфе, характеризується середніми відстанями 23−28 млн км і нахилами - і включає Пасіфе, Спонде, Мегаклите, Синопі, Каллирое, Автоное, і навіть S/2003 J2, J8 і J14. Можливо, і Синопі теж має сімейство супутників. У кожну динамічну групу входять значного батьківський супутник з розмірами, перевищують 14 км, і безліч маленьких супутників з розмірами трохи більше 4 км. Розкид швидкостей між членами однієї групи порівняємо зі швидкістю відриву від батьківського тіла, яка для супутників зі зворотним рухом становить 30 м/с. Різниця в швидкостях між батьківськими тілами у різних групах становить 200 м/c. Таке розподіл супутників по динамічним групам свідчить, що вони утворилися внаслідок сутичок на ранніх стадіях розвитку Сонячної системи. Відсутність супутників в проміжної області нахилів орбіт відповідає теоретичного висновку, за яким супутники з тими нахилами повинні мігрувати до області галилеевых супутників, поповнюючи їх маси.

Одним із наслідків місії космічного апарату (КА) Галілео до Юпітера є виявлення малих об'єктів поблизу п’ятого супутника Юпітера — Амальтеи. При зближення КА Галілео з Амальтеей зоряний сканер з його борту виявив 9 тіл, але дві з них були дублікатами побачених раніше. Очевидно, ці об'єкти розмірами менш 5 км або захопила на орбіти навколо цього супутника, або перетворилися на супутники внаслідок минулих зіткнень. Обмежені дані не дозволили визначити їх точні становища.

В 2000;2003 рр. відкриті 13 нових далеких нерегулярних супутників у системі Сатурна. Доти був відомий тільки один зовнішній супутник зі зворотним рухом — Феба — діаметром 220 км. Нові місяця Сатурна мають розміри від 5 до 40 км. Зовнішні супутники Сатурна також виявляють схильність до гуртування у визначені сімейства з певним характером руху. Були проведено класифікація супутників і дуже якісне дослідження еволюції їх орбіт [2]. Чотири супутника — Пааляк, Сиарнак, Кивьюк і Иджирак — рухаються на прямих орбітах з нахилами около. Еволюція орбіт Кивьюк і Иджирак характеризується коливанням довготи перицентра близько деякого значення, що рідкісним випадком у русі супутників. Цей результат підтверджено численным дослідженням. Рух супутників Пааляк і Сиарнак відповідає циркуляционному зміни цього елемента, тобто постійного збільшення чи зменшенню його величини. Друга ж група об'єднує супутники Тарвос, Эрьяпо і Альбиорикс з нахилами великими полуосями 16−18 млн км і має циркуляционнные зміни аргументу перицентра і довготи вранішнього вузла. Сім супутників Имир, Фрим, Скади, Мундильфари, Суттунг, включаючи Фебу і S/2003 S1, мають зворотні орбіти. Їх еволюція характеризується монотонним зростанням аргументу перицентра і довготи вранішнього вузла і долгопериодическими коливаннями эксцентриситетов і нахилів.

До 1997 р. система Урана здавалася самої упорядкованим. П’ятнадцять супутників рухаються на майже кругових орбітах у площині екватора планети, яка нахилена до площині орбіти Урана під углом. Немає відомо жодного нерегулярного супутника, зараз відкриті 8 на відстанях від 4 до 20 млн км. Перші дві зовнішніх супутника, Урана Калибан і Сикоракса, були відкриті 1997 р. на Паломарской обсерваторії. У 1999;му р. набув розголосу існуванні трьох далеких супутників Урана — Просперо, Сетебос, Стефано. У 2001 р. відкриті ще три далекі супутника Урана — Тринкуло, S/2001 U2 і U3. Усі зовнішні супутники Урана рухаються на витягнутих, сильно нахилених орбітах з зворотним рухом. Дослідження еволюції їх орбіт з урахуванням обурень від Сонця показало, що можна освіту різних типів орбіт — від невеликих коливань форми та розміру орбіт до сутички з центральним тілом на інтервалах часу порядку кількох тисяч років. З іншого боку, орбіти супутників перетинаються друг з одним, і є ймовірність близького взаємного проходження супутників. У 2003 р. цікаві відкриття області внутрішніх супутників Урана були із допомогою телескопа Хаббла. Один супутник S/2003 U1 діаметром 16 км відкрили між орбітами Пака і Миранды на відстані 97 700 кілометрів від центру Урана. Другий супутник S/2003 U2 (12 км) перебуває всередині орбіти Белинды з відривом 74 800 кілометрів від центру планети. Також із допомогою телескопа Хаббла сталося перевідкриття супутника S/1986 U10 (40 км), вперше виявленого 1999 р. із фотографіями, отриманим космічним апаратом Вояджер в 1986 р., тобто 13 років після набуття знімків. Його відстань від Урана становить середньому 76 400 км. Третій супутник S/2003 U3 (11 км), відкритий 2003 р., належить до зовнішніх супутникам, перебуває в відстані 14 млн кілометрів від Урана і з далеких супутників рухається у напрямку.

В системі Нептуна найбільший супутник Тритон, наближений до планеті, рухається по кругової орбіті у напрямі стосовно обертанню планети. Це єдиний випадок такого аномального руху на Сонячну систему, й інші великі супутники мають прямі руху. До того був відомий тільки один далекий нерегулярний супутник — Нереїда, які перебувають на сильно витягнутої орбіті з ексцентриситетом 0.75 та середнім відстанню 5 млн км. Астрономи предвычислили, що має існувати значна група малих супутників зі зворотним рухом на орбітах поза Тритона з великою полуосью понад 0.5 млн км [3]. Нереїда, можливо, є найбільшим з невеликої супутникових угруповань з прямим рухом. Більше значним має бути сімейство супутників зі зворотним рухом. Зусилля багатьох були спрямовані до пошуку далеких супутників Нептуна, й у 2002 р. цей пошук увінчався успіхом. На 4-метровом телескопі до Чилі групою астрономів Гарвардско-Смитсонианского Центру астрофізики було відкрито чотири зовнішніх супутника Нептуна, 2003 р. — іще одна. Вони набагато далі від Нептуна, ніж Нереїда, на відстанях від 16 до 50 млн км. Усі орбіти супутників сильно витягнуті з эксцентриситетами від 0.2 до 0.6. Два супутника S/2002 N2 і N3 розмірами 30 км мають пряме рух, три супутника S/2002 N1 (50 км), S/2002 N4 (60 км) і S/2003 N1 (35 км) рухаються у напрямі. Періоди звернень сягають від 7 до 25 років, тоді як Нереїда звертається навколо Нептуна протягом року.

Планета Плутон має унікальний супутник Харон. Його радіус лише у двічі менше радіуса самої планети. Радіус Плутона — 1200 км, Харона — 600 км. Радіус майже кругової орбіти Харона становить близько 20 000 км, що змушує розглядати неї як подвійну. Усі супутники планет, для які є дані про обертанню, обертаються одночасно з орбітальним рухом, тобто період обертання супутника навколо осі дорівнює періоду звернення супутника навколо планети. Через війну супутник завжди звернений до планеті однієї й тієї ж стороною, як і Місяць, стосовно Землі. Вісь обертання супутника завжди перпендикулярна площині його орбіти. Винятком є Гіперіон, обертання якого хаотично. Не відомо про обертанні далеких зовнішніх супутників планет.

Список литературы

Для підготовки даної праці були використані матеріали із сайту internet.