Фобос и Деймос - естественные спутники Марса

Спутники Марса были открыты в 1877г. во время великого противостояния американским астрономом Асафом Холлом. Их назвали Фобос (в переводе с греческого Страх) и Деймос (Ужас), поскольку в античных мифах бог войны всегда сопровождался своими детьми страхом и ужасом.Спутники очень маленькие по размерам и имеют неправильную форму. Фобос (в переводе с греческого Страх) и Деймос (Ужас) - два маленьких спутника Марса были открыты американским астрономом Холлом во время великого противостояния 1877г. Размеры Фобоса 28х20х18 км, а Деймоса 16х12х10 км. КА "Маринер 7" случайно сфотографировал Фобос на фоне Марса в 1969г., а КА "Маринер 9" передал множество снимков обоих спутников, на которых видно, что поверхности спутников неровные, обильно покрытые кратерами. Несколько близких подлетов к спутникам совершили КА "Викинг" и "Фобос 2". На самых лучших фотографиях Фобоса видны детали рельефа размером в 5 метров.

Орбиты спутников - круговые: Фобос обращается вокруг Марса на расстоянии от центра планеты 9400 км с периодом 7 час. 39 мин. Деймос находится на расстоянии 23500 км, а период его обращения составляет 30 час. 18 мин. Период вращения вокруг оси каждого из спутников совпадает с периодом обращения вокруг Марса. Большие оси спутников всегда направлены к центру планеты. Фобос восходит на западе и заходит на востоке по 3 раза за марсианские сутки. Средняя плотность Фобоса - менее 2 г/см³, а ускорение свободного падения составляет 0,5 см/с². Человек весил бы на Фобосе несколько десятков грамм, поэтому с Фобоса, подпрыгнув, легко улететь в космос. Самый крупный кратер на Фобосе имеет диаметр 8 км, сопоставимый с наименьшим поперечником спутника. На Деймосе наибольшая впадина имеет диаметр 2 км.

Небольшими кратерами поверхности спутников усеяны примерно также как и Луна. При общем сходстве, обилии мелко раздробленного материала, покрывающего поверхности спутников Фобос выглядит более "ободранным", а Деймос имеет более сглаженную, засыпанную пылью поверхность. На Фобосе обнаружены загадочные борозды, пересекающие почти весь спутник. Борозды имеют ширину 100-200 м и тянутся на десятки километров. Глубина их от 20 до 90 метров. Есть несколько гипотез, объясняющих происхождение этих борозд, но пока нет достаточно убедительного объяснения, как впрочем, и объяснения происхождения самих спутников. Скорее всего это захваченные астероиды.

В 1945 г. американский астроном Б. Шарплесс обнаружил вековое ускорение в движении Фобоса по орбите. Это означало, что Фобос, строго говоря, движется по очень пологой спирали, постепенно приближаясь к поверхности Марса. Если так будет продолжаться и дальше, то через 15 млн. лет-срок с космогонической точки зрения весьма небольшой (1/300 возраста Марса)-Фобос упадет на Марс.

Однако только через 14 лет на это обратили внимание. К тому времени появились небесные тела, двигавшиеся точно таким же образом. Это были искусственные спутники Земли. Торможение в земной атмосфере заставляло их снижаться, а приближение к центру Земли вызывало ускорение их движения. В 1959 г. советский астрофизик И. С. Шкловский подсчитал, что воздействие атмосферного трения на Фобос может вызвать наблюдаемый эффект только в том случае, если Фобос полый. Вторая гипотеза, объясняющая ускорение Фобоса приливным взаимодействием была выдвинута геофизиком Н.Н. Парийским.

Наличие векового ускорения Фобоса не раз оспаривалось из-за низкой точности первых наблюдений, и окончательный ответ на этот вопрос даст только время. Однако интересно, что у Деймоса никакого векового ускорения обнаружено не было.

ЮПИТЕР

Юпитер, пятая и самая большая планета Солнечной системы, более чем в два раза тяжелее, чем все другие планеты вместе взятые и почти в 318 раз тяжелее Земли. Обладая "солнечным" химическим составом, самая крупная планета Солнечной системы имеет массу в 70 - 80 раз меньше той, при которой небесное тело может стать звездой. Тем не менее, в недрах Юпитера происходят процессы с достаточно мощной энергетикой: тепловое излучение планеты, эквивалентное 4х10¹⁷ Вт, примерно в два раза превышает энергию, получаемую этой планетой от Солнца.

Атмосфера Юпитера водородно-гелиевая (по объему соотношения этих газов составляют 89% водорода и 11% гелия). Вся видимая поверхность Юпитера - это плотные облака, расположенные на высоте около 1000 км над "поверхностью", где газообразное состояние меняется на жидкое и образующие многочисленные слои желто-коричневых, красных и голубоватых оттенков. Инфракрасный радиометр показал, что температура внешнего облачного покрова составляет -133° С. Конвективные потоки, выносящие внутреннее тепло к поверхности, внешне проявляются в виде светлых зон и темных поясов. В области светлых зон отмечается повышенное давление, соответствующее восходящим потокам. Облака, образующие зоны, располагаются на более высоком уровне(примерно 20 км.), а их светлая окраска объясняется повышенной концентрацией ярко-белых кристаллов аммиака. Располагающиеся ниже темные облака поясов состоят в основном из красно-коричневых кристаллов гидросульфида аммония и имеют более высокую температуру. Эти структуры представляют области нисходящих потоков. Зоны и пояса имеют разную скорость движения в направлении вращения Юпитера. Период обращения колеблется от 9 час.49 мин на широте 23 градуса до 9 час.56 мин. на широте 18 градусов с.ш. Это приводит к существованию устойчивых зональных течений или ветров, постоянно дующих параллельные экватору в одном направлении. Скорости в этой глобальной системе достигают от 50 до 150 м/с На границах поясов и зон наблюдается сильная турбулентность, которая приводят к образованию многочисленных вихревых структур. Наиболее известным таким образованием является Большое красное пятно, наблюдающееся на поверхности Юпитера в течение последних 300 лет.

Большое Красное Пятно - это овальное образование, изменяющихся размеров, расположенное в южной тропической зоне. В настоящее время оно имеет размеры 15х30 тыс. км, а сто лет назад наблюдатели отмечали в 2 раза большие размеры. Иногда оно бывает не очень четко видимым. Большое Красное Пятно - это долгоживущий свободный вихрь (антициклон) в атмосфере Юпитера, совершающий полный оборот за 6 земных суток и характеризующийся, как и светлые зоны, восходящими течениями в атмосфере. Облака в нём расположены выше, а температура их ниже, чем в соседних областях поясов.

Космический аппарат "Вояджер 1" в марте 1979 г впервые сфотографировал систему слабых колец, шириной около 1000 км и толщиной не более 30 км, обращающихся вокруг Юпитера на расстоянии 57000 км от облачного покрова планеты. В отличие от колец Сатурна, кольца Юпитера темны (альбедо(отражательная способность) - 0,05). и, вероятно, состоят из очень небольших твердых частиц метеорной природы. Частицы колец Юпитера, скорее всего, не остаются в них долго (из-за препятствий, создаваемых атмосферой и магнитным полем). Следовательно, раз кольца постоянны, то они должны непрерывно пополняться. Небольшие спутник Метис и Адрастея, чьи орбиты лежат в пределах колец, - очевидные источники таких пополнений. С Земли кольца Юпитера могут быть замечены при наблюдении только в ИК-диапазоне.

Юпитер имеет огромное магнитное поле, состоящее из двух компонетных полей: дипольного (как поле Земли), которое простирается до 1,5 млн. км. от Юпитера, и недипольного, занимающего остальную часть магнитосферы. Напряженность магнитного поля у поверхности планеты 10-15 эрстед, т.е. в 20 раз больше, чем на Земле. Магнитосфера Юпитера простирается на 650 млн. км (за орбиту Сатурна!). Но в направлении Солнца оно почти в 40 раз меньше. Даже на таком расстоянии от себя Солнце показывает, кто в доме хозяин. Магнитное поле захватывает заряженные частицы, летящие от Солнца (этот поток называют солнечным ветром), образуя на расстоянии 177000 км от планеты радиационный пояс, приблизительно в 10 раз мощнее земного, расположенный между кольцом Юпитера и самыми верхними атмосферными слоями.

Магнитометрические измерения показали существенные возмущения магнитного поля Юпитера вблизи Европы и Каллисто, которое не может быть объяснено существованием у этих спутников внутреннего ядра из ферромагнитного вещества, поскольку в таком случае магнитное поле, спадая обратно пропорционально кубу расстояния, было бы в восемь раз меньше наблюдаемого. Одно из возможных объяснений — возбуждение в оболочках планет вихревых электрических токов, магнитное поле которых искажает поле планеты-гиганта. Эти токи могут распространяться в проводящей жидкости, например в воде океана, с соленостью (37.5‰), близкой к солености океанов Земли, лежащего под поверхностью небесного тела; его существование на Европе уже почти доказано. Уже в слое воды толщиной немногим более 10 км создавались бы вихревые токи, обеспечивающие наблюдаемые вариации.

Магнитосфера Юпитера удерживает окружающую плазму в узком слое, полутолщина которого около двух радиусов планеты вблизи экватора эквивалентного магнитного диполя. Плазма вращается вместе с Юпитером, периодически накрывая его спутники. В системах отсчета, связанных со спутниками, магнитное поле пульсирует с амплитудами 220 нТл (Европа) и 40 нТл (Каллисто), наводя вихревые токи в проводящих слоях спутников. Эти токи генерируют вихревые магнитные поля также дипольной конфигурации, которые накладываются на собственные поля этих спутников. Периоды изменения магнитных полей составляют 11.1 и 10.1 ч для Европы и Каллисто соответственно.

Если наличие океана на Европе можно считать достаточно правдоподобным, то для Каллисто более вероятно обратное. Хотя мощность аккреционных и радиогенных источников тепла на спутнике близка к требуемой для возникновения жидкой фазы, гравитационные измерения с борта “Галилео” показали, что этот спутник состоит только из металлической оболочки и льда.

Существование воды во внешнем слое Каллисто возможно, однако для стабилизации жидкой фазы необходимо наличие либо приливов, которые, по данным “Галилео”, отсутствуют, либо растворенной в воде соли. Более вероятно существование внутреннего водного океана у Ганимеда, имеющего дифференцированную структуру. Однако его сильное внутреннее магнитное поле маскирует все наведенные поля.

Кроме теплового и радиоизлучения на волне 3 см, соответствующего температуре 145К, Юпитер является источником радиовсплесков (резких усилений мощности излучения) на волнах длиной от 4 до 85 м., продолжительностью от долей секунды до минут и даже часов. Однако длительное возмущения- это не отдельные всплески, а серии всплесков- своеобразные шумовые бури или грозы. Согласно современным гипотезам, эти всплески объясняются плазменными колебаниями в ионосфере планеты.

Внутреннее строение Юпитера можно представить в виде оболочек с плотностью, возрастающей по направлению к центру планеты. На дне уплотняющейся вглубь атмосферы толщиной 1500 км находится слой газо-жидкого водорода толщиной около 7000 км. На уровне 0,88 радиуса планеты, где давление составляет 0,69 Мбар, а температура - 6200° С, водород переходит в жидкомолекулярное состояние и еще через 8000 км в жидкое металлическое состояние. Наряду с водородом и гелием в состав слоев входит небольшое количество тяжелых элементов. Внутреннее ядро диаметром 25000 км - металлосиликатное, включающее воду, аммиак и метан, окружено гелием. Температура в центре составляет 23000 градусов, а давление 50 Мбар.

Вокруг Юпитера обращаются 16 спутников, обращённых к нему, из-за действия приливных сил всегда одной стороной. Их можно разделить на две группы внутреннюю и внешнюю, включающие по 8 спутников каждая. Спутники внутренней группы обращаются почти по круговым орбитам, практически совпадающим с плоскостью экватора планеты. Четыре самых близких к планете спутника Адрастея, Метида, Амальтея и Теба диаметром от 40 до 270 км находятся в пределах 1-3 радиусов Юпитера и резко отличаются по размерам от следующих за ними 4 спутников, расположенных на расстоянии от 6 до 26 радиусов Юпитера и имеющих размеры, близкие к Луне. Они были открыты в самом начале семнадцатого века почти одновременно Симоном Марием и Галилеем, но принято их называть галилеевыми спутниками Юпитера, хотя первые таблицы движения этих спутников Ио, Европы, Ганимеда и Каллисто составил Марий.

Внешняя группа состоит из маленьких диаметром от 10 до 180 км спутников, движущихся по вытянутым и сильно наклоненным к экватору Юпитера орбитам, причем четыре более близких к Юпитеру спутника Леда, Гималия, Лиситея, Элара движутся по своим орбитам в ту же сторону, что и Юпитер, а четыре самых внешних спутника Ананке, Карме, Пасифе и Синопе движутся в обратном направлении.

ИО

Ближайший к Юпитеру галилеев спутник. Его диаметр - 3630 км, а средняя плотность вещества 3,55 г/см³. Сернистый газ и пары серы выбрасываются со скоростью 1 км/с на высоту до 300 км над поверхностью. Анализ изображений показал, что каждую секунду действующие эруптивные центры выбрасывают около 100000 тонн вещества. Этого количества достаточно для того, чтобы покрыть всю поверхность Ио слоем в несколько десятков метров за несколько миллионов лет. По-видимому, этим объясняется полное отсутствие ударных кратеров на изученной поверхности спутника: погребение ударных структур под слоем вулканического материала идет с большей скоростью, чем их появление в результате падения метеоритов или комет. Большая часть цветных пятен по-видимому является недавними отложениями вулканов. Темные округлые образования также могут быть вулканами или вулканическими кальдерами.

Недра этого спутника разогреваются из-за приливных сил, вызванных Юпитером с одной стороны и Европой и Ганимедом с другой. Как и большинство спутников в Солнечной системе, Ио обращается вокруг Юпитера синхронно, т.е. период осевого вращения спутника равен периоду его обращения вокруг планеты. Ио находится на орбите близко расположенной к Юпитеру, в результате чего образуется приливной горб величиной в несколько километров. Небольшой эксцентриситет орбиты (0,004) приводит к явлениям, аналогичным либрациям Луны в процессе ее вращения вокруг Земли. Одновременно, под влиянием соседних Европы и Ганимеда возникают возмущения эксцентриситета орбиты, что вызывает периодические изменения амплитуды приливных деформаций в коре Ио. Такая постоянная пульсация предположительно тонкой коры (толщиной не более 20 - 30 км) обеспечивает энерговыделение, достаточное для расплава недр спутника, что и выражается в интенсивной вулканической активности.

Оценки, сделанные на основе измерений теплового потока, исходящего из "горячих" областей Ио, показывают, что приливной механизм способен генерировать до 10⁸ мегаватт энергии, что более, чем в 10 раз превышает суммарную величину энергии, потребляемой всем человечеством на Земле.

Хотя в районе экватора температура составляет 130° К, однако в горячих пятнах размером от 75 до 250 км температура достигает от 310 до 600° К. Возраст поверхности Ио, сложенной из продуктов извержений и имеющей оранжевый цвет, оценивается в 1 млн. лет. Рельеф Ио в основном равнинный, но имеется несколько гор высотой от 1 до 10 км. Атмосфера Ио сильно разрежена. Практически это вакуум, однако вдоль орбиты Ио обнаружено излучение кислорода, паров натрия и серы, поставляемых при извержении вулканов. В видимой части спектра установлено наличие трех компонент. Интенсивное излучение в синем участке связывают с процессами, которые сопровождают нередкие на Ио вулканические столбообразные выбросы. Вероятно, оно порождается возбуждением молекул SO₂ электронами. Менее интенсивное излучение в красном участке объясняют присутствием в области над полюсом Ио атомарного кислорода. Дело в том, что именно эта область спутника оказывается приближенной к магнитоплазменному тору Юпитера — кольцеобразному облаку заряженных частиц (в основном ионов серы и кислорода), захваченных магнитным полем планеты. Плазма вращается вместе с этим полем и постоянно пополняется притоком молекул с Ио. Наименее интенсивное излучение в зеленом участке спектра исходит главным образом от ночной стороны Ио; оно, вероятно, порождается возбужденными атомами натрия. Отмечено также, что суммарное излучение от всего диска Ио убывает после начала затмения, в то время как локальное синее свечение, наоборот, становится более ярким.

ЕВРОПА

Европа - второй из галилеевых спутников по размерам несколько меньше Луны, его диаметр 3138 км, а средняя плотность вещества - 3,01 г/см³. Поверхность

спутника испещрена сетью светлых и темных линий, являющихся, по-видимому, трещинами в ледяной коре (толщиной предположительно 100 км.), образованными в результате тектонических процессов. Трещины, имеющие ширину от 20 до 200 км, простираются на тысячи километров. Перепады высот на поверхности в среднем не превышают 100 м. Подобное отсутствие выраженных форм рельефа (поверхность Европы выглядит как покрытый льдом водоем), по-видимому, служит указанием на существование под поверхностного глобального океана жидкой воды, разогреваемого энергией приливных взаимодействий, выделяемой в недрах Европы. Его предполагаемая глубина может достигать 50 км, что делает Европу единственным, исключая Землю, телом Солнечной системы, где вода в жидком состоянии встречается в таком огромном объеме.

. Это предположение получило блестящее подтверждение во время экспедиции космического корабля "Галилей", который четырежды сближался с Европой в 1996 и 1997 годах. Оказалось, что гигантские льдины диаметром более 20 километров и толщиной до 10 километров действительно находятся в постоянном движении, крошатся или, наоборот, соединяются. Такие явления возможны только тогда, когда они плавают на поверхности теплого океана, дыхание которого постоянно прорывается сквозь грандиозный ледяной панцирь

Океан, подогреваемый бушующими в его недрах вулканами, не остаётся в долгу у космического холода и предпринимает всё новые и новые попытки вырваться из своего заточения. Более того, на одном из участков Европы он выходит на поверхность в виде двух незамерзающих отверстий, каждое диаметром больше 25 километров, разделенных несколькими находящимися в постоянном движении ледяными блоками. Ученые полагают, что в этом месте находятся два крупнейших подводных вулкана Европы.

С вулканической деятельностью связывают и другие серьёзные дефекты ледового панциря - трещины, скважины, а также целые ледяные горы, которые возникают в результате замерзания миллионов тонн воды, прорывающейся под большим давлением сквозь ледяную корку в процессе извержений. Так, на фотографии, полученной во время последнего сближения "Галилея" с Европой 16 декабря 1997 года, зафиксирован конус настоящего вулкана, названного Пвилл, с кратером диаметром 26 километров. Этот вулкан считают достаточно молодым. Стены его кратера, по всей видимости, состоят из льда, хотя не исключается и наличие в них горных пород и застывшей лавы. Благодаря вулканам вода подлёдного океана Европы нагревается и в неограниченных количествах получает минеральные вещества. О том, что их содержание в океане действительно велико, свидетельствует наличие у Европы магнитного поля. Только большие концентрации заряженных веществ в воде (в первую очередь солей) могут поддерживать такое поле. По одной модели, для его создания достаточно одного движения соленой воды в океане, по другой - существенный вклад в формирование поля вносит колоссальное по мощности магнитное поле самого Юпитера, поляризующего океан Европы.

Под океаном, исходя из средней плотности, должны быть силикаты. Толщина коры по различным оценкам колеблется от единиц до десятков километров. Гравитационные измерения подтвердили дифференциацию тела Европы: металлическое ядро и водно-ледяной покров толщиной около 100 км. Расчеты теплового баланса в приповерхностных слоях планеты пока еще не дают окончательного ответа на вопрос об агрегатном состоянии воды. Значительную неопределенность вносит отсутствие точных данных о реологии льда и зависимости его теплопроводности от температуры. Однако очевидно, что теплоизолирующий ледяной покров мог бы обеспечить стабильность водного океана.

На снимках высокого разрешения, полученных КА "Галилей" видны отдельные поля неправильной формы с вытянутыми параллельными хребтами и долинами, напоминающими шоссейные дороги. В ряде мест видны темные пятна, являющиеся, скорее всего отложениями вещества, принесенными из под ледяной поверхности. Поскольку кратеров на Европе, имеющей довольно гладкую поверхность, очень мало, возраст этой оранжево-коричневой поверхности оценивается в сотни тысяч и миллионы лет.

Летом 1995 г. с помощью спектрографа высокого разрешения, установленного на Космическом телескопе им. Хаббла, в ультрафиолетовой части спектра Европы были обнаружены детали, свойственные молекулярному кислороду. На этом основании был сделан вывод о наличии у Европы кислородной атмосферы, простирающейся до высот около 200 км. Конечно, общая масса этой газовой оболочки ничтожна. По оценкам, давление атмосферы у поверхности Европы составляет всего лишь 10^-11 от давления земной атмосферы. С большой вероятностью кислород на Европе имеет небиологическое происхождение. По-видимому, существует процесс испарения незначительного количества водяного льда, которым, как упоминалось выше, покрыта поверхность Европы. Вероятной причиной может быть, например, микрометеоритная бомбардировка с последующим разложением молекул водного пара и потерей более легкого водорода. При температуре поверхности Европы около 130 К тепловые скорости молекул кислорода не столь велики, чтобы привести к быстрой диссипации газа, а постоянная подпитка парами воды способствует сохранению постоянной, хотя и сильно разреженной, атмосферы юпитерианского спутника.

ГАНИМЕД

Самый крупный спутник, не только в системе Юпитера, но и во всей солнечной системе - Ганимед имеет больший размер чем Меркурий. Его диаметр 5262 км, однако, средняя плотность лишь вдвое превосходит плотность воды, поэтому около 50% его массы должно приходиться на лед. Множество кратеров, покрывающих участки темно-коричневого цвета, свидетельствуют об их древнем возрасте в 3-4 млрд. лет. Более молодые участки покрыты системами параллельных борозд, сформированных более светлым материалом под действием растяжения ледяной коры. Глубина этих борозд - несколько сотен метров, ширина - десятки километров, а протяженность может доходить до нескольких тысяч километров. У некоторых кратеров Ганимеда встречаются не только светлые лучевые системы, но иногда и темные

Поначалу считали, что жидкой воды на Ганимеде нет, но анализ последних фотографий показал: на спутнике возможны подземные водохранилища, расположенные на глубине нескольких километров от поверхности. На фотографиях видны гигантские ледяные кратеры, через которые и должны выбрасываться подземные воды. Вода, оказавшись на холодной поверхности спутника, замерзает в виде вулкано-образных ледяных конусов. Роберт Паппалардо, авторитетный исследователь Ганимеда, считает: в экваториальных областях спутника верхний слой пород выглядит, как пористая губка, сплошь покрытая шапками ледяных вулканов. В этих подземных водных бассейнах довольно тепло и вполне может быть жизнь. Во-первых, на Ганимеде, так же, как и на Европе, отмечена вулканическая активность; во-вторых, спутник согревается Юпитером; в-третьих, в центре Ганимеда расположено колоссальное по размерам раскаленное металлическое ядро (у Европы его нет). Следовательно, на Ганимеде может быть даже теплее, чем на Европе. Благодаря металлическому ядру у Ганимеда очень сильное магнитное поле, без которого, по мнению некоторых биофизиков, живое существовать не может. Магнитное поле создаёт Ганимеду изумительную по красоте ауру, образованную потоками заряженных частиц, устремленных от одного полюса к другому. Эту ауру открыли еще шестнадцать лет назад. Никакой другой спутник Солнечной системы аурой не располагает, она есть только у некоторых планет - Земли, Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. Итак, на Ганимеде есть и вода, и вулканы, и магнитное поле. Напомним, что на нашей планете микроорганизмы обнаружены в таких неподходящих для жизни местах, как подземные глубины (до 3-4 километров), жерла подводных вулканов (где температура близка к точке кипения воды) и даже в тверди базальта и гранита. Не исключено, что сходные с ними по устойчивости и неприхотливости живые существа населяют и юпитерианские луны.

Озон, обнаруженный на Ганимеде с помощью спектрографа высокого разрешения, установленного на Космическом телескопе им. Хаббла, , скорее всего имеет аналогичное происхождение кислороду Европы. Общая масса озона в предполагаемой кислородной атмосфере Ганимеда составляет не более 10% массы этого газа, ежегодно теряемой над южным полюсом Земли в области антарктической озонной дыры.

КАЛЛИСТО

Диаметр Каллисто 4800 км. В отличие от Ио, Европы и Ганимеда, он почти сплошь усеян кратерами, по-видимому, от ударов с небесными телами; собственного вулканизма или тектонической активности там, похоже, нет. Яркие пятна на темной поверхности - метеоритные кратеры, при образовании которых более светлый материал был выброшен на поверхность. Кратеры на Каллисто имеют слабо выраженный вал и небольшую глубину.

Температура поверхности на экваторе в полдень достигает 150° К. Возраст поверхности оценивается в 3,5 млрд. лет. На ней нет протяженных равнин или систем борозд

Исходя из средней плотности Каллисто-1,839 г/см³ и спектрографических исследований предполагается, что водяной лед составляет 60% его массы. Толщина ледяной коры, как и у Ганимеда, оценивается в 75 км. Есть свидетельства присутствия на Каллисто и таких веществ, как CO, SO₂, H₂CO₃. По всей видимости, у Каллисто есть атмосфера, хотя и очень разреженная. Она состоит из CO₂, вероятно, поступающего в результате преобразования органики, приносимой метеоритами; давление такой атмосферы на поверхность — лишь 10^–6 Па.

Отличительной формой рельефа на Каллисто является многокольцевая структура диаметром 2600 км, состоящая из 10 концентрических колец. У спутника обнаружено собственное дипольное магнитное поле. Однако электропроводность льда, для его создания слишком мала, а гипотетическое металлическое ядро запрятано слишком глубоко. Должной проводимостью мог бы обладать внутренний океан глубиной 10 км, при условии, что его воды не менее солены, чем в земных океанах. Впрочем, если он действительно существует, придется изменить представление о вязкости льдов на Каллисто или же предположить, что в океане растворен некий антифриз. Лучшим кандидатом в последнем случае был бы аммиак, снижающий температуру замерзания воды примерно на 100 К.

В результате изучения галилеевых спутников высказана интересная гипотеза о том, что на ранних стадиях эволюции планеты-гиганты излучали в космос огромные потоки тепла, которое могло плавить льды на поверхности трех ближайших спутников. На Каллисто это не могло проявиться, поскольку он удален от Юпитера на 2 млн. км.

САТУРН

Подобно Юпитеру Сатурн, вторая по размеру планета Солнечной системы, представляет собой огромный быстро вращающийся (с периодом 10,23 часа) шар, состоящий преимущественно из жидкого водорода и гелия, окутанный мощным слоем атмосферы. Экваториальный диаметр по верхней границе облачного слоя составляет 120536 км, а полярный на несколько сотен километров меньше. В атмосфере Сатурна содержится 94% водорода и 6% гелия (по объему).

В отличие от Юпитера полосы на Сатурне доходят до очень высоких широт - 78 градусов. Гигантское овальное образование размером с Землю, расположенное недалеко от северного полюса, названо Большим Коричневым Пятном, так же обнаружены несколько коричневых пятен меньшего размера. Из-за большей, чем на Юпитере скорости потоков, эти ураганные вихри быстро затухают и перемешиваются с полосами. Скорости зональных ветров в районе экватора достигают 400 - 500 м/с, а на широте 30 градусов - около 100 м/с. Невысокая контрастность цветов на видимом диске Сатурна связана с тем, что из-за низких температур в надоблачной атмосфере Сатурна, где пары аммиака вымораживаются, образуется плотный слой тумана, скрывающего структуру поясов и зон, поэтому на Сатурне они не так четко видны, как на Юпитере.

Визитной карточкой Сатурна являются его знаменитые кольца, опоясывающие планету вокруг экватора и состоящие из множества ледяных частиц с размерами от долей миллиметра до нескольких метров. Ось вращения Сатурна наклонена к плоскости его орбиты на 26⁰ 44'^, поэтому при его движении по орбите кольца меняет свою ориентацию по отношению к Земле. Когда плоскость кольца пересекает Землю, даже в средние телескопы рассмотреть его не получается: так как их толщина всего несколько десятков метров , хотя ширина кольца достигает 137 000 км. Кольца вращаются вокруг Сатурна. Причём, согласно законам Кеплера, скорость вращения внутренних частей кольца, больше чем наружных.

Существует три основных кольца, названных A, B и C. Они различимы без особых проблем с Земли. Есть имена и у более слабых колец - D, E, F. При ближайшем рассмотрении, колец оказывается великое множество. Между кольцами существуют щели, где нет частиц. Та из щелей, которую можно увидеть в средний телескоп с Земли (между кольцами А и В), названа щелью Кассини. В ясные ночи с хорошими телескопами можно увидеть менее заметные щели.

Кольца являются остатками того протопланетного облака, которое породило все тела Солнечной системы. На тех расстояниях от планеты, на которых вращается большая доля частиц кольца, возникновение спутников невозможно из-за гравитационного воздействия самой планеты, разрушающей все более или менее крупные тела. Частицы колец многократно сталкиваются, разрушаются и слипаются вновь. Они настолько хрупки, что уступают в этом самому рыхлому снегу, который Вы можете себе вообразить

Поток солнечной энергии, достигающий Сатурна в 91 раз меньше, чем у Земли. Температура на нижней границе облаков Сатурна составляет 150°К. Однако, тепловой поток от Сатурна в два раза превышает поток энергии, получаемой от Солнца. Источником этой внутренней энергии может быть, согласно гипотезе, энергия, выделяемая за счет гравитационной дифференциации вещества, когда более тяжелый гелий медленно погружается в недра планеты.

"Вояджеры" обнаружили ультрафиолетовое излучение водорода в атмосфере средних широт и полярные сияния на широтах выше 65 градусов. Подобная активность может привести к образованию сложных углеводородных молекул. Полярные сияния средних широт, которые происходят только в освещенных Солнцем областях, возникают по тем же причинам, что и полярные сияния на Земле. Разница лишь в том, что на нашей планете это явление присуще исключительно более высоким широтам.

Магнитное поле Сатурна имеет уникальный характер. Ось диполя совпадает с осью вращения планеты в отличие от Земли, Меркурия и Юпитера. Магнитосфера Сатурна имеет симметричный вид. Радиационные пояса имеют правильную форму, причем в них наблюдаются пустые полости, где заряженные частицы выметаются спутниками или кольцами. Вблизи колец концентрация частиц ничтожна. За спутниками Сатурна тянутся хвосты из нейтральных и ионизированных молекул и атомов газа, образующие гигантские торы на орбитах. Одним из источников такого тора является верхняя атмосфера Титана, самого большого спутника Сатурна

Сатурн имеет, по крайней мере, 28 спутников (ранее было известно 18) и 12 из них - больше 100 км в диаметре. Все спутники, кроме Гипериона и Фебы, повернуты к Сатурну одной стороной

Последние 10 спутников Сатурна были найдены в течении 6 недель. Сообщение об открытии последних четырёх (от S/2000 S 7 до S/2000 S 10) было опубликовано в начале декабря 2000 г в циркуляре Международного Астрономического союза. Они были обнаружены интернациональной группой астрономов, возглавляемой Бреттом Глэдманом (Brett Gladman) из Франции и Дж. Дж. Кавелаарсом (JJ Kavelaars) из Канады.

Впервые спутники были замечены в ночь с 23 на 24 сентября телескопом на горе Мауна-Ки (Гавайи). Затем существование этих спутников было подтверждено новыми наблюдениями, проведенными в ноябре этого года с помощью одного из четырех 8-метровых телескопов, входящих в состав большого телескопа Very Large Telescope в Чили, 2,2-метрового телескопа также из Европейской Южной обсерватории в Чили и 5-метрового телескопа из Паломарской обсерватории в Калифорнии.

Ограниченное число наблюдений не позволило астрономам получить подробную информацию о них и даже точно рассчитать их орбиты. Предполагается, что эти спутники представляют собой небольшие ледяные космические тела, которые были в свое время захвачены гравитационным полем Сатурна. Поэтому я дам информацию только о ранее известных спутниках Сатурна.

Орбита внутренний спутников, Пан и Атлас, лежит около внешнего края кольца А. Следующий спутник, Прометей, отвечает за щель, примыкающую к внутреннему краю кольца F. Затем - Пандора, виновная в образовании другой границы кольца F. Они обнаружен на снимках космических аппаратов. Следующие два спутника - Эпиметий и Янус - обнаружены с Земли, они делят общую орбиту. Разница в удалении от Сатурна составляет лишь 30-50 километров.

Мимас необычен тем, что на нем обнаружили один огромный кратер, который имеет размер с треть спутника. Он покрыт трещинами, что, вероятно, вызвано приливным влиянием Сатурна:

Мимас - ближайший к планете из крупных спутников. На фото можно увидеть тот самый огромный метеоритный кратер, названный Гершелем. Его размер - 130 километров. Гершель углублен в поверхность на 10 километров, с центральной горкой, почти такой же высокой, как и Эверест

Энцеладимеет наиболее активную поверхность из всех спутников в системе (за возможным исключением Титана, чья поверхность не фотографировалась). На нём видны следы потоков, разрушивших прежний рельеф, поэтому предполагается, что недра этого спутника могут быть

активными и в настоящее время. Кроме того, хотя кратеры могут быть увидены там повсюду, недостаток их в некоторых областях подразумевает небольшой возраст этих областей в несколько сотен миллионов лет. Это должно означать, что части поверхности на Энцеладе по-прежнему подвержены изменениям. Считается что активность его кроется в воздействии приливных сил Сатурна, разогревающих Энцелад.

Тефия знаменита своей огромной трещиной-разломом, протяженностью 2000 км - три четверти длины экватора спутника! Фотографии Тефии, полученные от <Вояджера 2>, показали большой гладкий кратер с треть диаметра самого спутника, названный Одиссеем. Он больше, чем Гершель на Мимасе. К сожалению, на представленном снимке эти детали плохо различимы. О происхождении расщелины существуют несколько гипотез, в том числе и предполагающую такой период в истории Тефии, когда она была жидкой.

При замерзании могла образоваться расщелина. Температура поверхности Тефии - 86 К.

Следующие два спутникаКалипсо и Телесто были прозваны Троянскими Тефиями, по аналогии с Троянцами, астероидами двигающимися вокруг Солнца по орбите Юпитера. Один из них отстает, а другой опережает Тефию на ее орбите на 60 градусов. Эти 60 градусов неслучайны. Расчеты показывают, что в случае обращения двух тел вокруг третьего, такая система устойчива, когда все три тела расположены в углах равностороннего треугольника, угол которого и равен 60-ти градусам. Например, один из таких треугольников составляют Сатурн, Диона и Елена. Оба спутника обнаружены с Земли в 1980-м году, причем отыскали их на снимках несколько месяцев спустя, после самих наблюдений.

Один из новых спутников, Елена, обнаружена на наземных фотографиях, также движется на 60 градусов впереди своего большего соседа по орбите - Дионы. На поверхности Дионы видны следы выброса светлого материала в виде инея, множество кратеров и извилистая долина.

Есть ещё три неподтвержденных открытия спутников. Один из них близок к орбите Дионы, второй располагаться между орбитами Тефии и Дионы, и третий - между Дионой и Реей. Все три были обнаружены на фотографиях <Вояджера 2>, но пока нигде больше.

Рея -имеет старую, сплошь усыпанную кратерами, поверхность. На ней, как и у Дионы, выделяются яркие тонкие полосы. Эти образования - предположительно, состоят изо льда, заполняющего разломы в коре спутников

Мимас, Энцелад, Тефия, Диона, и Рея приблизительно сферические по форме и, скорее всего, состоят, по большей части, из водяного льда. Энцелад отражает почти 100 процентов солнечного света, что подтверждает такое предположение.Мимас, Тефия, Диона, и Рея полностью покрыты кратерами.

Титан, диаметр которого 5150 км - один из наиболее интересных спутников Сатурна. Считается, что состав и процессы, происходящие в атмосфере этого спутника схожи с теми, что миллиарды лет назад можно было бы обнаружить в Земной атмосфере. Его поверхность неразличима сквозь плотную атмосферу, состоящую на 85% из азота, около 12% аргона и менее 3% метана. Также наблюдается небольшое количество этана, пропана, ацетилена, этилена, водорода, кислорода и других составляющих. Давление у поверхности Титана 1,6 атмосферы.

Температура верхних слоев атмосферы этого спутника близка к 150 К, а поверхности – 94 К. Поверхность Титана состоит изо льда с примесью силикатных пород. Средняя плотность вещества, слагающего спутник - 1,9 г/см³. Предполагается, что у Титана может быть океан из этана, метана и азота глубиной до 1 км, ниже которого находится слой ацетилена толщиной до 300 м. Метан на Титане, под действием света, превращается в этан, ацетилен, этилен, и (в соединении с азотом) в соли цианистой кислоты. Последние - особенно интересные молекулы: это строительные кирпичики для аминокислот. Низкая температура, безусловно, тормозит образование более сложных органических веществ. У Титана нет магнитного поля, однако он взаимодействует с полем Сатурна, которое создаёт за ним магнитный хвост.

Гиперион - никак не подтверждает свою внутреннюю деятельность. Неправильная форма спутника вызывает необычное явление: Каждый раз, когда гигантский Титан и Гиперион сближаются, Титан гравитационными силами меняет ориентацию Гипериона, что по изменяющемуся блеску спутника можно отследить с Земли. Неправильная форма Гипериона и следы давней бомбардировки метеоритами позволяют назвать Гиперион старейшим в системе Сатурна.

Рис. Гиперион

Рис. Япет

Орбита Япета расположена в почти 4-х миллионах километров от Сатурна. Одна сторона Япета обильно усыпана кратерами, в то время как другая сторона оказывается почти гладкой. Япет известен неоднородной по яркости поверхностью. Спутник, подобно Луне с Землей, повернут всегда одной стороной к Сатурну, так, что и по орбите он движется только одной стороной вперед, которая в 10 раз темнее, чем сторона противоположная. Есть версия, что в своем движении спутник <подметает> пыль и мелкие частицы, также вращающиеся вокруг Сатурна. С другой стороны, может быть, это темное вещество порождено недрами спутника.

Феба вращается вокруг планеты в направлении, обратном направлению вращения всех других спутников и Сатурна вокруг оси. Она имеет, в общих чертах, сферическую форму и отражает около 6 процентов солнечного света. Кроме Гипериона, это единственный спутник, не повернутый к Сатурну вечно одной стороной. Все эти особенности весьма обосновано позволяют сказать, что Феба - захваченный в гравитационные сети астероид.

УРАН

Как и у других планет-гигантов, в атмосфере Урана обнаружены вихри, струйные течения, пятна, но их гораздо меньше чем у других. Синий цвет Урана является результатом поглощения красного света метаном в верхней части атмосферы. Вероятно, существуют облака других цветов, но они прячутся от наблюдателей перекрывающим слоем метана. Атмосфера Урана (но не Уран в целом, который сформировался из первоначальных твердых тел и различных углеводородных льдов) состоит примерно из 83% водорода, 15% гелия и 2% метана. Зарегистрировано свечение атмосферы Урана в ультрафиолетовой области спектра, простирающееся на 50000 км от планеты и фотохимический смог около освещённого солнцем полюса.

Циркуляция атмосферы происходит в высоких широтах с большей скоростью, чем у экватора. Ветры в средних широтах на Уране перемещают облака в тех же направлениях, что и на Земле. Эти ветры дуют со скоростью от 40-а до 160-ти метров в секунду.

Подобно другим газовым планетам, Уран имеет кольца. Кольцевая система была обнаружена в 1977-м году во время покрытия Ураном звезды. Наблюдалось, что звезда 5 раз ослабляла на краткий промежуток времени свой блеск перед покрытием и после него, что и навело на мысль о кольцах. Последующие наблюдения c Земли показали, что действительно есть девять колец. Если перебирать их, удаляясь от планеты, они названы 6, 5, 4, Альфа, Бета, Эта, Гамма, Дельта и Эпсилон. Вояждер-2 обнаружили несколько дополнительных колец, и также показали, что девять основных колец погружены в мелкую пыль. Подобно кольцам Юпитера, они очень неярки, но, как и кольца Сатурна, кольца Урана содержат много довольно больших частиц, размеры их колеблются от 10 метров в диаметре до мелкой пыли. Приборы Вояджер-2 указывали на наличие многих узких колец (или, возможно, неполных колец или кольцевых дуг) около 50 метров шириной.

Наблюдения показали, что кольца Урана заметно отличаются от родственных им систем Юпитера и Сатурна. Неполные кольца с различным показателям прозрачности по длине каждого из колец сформировались, похоже, позже, чем сам Уран, возможно, после разрыва нескольких спутников приливными силами. Отдельные частицы в кольцах обнаруживали низкую отражательную способность. Например, самое яркое кольцо, Эпсилон, серого цвета. Ключом к разгадке структуры колец Урана может быть и открытие того, что два небольших спутника - Корделия и Офелия - находятся внутри кольца Эпсилон. Это объясняет неравномерное распределение частиц в кольце: спутники удерживают вещество вокруг себя. Так, используя эту теорию, предположено, что в этом кольце можно отыскать еще 16 спутников.

У большинства планет ось вращения почти перпендикулярна плоскости эклиптики, но ось Урана почти параллельна этой плоскости. Причины "лежачего" обращения Урана точно неизвестны. Зато в действительности существует спор: какой из полюсов Урана - северный. Разговор этот отнюдь не подобен спору о палке с двумя концами и двумя началами. То, как же на самом деле сложилась такая ситуация с вращением Урана, очень многое значит в теории возникновения всей Солнечной системы. Почти все гипотезы подразумевают вращение планет в одну сторону. Если Уран образовался, лежа на боку, то это сильно не состыкуется с догадками о происхождении нашей планетной системы. Правда, сейчас все больше полагают, что такое положение Урана - результат столкновения с большим небесным телом, возможно крупным астероидом, на ранних стадиях формирования планеты. Подобная же проблема связана и с Венерой, которая хоть и не лежит на боку, но так же вращается в обратную сторону

Уран получает в 370 раз меньше тепла от Солнца, чем Земля и в отличии от других планет-гигантов излучает тепла не больше, чем получает от Солнца, следовательно и скорее всего, он холоден внутри. Кроме того, оказывается, что Уран не имеет твердого ядра, и вещество более или менее единообразно распространено по всему объему планеты.

Уран, как многие планеты имеет магнитосферу. Она необычна тем, что ось симметрии ее наклонена почти на 60 градусов к оси вращения (у Земли этот угол составляет 12 градусов).Вероятно, магнитное поле вокруг планеты генерируется движениями в сравнительно поверхностных областях Урана, а не в его ядре. Источник поля - неизвестен; гипотетический электропроводящий океан воды и аммиака не подтвержден исследованиями. Как на Земле, так и на других планетах, источником магнитного поля считают течения в расправленных породах, расположенных недалеко от ядра. Интенсивность поля на поверхности Урана в общих чертах сравнима с Земной, хотя оно и сильнее изменяется в разных точках поверхности из-за большого смещения оси симметрии поля от центра Урана

Уран имеет 17 известных спутников (из них 5 больших.). Все они имеют почти круговые орбиты в плоскости экватора Уран. Имена всех спутников Урана были позаимствованы у героев Шекспира.

Предварительный анализ показывает, что пять больших спутников - совокупность ледяных глыб. Большие спутники Урана на 50 процентов состоят из водяного льда, на 20 процентов - из углеродных и азотных соединений, на 30 процентов - из разных соединений кремния - силикатов. Их поверхности, почти монотонно темно-серые, носят следы геологической истории.

Миранда

Изображения "Вояждера" показали некоторые участки поверхности спутника с разрешением в километр или менее. На этих снимках можно рассмотреть, что поверхностные слои состоят из огромных разломанных каньонов глубиной до 20 километров, террасных слоев и смеси старых и молодых участков. Молодые участки, возможно, возникли при неполном расслоении спутника, процессом, в котором более легкие породы в некоторых местах всплывали на поверхность. Кроме того, Миранда может быть результатом объединения материала разорванного ранее приливными силами спутника. Небольшой размер Миранды и низкая температура ( -187 Цельсия) и, вместе с тем, интенсивность и разнообразие тектонической деятельности на этом спутнике удивили ученых. Вероятно, что дополнительным источником энергии для такой активности послужили те же приливные силы со стороны Урана, стремящиеся все время деформировать спутник.

Ариель

Имеет ярчайшую и, возможно, геологически самую молодую поверхность в спутниковой системе Урана. Она, в основном, лишена кратеров, больших, чем 50 километров в диаметре. Это указывает на то, что имеющиеся в околоурановом пространстве мелкие метеоры сглаживают, при падении на поверхность, крупные рельефные образования

Умбриэль

Поверхность Умбриэль древняя и темная, очевидно, она была подвержена немногим геологическим процессам. Темные тона поверхности Умбриэль могут являться следствием покрытия пылью и небольшими обломками когда-то находившихся в окрестностях орбиты этого спутника.

Титания выделяется огромными системами трещин и каньонами, что указывает на некоторый период активной геологической деятельности в прошлом этого спутника. Эти детали могут являться результатом тектонических перемещений коры.

Оберон, самый внешний из пяти больших спутников, также имеет старую, покрытую кратерами поверхность, с неяркими следами внутренней деятельности.

ПЛУТОН

Плутон был открыт в 1930 году американским астрономом К. Томбо, но наши знания о нем начали формироваться лишь с развитием техники исследований ( с 1976 года). Космические аппараты ещё не появлялись в окрестностях Плутона, поэтому вся информация получена наземными средствами.

Орбита Плутона очень вытянута, поэтому иногда (например с 1979 по 1999 г) Плутон оказывается ближе к Солнцу, чем Нептун. Плутону при такой низкой температуре, какая царит так далеко от Солнца (-233° по Цельсию), под силу удержать атмосферу из тяжелых газов, и, судя по всему, она у него есть. В 1976 году на Плутоне обнаружили метановый лед. В 1992-м - азот и углерод, тоже замерзшие. Подобно Урану, Плутон вращается в обратном обычному направлении. Ось его вращения наклонена к плоскости эклиптики на 122°, так что планета движется "лежа на боку".

В 1978 году был открыт спутник Плутона - Харон, находящийся от планеты на расстоянии 19 640 км. Харон обращается вокруг Плутона за каждые 6,4 дня (период вращения Плутона), что непохоже ни на какой другой спутник. Каждые пять лет происходит взаимное затмение между Плутоном и Хароном. Уточненные значения диаметров Плутона - 2 284 км, а Харона - 1192 км. У Плутона и Харона существенно разный цвет. По затменным данным составлена предварительная карта альбедо Плутона. Поверхность Харона на 30% темнее, чем Плутона. Считается что Харон, в отличие от Плутона, покрыт водяным льдом.

Обрабатывая наблюдения прохода тени Харона - по поверхности Плутона, астрономы смогли его картографировать. В период 1985-1990 годов Харон несколько раз проходил перед Плутоном. По изменению интенсивности и спектра света ученые из Southwest Research Institute, штат Колорадо, сумели собрать информацию о характере поверхности самой далекой планеты Солнечной системы. Согласно их данным чуть южнее экватора есть красная полоса, напоминающая полосы на Тритоне - самом крупном спутнике Нептуна. До сих пор было известно, что Плутон покрыт слоем из азотного льда с вкраплениями льда из окиси углерода. Упомянутая красная полоса может указывать на то, что, на этом ледяном панцире лежит слой другого вещества.

В 1999 г. на семинаре в Ловелловской обсерватории (Флагстафф, штат Аризона) были представлены результаты спектроскопических измерений Плутона и Харона, проведенных дважды с помощью Космического телескопа им.Хаббла и один раз - наземного Оптического телескопа им.Кека. При изучении спектров обоих объектов в ИК-диапазоне длин волн от 1.0 до 2.5 мкм выяснилось, что спектр Харона сильно отличается от спектра Плутона: водный лед в кристаллической форме почти полностью покрывает поверхность спутника, тогда как на поверхности соседнего Плутона преобладает изморозь СН₄, СО и N₂. Кроме того, анализ спектра показал присутствие на поверхности Харона аммиачного льда, на что ранее ничто не указывало.

НЕПТУН

Открытие Нептуна блестяще подтвердило правильность закона всемирного тяготения, положенного в основу расчётов орбит. Было замечено, что Уран движется не совсем так, как ему полагается двигаться под действием притяжения Солнца и известных в то время планет. Тогда заподозрили существование еще одной массивной планеты и попытались вычислить ее положение на небе. Эту чрезвычайно сложную математическую задачу независимо друг от друга успешно решили английский астроном Дж. Адамс и французский астроном У. Леверье. Получив данные Леверье, ассистент Берлинской обсерватории И. Галле 23 сентября 1846 года обнаружил пл

Поиск по сайту: