Спутники Сатурна 2

Автор: admin   
мая 14,
2010

Рея (Rhea; греч. ???) — второй по величине спутник Сатурна.

История открытия и названия

Рея была открыта Джованни Кассини в 1672. Кассини назвал 4 открытых им спутников Сатурна «звёздами Людовика» (лат. Sidera Lodoicea) в честь короля Франции Людовика XIV. Астрономы долгое время обозначали Рею как «пятый спутник Сатурна» (Saturn V).

Современное название спутника предложил Джон Гершель (сын Вильяма Гершеля) в 1847. Он выдвинул идею назвать семь известных на тот момент спутников Сатурна по именам титанов — братьев и сестёр Кроноса (аналога Сатурна в греческой мифологии).

Физические характеристики

Рея — ледяное тело со средней плотностью около 1240 кг/м?. Столь низкая плотность свидетельствует, что каменные породы составляют менее трети массы спутника, а остальное приходится на водяной лёд.

Рея по составу и геологической истории похожа на Диону; оба спутника имеют различающиеся ведущее и заднее полушария (ведущее полушарие всегда направлено в сторону движения спутника по орбите, так как осевое вращение синхронизировано).

Ведущее полушарие Реи сильно кратерировано и однородно светлое. Заднее полушарие содержит тёмные участки, а также сеть ярких тонких полосок. Первоначально полагали, что они образовались в результате выброса воды или льда на поверхность (например, в результате криовулканизма). Однако данные «Кассини» показали, что схожие (но более выраженные) образования на Дионе представляют собой не выбросы вещества, а ледяные хребты и обрывы. Фотографии Реи, присланные «Кассини» в январе 2006, окончательно подтвердили гипотезу об обрывах.

Рея имеет участки с различной степенью кратерированности (в частности, в одних регионах есть кратеры диаметром свыше 40 км, а в других нет). Это говорит о том, что поверхность спутника существенно переформировывалась на ряде участков в период после интенсивных метеоритных бомбардировок, происходивших в начале формирования Солнечной системы.

Рельеф кратеров сглаженный, так как лёд постепенно оплывает в течение геологически значимых промежутков времени.

Тита?н (греч. ???????) — крупнейший спутник Сатурна, второй по величине спутник в Солнечной системе (после спутника Юпитера Ганимеда), является единственным, кроме Земли, телом в Солнечной системе для которого точно доказано существование жидкости на поверхности.

Титан стал первым известным спутником Сатурна — в 1655 году его обнаружил голландский астроном Христиан Гюйгенс.

Диаметр Титана — 5152 км., это на 50% больше, чем у Луны, при этом Титан на 80 % превосходит спутник Земли по массе. Титан также превосходит размерами планету Меркурий, хотя и уступает ему по массе. Сила тяжести на нём составляет приблизительно одну седьмую земной. Масса Титана составляет 95 % массы всех спутников Сатурна.

Поверхность Титана в основном состоит из водяного льда и скальных пород, геологически молодая, в основном ровная, за исключением небольшого количества горных образований и кратеров, а также нескольких криовулканов. Плотная атмосфера, окружающая Титан долгое время не позволяла увидеть поверхность спутника вплоть до прибытия аппарата Кассини-Гюйгенс в 2004 году.

Атмосфера преимущественно состоит из азота, также имеется небольшое количество метана и этана, которые образуют облака, являющиеся источником жидких и, возможно, твёрдых осадков. На поверхности имеются метан-этановые озёра и реки. Давление у поверхности примерно в 1,5 раза превышает давление земной атмосферы. Температура у поверхности — минус 170—180  C.

Несмотря на низкую температуру, Титан сопоставляется с Землёй на ранних стадиях развития, и нельзя исключать, что на спутнике возможно существование простейших форм жизни, в частности, в подземных водоёмах, где условия могут быть гораздо комфортнее, чем на поверхности.

Средняя плотность Титана составляет 1,88 г/см?, что является самой высокой плотностью среди спутников.

Орбита

Радиус орбиты Титана составляет 1 221 870 км (20,3 радиуса Сатурна) и таким образом он находится вне колец Сатурна, крайнее из которых (Е) находится в примерно в 750 000 км. Орбиты двух ближайших спутников проходят: в 242 000 км дальше от планеты (Гиперион) и в 695 000 км ближе к Сатурну (Рея). Орбиты Титана и Гипериона образуют орбитальный резонанс 3:4: Титан делает четыре оборота вокруг Сатурна, тогда как Гиперион только 3.

Полный оборот вокруг планеты Титан производит за 15 дней, 22 часа и 41 минуту со средней скоростью 5,57 км/с. Орбита спутника отлична от круговой и имеет эксцентриситет равный 0,0288. Плоскость орбиты отклонена от экватора Сатурна и плоскости колец на 0,348.

Как спутник Земли и другие спутники Сатурна Титан имеет синхронное вращение относительно планеты, это означает, что период оборота вокруг своей оси и вокруг Сатурна совпадают и спутник повёрнут к планете всегда одной и той же стороной. Вследствие этого на Титане есть точка поверхности, в которой Сатурн представляется висящим в зените, от меридиана, проходящего через эту точку, ведётся отсчёт координат.

Ось вращения Сатурна имеет наклонение относительно плоскости эклиптики на 26,73°, это обеспечивает смену времён года на планете и её спутниках, в южных и северных полушариях. Каждый сезон длится примерно 7,5 земных лет, так как Сатурн делает полный оборот вокруг Солнца практически за 30 лет. Таким образом, первое лето третьего тысячелетия в южном полушарии Титана закончилось в августе 2009 года.

Центр масс Сатурна и Титана находится на удалении всего 290 км от центра планеты вследствие её 4227-кратного превосходства по массе.

Размеры и масса

Титан имеет диаметр 5152 км и является вторым по размеру спутником в солнечной системе, после спутника Юпитера, Ганимеда.

Длительное время астрономы считали, что размер Титана составляет 5550 км в диаметре и, следовательно, больше чем у Ганимеда, но исследование, проведённое аппаратом Вояджер-1, показало наличие плотной и непрозрачной атмосферы, которая мешала точно определить размер объекта.

Диаметр Титана, а также его плотность и масса схожи со спутниками Юпитера — Ганимедом и Каллисто. Титан примерно на 50 % больше Луны, и на 80 % превосходит спутник Земли по массе. Также Титан превосходит размерами планету Меркурий, хотя и уступает ей по массе. Ускорение свободного падения составляет 1,352м/с?, это означает, что гравитация составляет примерно седьмую часть гравитации Земли (9,81 м/с?).

Титан является достаточно крупным небесным телом для поддержания высокой температуры внутреннего ядра, что делает его геологически активным.

Строение

Титан состоит примерно наполовину из водяного льда и наполовину — из скальных материалов. Такой состав схож с некоторыми другими крупными спутниками газовых планет: Ганимедом, Европой, Каллисто, Тритоном. Но Титан сильно отличается от них составом и структурой своей атмосферы.

«Гюйгенс» на Титане (рисунок).


Новая миссия в 2020-х годах

Исследование зондом Гюйгенс

Зонд «Гюйгенс» отделился от Кассини 25 декабря 2004 года, а опустился на поверхность 14 января 2005 года. «Гюйгенс» первый аппарат созданный человеком, находящийся на поверхности спутника планеты (за исключением аппаратов на Луне).

Спуск на парашютах сквозь атмосферу спутника занял у «Гюйгенса» 2 часа 27 минут 50 секунд. Столкновение аппарата с поверхностью Титана происходило на скорости 16 км/ч (или 4,4 м/с), при этом приборы испытали кратковременные перегрузки, в 15 раз превышающие ускорение свободного падения на Земле.

Во время спуска «Гюйгенс» отбирал пробы атмосферы. Скорость ветра при этом (на высоте от 9 до 16 км) составила приблизительно 26 км/ч. Бортовые приборы обнаружили плотную метановую дымку (ярусы облаков) на высоте 18—19 км, где атмосферное давление составляло приблизительно 50 килопаскалей (5,1?10? кгс/м?) или 380 миллиметров ртутного столба. Внешняя температура в начале спуска составляла ?202 °C, в то время как на поверхности Титана оказалась немного выше: ?179 °C.

Снимки, сделанные в ходе спуска, показали сложный рельеф со следами действия жидкости (руслами рек и резким контрастом между светлыми и тёмными участками — «береговой линией»). Однако тёмный участок, на который спустился «Гюйгенс», оказался твёрдым. На снимках, полученных с поверхности, видны камни округлой формы размером до 15 см, несущие следы воздействия жидкости (галька).

Место посадки аппарата 14 марта 2007 года было решено назвать в честь Юбера Кюрьена — одного из основателей европейского космического агентства.

Планируемые миссии

В рамках совместной программы НАСА и ЕКА по изучению Сатурна, Титана и Энцелада планируется отправить орбитальную станцию и также два зонда предназначенные непосредственно для изучения Титана. Один зонд представляет собой аэростат который будет плавать в атмосфере среди облаков. По замыслу разработчиков этот зонд должен будет по крайней мере один раз облететь кругом весь спутник примерно по 20° сев. ш. на высоте 10 км.

Второй зонд должен будет приводниться в полярном море углеводородов примерно на 79° сев. ш., аппарат будет спущен на парашюте, так же как и «Гюйгенс». Зонд станет первым плавучим аппаратом вне Земли. Срок его работы предположительно составит от 3 до 6 месяцев, включая 6 часов спуска через атмосферу.

Изначально запуск миссии планировался на 2020 год. Однако в феврале 2009 года было объявлено что НАСА и ЕКА придали миссии по исследованию системы Юпитера более приоритетное значение, и дата запуска была перенесена на более позднее время, примерно на 2020-е годы.

Гиперион (греч. ???????) — естественный спутник Сатурна, тёмный спутник неправильной формы (330x240x200 км). Радиус его орбиты 1,481 млн километров. Открыт в 1848 году и назван в честь титана Гипериона.

Считается, что продолжительность суток на Гиперионе не постоянна из-за того, что спутник обращается вокруг Сатурна по сильно вытянутой эллиптической орбите, а также обладает весьма несферической формой. Кроме того, Гиперион находится в орбитальном резонансе с Титаном: отношение периодов обращения этих спутников вокруг Сатурна равно 4:3. В результате продолжительность суток может различаться на десятки процентов в течение нескольких недель.

Поверхность спутника покрыта кратерами. Зазубренные очертания поверхности — это следы катастрофических столкновений. Небольшие различия цвета поверхности, по-видимому, отражают различия в составе. На дне большинства кратеров находится тёмное вещество, по-видимому осевшее на поверхность после соударений. Так же, на изображениях спутника есть яркие детали. Это свидетельствует о том, что в некоторых местах толщина темного вещества может быть всего несколько десятков метров. Плотность Гипериона настолько мала, что, вероятно, состоит на 60 % из обычного водяного льда с небольшой примесью камней и металлов, а основную часть его внутренностей (40 процентов от всего объёма или даже больше) составляют пустоты.

Япет (греч. ???????) является двадцать четвёртым из 61 известных спутников Сатурна и третьим по величине. Известен также как Сатурн VIII.

В греческой мифологии Япет был Титаном, сыном Урана, отцом Прометея и Атланта и предком человеческой расы.

Спутник был открыт Джованни Кассини в 1671 году.

Имея плотность только 1,083 г/см?, Япет должен состоять почти полностью из водяного льда.

Все спутники Сатурна кроме Япета и Фебы находятся почти в плоскости экватора Сатурна. Орбита Япета наклонена на 15,47°.

Двуликость

Япет был открыт 25 октября 1671 года астрономом Джованни Кассини. Наблюдая за ним, Кассини обнаружил, что Япет виден в телескоп только тогда, когда находится по одну, строго определенную, сторону от Сатурна. Это позволило ему сделать вывод, который подтвердился в дальнейшем — Япет имеет светлую и тёмную стороны и повернут к Сатурну всегда одной и той же стороной. Соответственно, одна сторона смотрит в направлении движения спутника по орбите, и именно она — чёрная, как копоть (альбедо 0,03—0,05). Противоположное ему, заднее полушарие (альбедо 0,5), блестит почти столь же ярко, как свежевыпавший снег, и соперничает с одним из самых ярких объектов в Солнечной системе — спутником Юпитера Европой. В довершение ко всему необходимо указать, что граница между темным и светлым полушариями необъяснимо четкая. Изображения, полученные космическими зондами, подтвердили, что на поверхности Япета имеется обширная область, покрытая темным материалом — так называемая Cassini Regio. Остается неясным, образовалось ли тёмное вещество вследствие процессов на самом Япете, или же попало извне.

Удалось установить, что химический состав вещества на поверхности спутника сильно различается — от водяного льда до органических материалов.

Одна из основных теорий образования двух различных видов поверхности Япета — самоподдерживающийся процесс испарения водяного пара с тёмной половины спутника и выпадение этого пара в качестве инея на светлой стороне спутника. По данным инфракрасных камер Кассини, температура тёмного полушария — около ?143  C. Такая температура обеспечивает возможность медленной сублимации водяного льда — прямого превращения его в пары воды, минующего жидкую стадию. Пары воды образуют очень разреженную атмосферу вокруг всего спутника. В светлом полушарии Япета температура меньше, и эти пары тонким слоем инея оседают на поверхности, делая её ещё более светлой.

Горное кольцо

В декабре 2004 года космический аппарат передал новые снимки Япета, на которых виден уникальный горный хребет, кольцом опоясывающий экватор планеты. Его высота достигает 13 км, ширина 20 км, протяженность — около 1300 км. Из-за этого хребта Япет напоминает грецкий орех или целлулоидный мячик, склеенный из двух одинаковых половинок.

Происхождение хребта — настоящая загадка. Учёные считают, что он мог появиться в результате сжатия пород или прорыва материала из глубин луны на её поверхность. В любом случае — это должен был быть очень необычный процесс, возможно, как-то связанный с неоднородной окраской Япета.

По одной из гипотез, хребет на Япете мог появиться в результате сжатия пород. Изначально период обращения Япета вокруг оси мог составлять менее десяти часов, а диаметр спутника в экваториальной области был примерно в полтора раза больше расстояния между его полюсами. Впоследствии скорость вращения Япета сильно уменьшилась, и он приобрёл более сферическую форму. В результате, площадь поверхности Япета сократилась, а «выдавленные» породы скопились вдоль экватора.

По другой теории, горное кольцо появилось при прохождении Япета через кольца Сатурна.

Кассини получил изображения участка хребта, проходящего по тёмной области. Также американский аппарат открыл очень необычный (высота 15 км, ширина 60 км) обрыв (сброс) на краю одного из кратеров Япета.

Феба (др. -греч. ?????) — женское имя.

  • Феба — титанида в древнегреческой мифологии, в честь которой назван спутник Сатурна — Феба
  • Феба — одно из имён Артемиды, внучки титаниды.

Фе?ба (Phoebe) — самый тёмный и далёкий (12,95 млн километров) спутник Сатурна, вращается вокруг планеты в об­ратном направлении. Диаметр этого почти шарообразного спутника — 1 220 км. Феба делает один оборот во­круг Сатурна за 1,5 года. Обратим вни­мание: у двух соседних планет — Са­турна и Юпитера — на внешних границах их спутниковых систем рас­полагаются обратные спутники, что указывает на сходство происхождения этих загадочных объектов. Открыта Феба в 1898 г. американским астроно­мом Уильямом Пикерингом.

Темная окраска спутника вначале навела учёных на мысль о том, что это астероид, состоящий из углерода. Химически астероиды очень примитивны. Но фотографии, полученные при помощи зонда «Кассини-Гюйгенс», показали, что спутник в глубинах кратеров значительно меняет окраску. И под его тёмной поверхностью, на глубине от 300 до 500 метров начинается лёд.

Подобную структуру имеют очень отдалённые от Солнца планеты, такие, например, как Плутон. В связи с этим предполагается, что Феба – это ледяная планета, захваченная Сатурном из пояса Койпера, находящегося за пределами Плутона. Именно этим и объясняется странность его орбиты и непохожесть на все остальные спутники Сатурна.

Феба вращается в обратном направлении по довольно вытянутой, наклонной орбите. Параметры спутника:

  • радиус (большая полуось) орбиты — 12,96 млн км.;
  • размеры — 230?220?210 км;
  • масса — 8,289?1018 кг;
  • плотность (по данным НАСА) — 1,6 г/см?.
  • альбедо — 0,06

Предположительно, Феба образовалась в поясе Койпера и была захвачена притяжением Сатурна (что позволяет объяснить обратное направление движения спутника по орбите).

В июне 2004 г. мимо спутника пролетел аппарат «Кассини». Как заметил один из руководителей миссии «Кассини» доктор Альфред Макэвен, «пейзажи Фебы сильно отличаются от снимков астероидов. Они скорее напоминают Тритон и другие объекты, которые сформировались более 4 миллиардов лет назад во внешних пределах Солнечной системы».

Феба является очень тёмным телом, но внутренность некоторых кратеров состоит из более светлого материала, предположительно льда.

Я?нус — спутник планеты Сатурн.

Считается, что Янус был открыт О. Дольфусом (фр. Audouin Dollfus) в 1966 году. В действительности, до сих пор точно неизвестно, наблюдал ли Дольфус Янус или это был Эпиметей. Эти два спутника движутся фактически по одной и той же орбите и иногда даже меняются местами. Так что Янус действительно оказался «двуликим».

Расстояние между орбитами спутников составляет лишь 50 км — существенно меньше их размеров. В 1997 году астрофизики Лора Бэтт и Пол Девриз из Университета Майами рассчитали траекторию движения уникальной пары спутников Сатурна. Эпиметей и Янус движутся по своим орбитам независимо друг от друга до тех пор, пока внутренний спутник не начинает нагонять внешний. При этом, под действием гравитационных сил Эпиметей выталкивается на более высокую орбиту, а Янус переходит на более близкую к Сатурну, то есть они меняются местами. Этот маневр осуществляется примерно раз в четыре года. По всей видимости, обе луны составляли в прошлом единое целое и на раннем этапе формирования системы Сатурна разделились на два спутника.

  • Размеры Януса: 194?190?154 км
  • Масса: 1,98?1018 кг
  • Плотность: 0,65 г/см? (меньше плотности воды)
  • Расстояние от центра Сатурна: 151 тыс. км (91 тыс. от верхней кромки облаков планеты)
  • Период обращения: 0,7 дня
  • Движется по орбите, близкой к круговой

Судя по низкой плотности, Янус представляет собой пористое тело, состоящее, главным образом, из льда.

Эпиметей (др. -греч. ?????????) — внутренний спутник спутниковой системы Сатурна также известный как Сатурн XI. Назван в честь персонажа греческой мифологии Эпиметея (супруг Пандоры в греческой мифологии).

В декабре 1966 французский астроном Одуэн Дольфус (Audouin Dollfus) наблюдал спутник Сатурна, который он назвал Янусом. В том же месяце (но на три дня позже) Ричард Уокер (Richard L. Walker) также наблюдал объект на той же орбите. В тот момент предполагалось, что это один и тот же спутник. Но двенадцатью годами позже, в октябре 1978, Стивен Ларсон (Stephen M. Larson) и Джон Фаунтин (John W. Fountain) открыли, что в действительности это два объекта, движущихся по очень близким орбитам. Это было подтверждено данными «Вояджера-1». Янус действительно оказался «двуликим».

Расстояние между орбитами спутников составляет лишь 50 км — существенно меньше их размеров. В 1997 году астрофизики Лора Бэтт и Пол Девриз из Университета Майами рассчитали траекторию движения уникальной пары спутников Сатурна. Эпиметей и Янус движутся по своим орбитам независимо друг от друга до тех пор, пока внутренний спутник не начинает нагонять внешний. При этом под действием гравитационных сил Эпиметей выталкивается на более высокую орбиту, а Янус переходит на более близкую к Сатурну, то есть они меняются местами. Этот манёвр осуществляется примерно раз в четыре года. По всей видимости, обе луны составляли в прошлом единое целое и на раннем этапе формирования системы Сатурна разделились на два спутника.

  • размеры Эпиметея — 138?110?110 км;
  • масса — 5,35?1017 кг;
  • плотность — 0,61 г/см? (ниже плотности воды);
  • расстояние от центра Сатурна — 151 тыс. км (91 тыс. от верхней кромки облаков планеты);
  • орбитальный период — 0,7 дня;
  • движется по орбите, близкой к круговой.

Судя по низкой плотности, Эпиметей представляет собой пористое тело, состоящее главным образом изо льда.

Сам Эпиметей имеет поперечник 116 километров, он немного меньше, чем его коорбитальная луна-компаньон Янус (181 километр), который находится почти на таком же расстоянии от Сатурна (радиус орбиты — 151 тысяча километров; разница в удалении от Сатурна составляет лишь 30-50 километров) и вращается с ним по общей орбите синхронно. В момент сближения (примерно раз в четыре года) спутники обмениваются импульсами и меняются местами: внутренний становится внешним и наоборот. Они повернуты к Сатурну всегда одной стороной, как Луна к Земле, следовательно, движутся тоже всегда одной стороной вперед — ведущей (все крупные спутники Сатурна кроме Фебы находятся в таком синхронном вращении). Длительность суток составляет 0,694 дня. Ученые предполагают, что эти два спутника имеют общего «родителя».

Поверхность Эпиметея имеет более синеватый оттенок в тех областях, где солнечный свет падает на нее под большими углами(фотометрические эффекты).

Имеющая красноватый оттенок особенность слева внизу — это кратер Поллукс (Pollux). А большой кратер, расположенный несколько ниже центра снимка — это Хилэреа (Hilairea), его диаметр составляет приблизительно 33 километра.

Елена (Helene) — естественный спутник Сатурна. Был открыт 1 марта 1980 с помощью Парижской обсерватории французскими астрономами Пьером Лаке и Жаном Лекашо. Первоначально спутник назывался S/1980 S 6. В 1988 спутнику присвоено имя Елена. Также используется имя Saturn XII.

Спутник является соорбитальным Дионе и располагается в точке Лагранжа L4 системы Сатурн-Диона, поэтому в своём движении спутник опережает Диону. Из-за этого Елену называют иногда как Диона B.

Один из относительно новых спутников, Елена, движется на 60 градусов впереди своего большего соседа по орбите — Дионы. По аналогии с Троянцами, астероидами двигающимися вокруг Солнца по орбите Юпитера, Елена отстает от Дионы на те же 60 градусов. Этот спутник также прозван Дионой Троянской, по началу же — просто Дионой В. Спутник невелик — 36 на 32 на 30 километров. Елена обнаружена на наземных фотографиях.

По материалам

ru.wikipedia.org

wnhome.org.ua

Tags:

Эта статья была опубликована: Пятница, мая 14, 2010 в 21:16 в категории Спутники. Вы можете читать любые ответы через RSS 2.0 feed. You can leave a response, or trackback from your own site.

Ваш комментарий

Имя (*)
email (*)
вебсайт
Комментарий
Перед отправкой формы:
Human test by Not Captcha