Общая характеристика спутников и колец Юпитера. Галилеевы спутники.

Спутники и кольца Юпитера

• В настоящее время известно, что Юпитер обладает 63 естественными спутниками и системой колец.

• Все спутники подразделяются на две категории: регулярные и нерегулярные.

• Восемь регулярных спутников обращаются вокруг Юпитера в направлении его вращения по практически круговым орбитам. Регулярные спутники, в свою очередь, делятся на внутренние (спутники группы Амальтеи) и главные (или галилеевы).

• Четыре внутренних спутника Юпитера – Метида (размеры 60×40×34 км), Адрастея (20×16×14 км), Амальтея

(250×146×128 км) и Теба (116×98×84 км) – имеют неправильную форму и играют роль т.н. лун-пастухов, удерживающих кольца Юпитера от распада.

• У Юпитера имеются слабые кольца, которые находятся на высоте 55 000 км от атмосферы. Существует два основных кольца и одно очень тонкое внутреннее, с характерной оранжевой окраской. Главная часть колец имеет радиус 123—129 тысяч километров. Толщина колец — около 30 километров.

• К земному наблюдателю кольца почти всегда обращены ребром, из-за чего они долгое время оставались незамеченными. Сами кольца состоят в основном из пыли и мелких каменных частиц, плохо отражающих солнечные лучи, а потому они плохо различимы.

Галилеевы спутники

• Четыре галилеевых спутника Юпитера (Ио, Европа, Ганимед и Каллисто) – одни из крупнейших лун Солнечной системы.

• Суммарная масса галилеевых спутников составляет 99,999 % всех объектов, обращающихся вокруг Юпитера.

• Галилеевы спутники Юпитера вращаются синхронно и всегда обращены к Юпитеру одной и той же стороной вследствие влияния мощных приливных сил планеты-гиганта. Ио, Европа и Ганимед находятся в орбитальном резонансе — их орбитальные периоды относятся как 1:2:4.

• Стабильность орбитальных резонансов галилеевых спутников наблюдается с 1610 года, т.е. на протяжении 400 земных лет и более 20 тысяч «спутниковых» (Ганимеда) лет. Период обращения Ганимеда равен 7,155

земных суток.

Ио

• Ио (средний диаметр – 3640 км, масса – 0,015 массы Земли) находится ближе других галилеевых спутников к Юпитеру, чем, видимо, и обусловлена её вулканическая активность – самая высокая в Солнечной системе.

• Одновременно могут извергаться более 10 вулканов. Рельеф Ио полностью изменяется в течение нескольких сотен лет. Крупнейшие извержения ионических вулканов выбрасывают вещество со скоростью 1 км/с на высоту до 300 км. Подобно земным вулканам, вулканы на Ио выбрасывают серу и диоксид серы.

• Ударные кратеры на Ио практически отсутствуют, так как уничтожаются постоянными извержениями и потоками лавы. В дополнение к вулканам на Ио имеются невулканические горы, озёра расплавленной серы, вязкие лавовые потоки длиной в сотни километров.

• В отличие от других галилеевых спутников, на Ио нет воды или льда.

Европа

• Европа (диаметр – 3 122 км, масса – 0,008 массы Земли) полностью покрыта слоем воды толщиной предположительно около 100 км (частью — в виде ледяной поверхностной коры толщиной 10—30 км; частью, как полагают, — в виде подповерхностного жидкого океана). Далее залегают горные породы, а в центре

предположительно находится небольшое металлическое ядро.

• Глубина океана — до 90 км; его объём превышает объём мирового океана Земли. Тепло, необходимое для поддержания его в жидком состоянии, предположительно вырабатывается за счёт приливных взаимодействий (в частности, приливы поднимают поверхность спутника на высоту до 30 метров).

• Поверхность Европы очень ровная, лишь немногие образования, напоминающие холмы, имеют высоту несколько сот метров. Высокое альбедо (0,67) спутника свидетельствует о том, что поверхностный лёд довольно чистый. Количество кратеров невелико, имеется только три кратера диаметром больше 5 км.

• Сильное магнитное поле Юпитера вызывает электротоки в солёном океане Европы, которые и формируют её необычное магнитное поле. Магнитные полюса расположены вблизи экватора спутника и постоянно смещаются. Изменения мощности и ориентации поля коррелируют с прохождением Европы через

магнитное поле Юпитера.

• Предполагается, что в океане Европы может существовать жизнь.

Ганимед

• Ганимед (диаметр – 5 262 км, масса – 0,025 массы Земли) состоит, в основном, из горных пород и водяного льда. Предположительно, во внутреннем строении Ганимеда можно выделить три слоя: расплавленное металлическое или металло-сернистое ядро, мантия, состоящая из горных пород, и слой льда толщиной 900-950 км.

• На поверхности Ганимеда имеется, в основном, два типа регионов: очень старые, сильно кратерированные тёмные области и более «молодые» (но тоже древние) светлые области, отмеченные протяжёнными рядами гряд и выемок. Происхождение светлых регионов связано, очевидно, с тектоническими процессами.

• Многочисленные ударные кратеры имеются на обоих типах поверхности Ганимеда, что говорит об их древности – до 3-3,5 млрд. лет (подобно лунной поверхности).

Каллисто

• Каллисто (диаметр – 4 821км, масса – 0,018 массы Земли) — одно из самых кратерированных тел в Солнечной системе. Следовательно, поверхность спутника очень старая (около 4 млрд. лет), а его геологическая активность крайне низкая.

• Предполагается, что Каллисто покрыт ледяной корой толщиной 200 км, под которой находится слой воды

толщиной около 10 км. Более глубокие слои состоят, по-видимому, из спрессованных горных пород и льда с

постепенным возрастанием горных пород и железа к центру.

• Каллисто имеет наименьшую плотность (1,83 г/см³) из всех галилеевых спутников (чем дальше спутник от Юпитера —тем ниже плотность). Он состоит, вероятно, на 60 % из льда и воды и на 40 % из горных пород и железа.

Нерегулярные спутники Юпитера

• Нерегулярными принято называть такие спутники, орбиты которых обладают большими эксцентриситетами; либо спутники, которые движутся по орбите в обратном направлении; либо спутники, орбиты которых характеризуются большими наклонами к экваториальной плоскости.

• Нерегулярные спутники, которые обращаются вокруг Юпитера в направлении его вращения:

Фемисто (не образует семейства);

группа Гималии (Леда, Гималия, Лисития, Элара, S/2000 J 11);

Карпо (не образует семейства).

• Нерегулярные спутники, которые обращаются вокруг Юпитера в обратном направлении:

S/2003 J 12 (не образует семейства);

группа Карме (13 спутников);

группа Ананке (16 спутников);

группа Пасифе (17 спутников);

S/2003 J 2 (не образует семейства).

• Нерегулярные спутники – это, по всей видимости, астероиды, захваченные из числа «троянцев» или «греков».

Внутреннее строение, атмосфера, основные характеристики движения, магнитное поле Сатурна.

Сатурн

• Сатурн (газовый гигант) – шестая планета Солнечной системы.

• Экваториальный радиус: 60 268 ± 4 км, полярный радиус: 54 364 ± 10 км

• Масса: 5.6846×1026 кг или 95.152 массы Земли.

• Средняя плотность: 0.687 г/см³.

• Среднее расстояние Сатурна от Солнца 1 433,44 млн. км (9.582 а.е.). Эксцентриситет e = 0,056.

• Период обращения вокруг Солнца равен 29.66 года. Наклон орбиты к плоскости эклиптики 2.48°. Наклон оси вращения: 26.73°. Период вращения: 10h32m–47m. Сферическое альбедо 0,54.

• По внутреннему строению и составу Сатурн похож на Юпитер. Сатурн имеет магнитное поле и радиационные пояса. Из всех планет Солнечной системы Сатурн обладает наибольшим сжатием

Ячейки Бенара

• Ячейки Бенара — возникновение упорядоченности в виде конвективных ячеек в форме цилиндрических валов или правильных шестигранных структур в слое вязкой жидкости с вертикальным градиентом температуры, т.е. равномерно подогреваемой снизу. В качестве жидкости используется, как правило, силиконовое масло.

• Управляющим параметром самоорганизации служит градиент температуры. Вследствие подогрева в первоначально однородном слое жидкости начинается диффузия. При преодолении некоторого критического

значения градиента, диффузия не успевает привести к однородному распределению температуры по объёму. Возникают цилиндрические валы, вращающиеся навстречу друг другу (как сцепленные шестеренки). При определенных условиях образуются ячейки правильной гексагональной формы, внутри которых жидкость поднимается по центру и опускается по граням ячейки.