Зачем планетам кольца?

Предмет: Физика
Тип работы: Реферат
Язык: Русский
Дата добавления: 20.10.2019

 

 

 

 

 

  • Данный тип работы не является научным трудом, не является готовой выпускной квалификационной работой!
  • Данный тип работы представляет собой готовый результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала для самостоятельной подготовки учебной работы.

Если вам тяжело разобраться в данной теме напишите мне в whatsapp разберём вашу тему, согласуем сроки и я вам помогу!

 

По этой ссылке вы сможете найти много готовых рефератов по физике:

 

Много готовых рефератов по физике

 

Посмотрите похожие темы возможно они вам могут быть полезны:

 

До какой высоты может подняться древесный сок по стволу дерева?
Почему если приложить ухо к раковине, слышен шум моря?
Как измерить массу тела в космосе?
Почему мокрая рубашка темнее, чем сухая?


Введение:

Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун представляют группу планет Юпитера или группу планет-гигантов, хотя их большие диаметры не единственная особенность, которая отличает эти планеты от планет земной группы. Планеты-гиганты имеют низкую плотность, короткий период суточного вращения и, следовательно, значительное сжатие на полюсах; их видимые поверхности хорошо отражают или, другими словами, рассеивают солнечные лучи. 

Давно установлено, что атмосфера планет-гигантов состоит из метана, аммиака, водорода, гелия. Полосы поглощения метана и аммиака в спектрах больших планет видны в огромных количествах. Более того, с переходом Юпитера в Нептун метановые полосы постепенно усиливаются, а аммиачные полосы ослабевают. Основная часть атмосфер планет-гигантов заполнена густыми облаками, над которыми простирается довольно прозрачный газовый слой, где «плавают» мелкие частицы, возможно, кристаллы замороженного аммиака и метана. 

Вполне естественно, что среди планет-гигантов наиболее близкие к нам Юпитер и Сатурн лучше всего изучены.

Поскольку Уран и Нептун в настоящее время не привлекают большого внимания ученых, давайте более подробно остановимся на Юпитере и Сатурне. Кроме того, значительная часть вопросов, которые могут быть решены в связи с описанием Юпитера и Сатурна, также относится к Нептуну. 

Юпитер одна из самых удивительных планет Солнечной системы, и мы уделяем ему гораздо больше внимания, чем Сатурну. Необычным на этой планете является не ее полосатое тело с довольно быстрым движением темных полос и изменением их ширины, а также не огромное красное пятно, диаметр которого составляет около 60 тыс. Км, время от времени меняя свой цвет и яркость и, наконец, не его «доминирующее положение в планетарном семействе по размерам и массе». Необычайно то, что Юпитер, как показали радиоастрономические наблюдения, является источником не только тепловых, но и так называемых нетепловое радиоизлучение. В целом, для планет, характеризующихся тихими процессами, нетепловое радиоизлучение является совершенно неожиданным. 

Планеты гиганты

Тот факт, что Венера, Марс, Юпитер и Сатурн являются источниками теплового радиоизлучения, сейчас твердо установлен и не вызывает сомнений у ученых. Это радиоизлучение полностью совпадает с тепловым излучением планет и является «остатком», или, скорее, низкочастотным «хвостом» теплового спектра нагреваемого тела. Поскольку механизм теплового радиоизлучения хорошо известен, такие наблюдения позволяют измерять температуру планет. Тепловое радиоизлучение регистрируется с помощью радиотелескопов в сантиметровом диапазоне.

Даже первые наблюдения Юпитера на длине волны 3 см дали температуру радиоизлучения такую ​​же, как и радиометрические наблюдения в инфракрасных лучах. В среднем эта температура составляет около –150 ° С. Но бывает, что отклонения от этой средней температуры достигают 50–70, а иногда и 140 ° С, как, например, в апреле мае 1958 года. К сожалению, еще не было Можно выяснить, наблюдаются ли эти отклонения радиоизлучения на одной и той же волне, при вращении планеты. И дело здесь, очевидно, не в том, что угловой диаметр Юпитера составляет половину наилучшего разрешения крупнейших радиотелескопов, и поэтому невозможно наблюдать отдельные участки поверхности. Существующих наблюдений еще очень мало, чтобы ответить на эти вопросы. 

Что касается трудностей, связанных с низким разрешением радиотелескопов, то в отношении Юпитера можно попытаться их обойти. Нужно только надежно установить на основании наблюдений период аномального радиоизлучения, а затем сравнить его с периодом вращения отдельных зон Юпитера. Давайте помнить, что период составляет 9 часов. 50 минут период вращения его экваториальной зоны. Период для зон умеренных широт составляет 5 6 минут. больше (как правило, на поверхности Юпитера до 11 течений с разными периодами). 

Таким образом, дальнейшие наблюдения могут привести нас к конечному результату. Вопрос о связи между аномальным радиоизлучением Юпитера и периодом его вращения имеет немаловажное значение. Если, например, окажется, что источник этого излучения не связан с поверхностью Юпитера, тогда возникнет необходимость в более тщательных поисках его связи с солнечной активностью. 

Не так давно Рахакришнан и Робертс, сотрудники Калифорнийского технологического института, наблюдали радиоизлучение Юпитера на дециметровых волнах (31 см). Они использовали интерферометр с двумя параболическими зеркалами. Это позволило им разделить угловые размеры источника, представляющего собой кольцо в плоскости экватора Юпитера диаметром около трех диаметров планеты. Температура Юпитера, которая была определена на дециметровых волнах, оказалась слишком высокой, чтобы считаться тепловой в качестве источника этого радиоизлучения. Очевидно, что здесь мы имеем дело с излучением, исходящим от заряженных частиц, захваченных магнитным полем Юпитера, а также сосредоточенных вблизи планеты из-за значительного гравитационного поля. 

Таким образом, радиоастрономические наблюдения стали мощным способом изучения физических условий в атмосфере Юпитера.

Мы кратко говорили о двух типах радиоизлучения Юпитера. Это, во-первых, в основном тепловое радиоизлучение атмосферы, которое наблюдается на сантиметровых волнах. Во-вторых, радиоизлучение на дециметровых волнах, которое, по всей вероятности, имеет нетепловой характер. 

Остановимся кратко на третьем типе радиоизлучения Юпитера, которое, как упоминалось выше, необычно для планет. Этот тип радиоизлучения также имеет нетепловую природу и регистрируется на радиоволнах длиной в несколько десятков метров. 

Ученые знают об интенсивных шумовых бурях и взрывах «потревоженного» Солнца. Другим известным источником такого радиоизлучения является так называемая Крабовидная туманность. Согласно концепции физических условий в атмосферах и на поверхностях планет, существовавшей до 1955 года, никто не надеялся, что хотя бы одна из планет сможет «дышать» по образцу объектов разной природы Солнца или Крабовидная туманность. Поэтому неудивительно, что когда наблюдатели Крабовидной туманности обнаружили в 1955 году дискретный источник радиоизлучения переменной интенсивности, они не сразу посмели приписать его Юпитеру. Но никакого другого объекта в этом направлении обнаружено не было, поэтому Юпитер в конечном итоге обвиняли в довольно значительном радиоизлучении. 

Характерной особенностью излучения Юпитера является то, что радиовсплески не длятся долго (0,5 1,5 секунды). Поэтому при поиске механизма радиоволн в этом случае следует исходить из предположения либо о дискретной природе источника (аналогично разрядам), либо о достаточно узкой направленности излучения, если источник действует непрерывно. Одна из возможных причин возникновения радиовсплесков Юпитера была объяснена гипотезой о том, что в атмосфере планеты возникают электрические разряды, напоминающие молнии. Но позже выяснилось, что для формирования таких интенсивных радиовсплесков Юпитера мощность разрядов должна быть почти в миллиард раз больше, чем на Земле. Это означает, что если радиоизлучение от Юпитера возникает из-за электрических разрядов, то последние должны иметь совершенно иную природу, чем те, которые возникают во время грозы на Земле. Среди других гипотез заслуживает внимания предположение, что Юпитер окружен ионосферой. В этом случае ударные волны могут быть источником возбуждения ионизированного газа с частотами 1 25 МГц. Для того чтобы такая модель соответствовала периодическим кратковременным радиовсплескам, необходимо сделать предположение, что радиоизлучение выходит в мировое пространство в пределах границ конуса, вершина которого совпадает с положением источника, и угол в вершине составляет около 40 °. Также возможно, что ударные волны вызваны процессами, происходящими на поверхности планеты, или, более конкретно, что здесь мы имеем дело с проявлением вулканической активности. В связи с этим необходимо пересмотреть модель внутреннего строения планет-гигантов. Что касается окончательного выяснения механизма возникновения низкочастотного радиоизлучения Юпитера, то ответ на этот вопрос следует отнести к будущему. Теперь можно только сказать, что источники этого излучения, основанные на наблюдениях в течение восьми лет, не изменили свою позицию на Юпитере. Поэтому можно подумать, что они связаны с поверхностью планеты. 

Таким образом, радионаблюдения Юпитера в последнее время стали одним из самых эффективных методов изучения этой планеты. И хотя, как это часто бывает в начале нового этапа исследований, интерпретация результатов радионаблюдений Юпитера сопряжена с большими трудностями, общее мнение о нем как о холодной и «спокойной» планете довольно резко изменилось. 

Наблюдения показывают, что на видимой поверхности Юпитера есть много пятен, различающихся по форме, размеру, яркости и даже цвету. Расположение и внешний вид этих пятен меняются довольно быстро, и не только из-за быстрого ежедневного вращения планеты. Есть несколько причин для этих изменений. Во-первых, это интенсивная циркуляция атмосферы, подобная той, которая происходит в атмосфере Земли из-за наличия различных линейных скоростей вращения отдельных слоев воздуха; во-вторых, неравномерный нагрев солнечными лучами частей планеты, расположенных на разных широтах. Внутреннее тепло, источником которого является радиоактивный распад элементов, также может играть важную роль. 

Если вы фотографируете Юпитер в течение длительного времени (скажем, в течение нескольких лет) в моменты наиболее благоприятных атмосферных условий, то вы можете заметить изменения, происходящие на Юпитере, точнее, в его атмосфере. Астрономы из разных стран сейчас уделяют большое внимание наблюдениям за этими изменениями (с целью их объяснения). Греческий астроном Фокас, сравнивая карты Юпитера, созданные в разные периоды (иногда с интервалом в десятки лет), пришел к выводу, что изменения в атмосфере Юпитера связаны с процессами, происходящими на Солнце. 

Нет сомнений, что темные пятна Юпитера принадлежат плотному слою твердых облаков, которые окружают планету. Над этим слоем находится довольно разреженная газовая оболочка. 

Атмосферное давление, создаваемое газовой частью атмосферы Юпитера на уровне облаков, вероятно, не превышает 20 30 мм. ртутный столб По крайней мере, газовая оболочка при наблюдении Юпитера через синий светофильтр слегка уменьшает контраст между темными пятнами и ярким окружением. Следовательно, в целом газовый слой атмосферы Юпитера достаточно прозрачен. Об этом также свидетельствуют фотометрические измерения распределения яркости по диаметру Юпитера. Оказалось, что уменьшение яркости к краю изображения планеты почти одинаково как в голубых, так и в красных лучах. Следует отметить, что, конечно, на Юпитере нет четкой границы между слоями облаков и газа, и поэтому приведенное выше значение давления на уровне облаков следует считать приблизительным. 

Химический состав атмосферы Юпитера, как и других планет, начал изучаться в начале XX века. Спектр Юпитера имеет большое количество интенсивных полос, расположенных как в видимой, так и в инфракрасной областях. В 1932 году почти каждая из этих полос была идентифицирована с метаном или аммиаком. 

Американские астрономы Данхэм, Адель и Слайфер провели специальные лабораторные исследования и обнаружили, что количество аммиака в атмосфере Юпитера эквивалентно 8-метровому слою при давлении 1 атм., в то время как количество метана составляет 45 м при давлении 45 атм.

Основным компонентом атмосферы Юпитера, вероятно, является водород. Недавно это предположение было подтверждено наблюдениями. 

Сатурн, несомненно, самая красивая планета в Солнечной системе. Почти всегда в поле зрения телескопа наблюдатель видит эту планету в окружении кольца, которое при ближайшем рассмотрении представляет собой систему из трех колец. Правда, эти кольца отделены друг от друга малоконтрастными интервалами, поэтому не всегда можно увидеть все три кольца. Если вы наблюдаете Сатурн в лучших атмосферных условиях (с незначительным турбулентным дрожанием изображения и т. д.) и с увеличением в 700-800 раз, то даже на каждом из трех колец едва заметны тонкие концентрические полосы, напоминающие промежутки между кольца. Самым легким и широким является среднее кольцо, а самым слабым по яркости является внутреннее кольцо. Внешний диаметр кольцевой системы почти в 2,4 раза больше, а внутренний диаметр в 1,7 раза больше диаметра планеты. 

В последнее время наиболее серьезное исследование колец Сатурна в нашей стране было проведено московским астрономом М.С.Бобровым. Используя данные наблюдений об изменении яркости колец в зависимости от их расположения относительно Земли и Солнца или от так называемого фазового угла, он определил размер частиц, из которых состоят кольца. 

Оказалось, что частицы, из которых состоят кольца, достигают нескольких сантиметров и даже метров в поперечнике. По расчетам М.С. Боброва толщина колец Сатурна не превышает 10–20 км. 

Как и у Юпитера, у Сатурна темные полосы идут параллельно экватору. Как и у Юпитера, Сатурн имеет разные скорости вращения для зон с разными широтами. Правда, полосы на диске Сатурна более устойчивы, а количество деталей меньше, чем у Юпитера. 

Отличие гигантов от земли

Меркурий, Венера, Земля и Марс отличаются от планет-гигантов меньшими размерами, меньшей массой, более высокой плотностью, более медленным вращением, гораздо более разреженными атмосферами (на Меркурии практически нет атмосферы, поэтому ее дневное полушарие очень горячее; все планеты-гиганты окружены мощными протяженными атмосферами), небольшим количеством спутников или их отсутствием.

Поскольку планеты-гиганты находятся далеко от Солнца, их температура (по крайней мере, над облаками) очень низкая: на Юпитере 145 С, на Сатурне 180 С, на Уране и Нептуне еще ниже. А температура планет земной группы значительно выше (на Венере до плюс 500 С). Низкая средняя плотность планет-гигантов может быть объяснена тем фактом, что она получается путем деления массы на кажущийся объем, а мы оцениваем объем по непрозрачному слою обширной атмосферы. Низкая плотность и обилие водорода отличают планеты-гиганты от других планет. 

Юпитер

Юпитер вторая самая яркая планета в Солнечной системе после Венеры. Но если Венеру можно увидеть только утром или вечером, то Юпитер иногда сверкает всю ночь. Из-за медленного, величественного движения этой планеты древние греки дали ей имя своего верховного бога Зевса; в римском пантеоне это был Юпитер. 

Юпитер дважды играл важную роль в истории астрономии. Он стал первой планетой, на которой были обнаружены спутники. В 1610 году Галилей, направив телескоп на Юпитер, заметил четыре звезды рядом с планетой, невидимые невооруженным глазом. На следующий день они изменили свое положение как по отношению к Юпитеру, так и по отношению друг к другу. Наблюдая за этими звездами, Галилей пришел к выводу, что он наблюдал за спутниками Юпитера, которые сформировались вокруг него как центральная звезда. Это была уменьшенная модель солнечной системы. Быстрое и легко видимое движение галилеевых спутников Юпитера Ио, Европы, Ганимеда и Каллисто делает их удобными «небесными часами», и моряки уже давно используют их для определения положения корабля в открытом море. 

В другом случае Юпитер и его спутники помогли разгадать одну из древнейших загадок: движется ли свет мгновенно или скорость его конечна? Регулярно наблюдая затмения спутников Юпитера и сравнивая эти данные с результатами предварительных расчетов, датский астроном Оле Рёмер обнаружил в 1675 году, что наблюдения и расчеты расходятся, если Юпитер и Земля находятся по разные стороны от Солнца. В этом случае затмения спутников задерживаются примерно на 1000 с. Ремер пришел к правильному выводу, что 1000 с. это как раз то, что нужно свету, чтобы пересечь орбиту Земли в диаметре. Поскольку диаметр орбиты Земли составляет 300 миллионов километров, скорость света близка к 300000 км / с. 

Юпитер это гигантская планета, которая содержит более 2/3 всей нашей планетной системы. Масса Юпитера составляет 318 Земли. Его объем в 1300 раз превышает объем Земли. Средняя плотность Юпитера составляет 1330 кг / м3, что сопоставимо с плотностью воды и в четыре раза меньше плотности Земли. Видимая поверхность планеты в 120 раз больше площади Земли. Юпитер представляет собой гигантский водородный шар, практически идентичный солнечному химическому составу. Но температура на Юпитере ужасно низкая: -140 ° С. 

Юпитер вращается быстро (период вращения 9 часов 55 минут 29 секунд). Благодаря действию центробежных сил планета заметно уплощена, и ее полярный радиус стал на 4400 км меньше экваториального, равного 71 400 км. Магнитное поле Юпитера в 12 раз сильнее земного. 

Пять американских космических кораблей посетили Юпитер: в 1973 году «Пионер-10», в 1974 году «Пионер-11». В марте и июле 1979 года его посетили более крупные и «умные» машины Вояджер-1 и -2. В декабре 1995 года к нему прилетела межпланетная станция Галилео, которая стала первым искусственным спутником Юпитера и сбросила зонд в его атмосферу ... 

Атмосфера Юпитера это огромная бушующая часть планеты, состоящая из водорода и гелия. Механизм, который управляет общей циркуляцией на Юпитере, такой же, как на Земле: разница в количестве тепла, получаемого от Солнца на полюсах и экваторе, вызывает гидродинамические потоки, которые отклоняются в зональном направлении силой Кориолиса. С вращением, столь же быстрым как Юпитер, линии тока почти параллельны экватору. Картина усложняется конвективными движениями, которые более интенсивны на границах между гидродинамическими потоками с разными скоростями. Конвективные движения переносят красящее вещество, присутствие которого объясняет слегка красноватый цвет Юпитера. В области темных полос конвективные движения наиболее сильны, что объясняет их более интенсивный цвет. 

Зачем планетам кольца?

Как и в атмосфере Земли, циклоны могут образовываться на Юпитере. Оценки показывают, что крупные циклоны, если они образуются в атмосфере Юпитера, могут быть очень стабильными (время жизни до 100 тысяч лет). Большое Красное Пятно, вероятно, является примером такого циклона. Снимки Юпитера, полученные с помощью оборудования, установленного на американских космических кораблях Pioneer-10 и Pioneer-11, показали, что красное пятно не единственное образование этого типа: есть несколько устойчивых красных пятен меньшего размера. 

Спектроскопические наблюдения установили присутствие молекулярного водорода, гелия, метана, аммиака, этана, ацетилена и водяного пара в атмосфере Юпитера. По-видимому, элементный состав атмосферы (и всей планеты в целом) не отличается от солнечного (90% водорода, 9% гелия, 1% более тяжелых элементов). 

Общее давление на верхней границе облачного слоя составляет около 1 атм. Облачный слой имеет сложную структуру. Верхний ярус состоит из кристаллов аммиака, ниже, должны быть расположены облака кристаллов льда и капли воды. 

Яркость инфракрасного излучения Юпитера, измеренная в диапазоне 8-14 микрон, составляет 128-130 К в центре диска. Если мы рассмотрим температурные разрезы вдоль центрального меридиана и экватора, то увидим, что температура, измеренная на краю диска, ниже, чем в центре. Это можно объяснить следующим образом. На крае диска, линия визирования скошена, а эффективный уровень эмиссии (т.е., уровень , при котором оптическая толщина  является = 1 достигается ) расположен в атмосфере на большую высоту , чем в центре диск. Если температура в атмосфере падает с увеличением высоты, то яркость и температура на краю будут немного меньше. Слой аммиака толщиной в несколько сантиметров (при нормальном давлении) уже практически непрозрачен для инфракрасного излучения в диапазоне 8-14 мкм. Из этого следует, что инфракрасная яркость Юпитера относится к достаточно высоким слоям его атмосферы. Распределение интенсивности в полосах СН показывает, что температура облаков значительно выше (160 170К). При температуре ниже 170 К аммиак (если его количество соответствует спектроскопическим наблюдениям) должен конденсироваться; поэтому предполагается, что облачный покров Юпитера хотя бы частично состоит из аммиака. Метан конденсируется при более низких температурах и не может участвовать в образовании облаков на Юпитере. 

Температура блеска 130 К заметно выше равновесной температуры, то есть такой, которую должно иметь тело, если оно светится только из-за переизлучения солнечного излучения. Расчеты с учетом измерения отражательной способности планеты приводят к равновесной температуре около 100К. Важно, чтобы яркость около 130K была получена не только в узком диапазоне 8-14мк, но и далеко за его пределами. Таким образом, полное излучение Юпитера в 2,9 раза больше энергии, получаемой от Солнца, и большая часть энергии, которую он излучает, происходит из-за внутреннего источника тепла. В этом смысле Юпитер ближе к звездам, чем к планетам земной группы. Однако источником внутренней энергии Юпитера являются, конечно же, не ядерные реакции. По-видимому, запас энергии, накопленный во время гравитационного сжатия планеты, излучается (при образовании планеты из протопланетной туманности, гравитационной энергией, когда гравитационная энергия пыли и газа, образующая планету, должна превратиться в кинетическую, а затем в тепло). 

Наличие большого потока внутреннего тепла означает, что температура растет довольно быстро с глубиной. Согласно наиболее вероятным теоретическим моделям, он достигает 400К на глубине 100 км ниже уровня верхней границы облаков, а на глубине 500 км около 1200К. А расчеты внутренней структуры показывают, что атмосфера Юпитера очень глубокая 10 000 км, но следует отметить, что основная масса планеты (ниже этой границы) находится в жидком состоянии. В этом случае водород находится в вырожденном состоянии, то же самое, в металлическом состоянии (электроны оторваны от протонов). В то же время в самой атмосфере водород и гелий, строго говоря, находятся в сверхкритическом состоянии: плотность в нижних слоях достигает 0,6-0,7 г / см³, а свойства больше похожи на жидкость, чем на газ. В самом центре планеты (согласно расчетам на глубине 30 000 км) может находиться сплошное ядро ​​из тяжелых элементов, образующееся в результате адгезии металлических частиц и горных пород. 

Кольцо юпитера

Юпитер преподносит много сюрпризов: он генерирует мощные полярные сияния, сильный радиопомех, рядом с ним межпланетные космические корабли наблюдают пылевые бури потоки мелких твердых частиц, выбрасываемых в результате электромагнитных процессов в магнитосфере Юпитера. Мелкие частицы, которые получают электрический заряд при облучении солнечным ветром, имеют очень интересную динамику: будучи промежуточным случаем между макро и микрообъектами, они примерно одинаково реагируют как на гравитационные, так и на электромагнитные поля. 

Именно из таких мелких каменных частиц в основном состоит кольцо Юпитера, обнаруженное в марте 1979 г. (косвенное открытие кольца в 1974 г. по данным Пионера осталось нераспознанным). Его основная часть имеет радиус 123-129 тыс. Км. Это плоское кольцо имеет толщину около 30 км и очень разреженное оно отражает лишь несколько тысячных процентов падающего света.

Более слабые пылевые структуры простираются от основного кольца до поверхности Юпитера и образуют толстый ореол над кольцом, простирающийся до ближайших спутников. Почти невозможно увидеть кольцо Юпитера с Земли: оно очень тонкое и постоянно поворачивается к наблюдателю своим краем из-за небольшого наклона оси вращения Юпитера к плоскости его орбиты. 

Юпитер имеет 16 лун. Два из них Ио и Европа имеют размер нашей луны, а два других Ганимед и Каллисто превзошли ее в диаметре примерно в полтора раза. Каллисто по размеру равен Меркурию, и Ганимед его обогнал. Правда, они дальше от своей планеты, чем Луна от Земли. Только Ио виден в небе Юпитера как ярко-красноватый диск (или полумесяц) лунных измерений, Европа, Ганимед и Каллисто выглядят в несколько раз меньше Луны. 

Владения Юпитера довольно обширны: восемь внешних спутников настолько далеки от него, что их нельзя было наблюдать с самой планеты невооруженным глазом. Происхождение спутников является загадочным: половина из них движется вокруг Юпитера в противоположном направлении (по сравнению с вращением других 12 спутников и направлением ежедневного вращения самой планеты). Внешняя луна Юпитера находится в 200 раз дальше, чем его ближайшая. Например, если вы приземлитесь на один из ближайших спутников, оранжевый диск планеты займет половину неба. А с орбиты самого дальнего спутника диск гигантского Юпитера будет выглядеть почти вдвое меньше луны. 

Лун Юпитера самые интересные миры, каждый со своим лицом и историей, которые были открыты нам только в космической эре.

Это ближайший к Юпитеру галилеевский спутник, он расположен в 422 тыс. Км от центра планеты, то есть чуть дальше Луны от Земли. Из-за огромной массы Юпитера орбитальный период Ио намного короче лунного месяца и составляет всего 42,5 часа. Для наблюдателя через телескоп это самый беспокойный спутник: почти каждый день Ио виден на новом месте, проходящем с одной стороны Юпитера на другую. 

Ио по массе и радиусу (1815 км) похож на Луну. Самая сенсационная особенность Ио в том, что он вулканически активен! На его желто-оранжевой поверхности Вояджеры обнаружили 12 действующих вулканов, извергающих султанов высотой до 300 км. Основным выпускаемым газом является диоксид серы, который затем замерзает на поверхности в виде белого твердого вещества. Доминирующий оранжевый цвет обусловлен соединениями серы. Вулканически активные области Ио нагревают до 300 ° С. 

Газовый фонтан высотой 300 км постоянно поднимается над планетой. Мощный подземный грохот сотрясает землю, камни вылетают из вентиляционного канала вулкана с огромной скоростью (до 1 км / с) и после свободного атмосферного падения с большой высоты врезаются в поверхность во многих сотнях километров от вулкана. , Из некоторых вулканических кальдер (так называемые котловые впадины, образовавшиеся в результате обрушения вершины вулкана) расплавленная черная сера выплескивается и распространяется в горячих реках. Фотографии Voyager показывают черные озера и даже целые моря расплавленной серы. 

Самое большое море лавы около вулкана Локи имеет 20 км в поперечнике. В центре треснутый оранжевый островок твердой серы. Черное море Ио колеблется на оранжевых берегах, а большая часть Юпитера нависает над ними в небе.

Вулканическая активность Ио обусловлена ​​гравитационным воздействием на нее других тел системы Юпитера. Прежде всего, сама гигантская планета с ее мощной гравитацией создала два приливных горба на поверхности спутника, которые замедлили вращение Ио, так что она всегда обращена к Юпитеру с одной стороны как Луна к Земле. Орбита Ио не является точным кругом; горбы слегка перемещаются по его поверхности, что приводит к прогреву внутренних слоев планеты. В еще большей степени этот эффект вызван приливными эффектами других массивных спутников Юпитера, прежде всего Европы, которая ближе всего к Ио. Постоянный нагрев интерьера привел к тому, что Ио является самым вулканически активным телом в Солнечной системе. 

В отличие от наземных вулканов, в которых мощные извержения являются эпизодическими, вулканы на Ио работают почти без остановки, хотя их активность может измениться. вулканы и гейзеры выбрасывают некоторые вещества даже в космос. Поэтому плазменный поток ионизированных атомов кислорода и серы и нейтральные облака атома натрия и калия простираются вдоль орбиты Ио. 

Воздействие кратеров на Ио отсутствует из-за интенсивной вулканической обработки поверхности. На нем каменные массивы высотой до 9 км. Плотность Ио достаточно высока 3000 кг / м3. Под частично расплавленной оболочкой силикатов в центре спутника находится ядро ​​с высоким содержанием железа и его соединений. 

Европа имеет радиус чуть меньше радиуса Ио 1569 км. Из галилеевых спутников Европа имеет самую легкую поверхность с явными признаками водяного льда. Существует предположение, что под ледяной коркой находится водный океан, а под ним твердое силикатное ядро. Плотность Европы очень высокая 3500 кг / м3. Этот спутник находится в 671 000 км от Юпитера. 

Геологическая история Европы не имеет ничего общего с историей соседних спутников. Европа одно из самых гладких тел Солнечной системы: здесь нет холмов высотой более ста метров. Вся ледяная поверхность спутника покрыта сетью полос огромной длины. Тысячи километров темных полос это следы глобальной системы переломов по всей Европе. Существование этих трещин объясняется тем, что поверхность льда достаточно подвижна и неоднократно отщеплялась от внутренних напряжений и масштабных тектонических процессов. 

Из-за того, что поверхность молодая (всего 100 миллионов лет), почти нет ударных кратеров, появившихся в больших количествах 4,5 миллиарда лет назад. Ученые обнаружили в Европе всего пять кратеров диаметром 10-30 км. 

Ганимед является крупнейшим планетарным спутником в Солнечной системе, с радиусом 2631 км. Плотность низкая по сравнению с Io и Европой, всего 1930 кг / м3. Расстояние от Юпитера составляет 1,07 млн. Км. Всю поверхность Ганимеда можно разделить на две группы: первая, занимающая 60% территории, представляет собой странную полосу льда, образовавшуюся в результате активных геологических процессов 3,5 миллиарда лет назад; вторая, занимающая оставшиеся 40%, представляет собой древнюю толстую ледяную корку, покрытую многочисленными метеоритными кратерами, следует также отметить, что эта кора была частично разрушена и обновлена ​​теми же процессами, что и упомянутые выше. 

С точки зрения космического геолога, Ганимед является самым привлекательным телом среди спутников Юпитера. Он имеет смешанный силикатно-ледяной состав: мантия из водяного льда и скалистое ядро. Его плотность составляет 1930 кг / м ^ 3. При низких температурах и высоких внутренних давлениях водяной лед может существовать в нескольких модификациях с различными типами кристаллической решетки. Богатая геология Ганимеда во многом определяется сложными переходами между этими типами льда. Поверхность спутника покрыта слоем рыхлой каменно-ледяной пыли толщиной от нескольких метров до нескольких десятков метров. 

Это второй по величине спутник в системе Юпитера, с радиусом 2400 км. Среди галилеевых спутников Каллисто самый дальний: расстояние от Юпитера составляет 1,88 млн. Км, период обращения 16,7 дней. Плотность силикатно-ледяной каллисто низкая 1830 кг / м3. Поверхность Каллисто до предела насыщена метеоритными кратерами. Темный цвет Каллисто является результатом силикатных и других примесей. Каллисто самое ячеистое тело в солнечной системе, которое когда-либо было известно. Огромное воздействие метеорита вызвало образование гигантской структуры, окруженной кольцевыми волнами, Вальхалла. В его центре находится кратер диаметром 350 км, а в радиусе 2000 км от него концентрические круги горных цепей. 

У Юпитера есть несколько маленьких спутников на орбите Ио. Три из них Метис, Адрастея и Теба были обнаружены межпланетными станциями, и о них мало что известно. Метис и Атрастея (их диаметры 40 и 20 км соответственно) движутся вдоль края главного кольца Юпитера, на одной орбите с радиусом 128000 км. Эти самые быстрые спутники вращаются вокруг гигантского Юпитера за 7 часов со скоростью более 100 000 км/ч. 

Более удаленный спутник Теба находится на полпути между Ио и Юпитером на расстоянии 222 тыс. км от планеты; его диаметр около 100 км. 

Самый большой внутренний спутник Амальтерея имеет неправильную форму (размеры 270 * 165 * 150 км) и покрыт кратерами; состоит из темно-красных тугоплавких пород. Амальтелия была открыта американским астрономом Эдвардом Бернардом в 1892 году и стала пятым обнаруженным спутником Юпитера. Он вращается на орбите с радиусом 181 тыс. км. 

Внутренние спутники Юпитера и его четыре главных спутника расположены вблизи плоскости экватора планеты почти по круговым орбитам. На орбитах этих восьми спутников эксцентриситеты и наклоны настолько малы, что ни один из них не отклоняется от «идеального» кругового пути более чем на один градус. Такие спутники называются регулярными. 

Заключение

Наиболее хорошо развитые кольца вокруг Сатурна, они были обнаружены Галилеем и Гюйгенсом в начале 17 века. Размер колец Сатурна составляет около 60000 км, а толщина - не более 20 метров. Кольца Урана и Нептуна были обнаружены наземными наблюдениями; Кольцо Юпитера, расположенное почти в плоскости его экватора, слишком тонкое, чтобы его можно было наблюдать с Земли; это было сфотографировано самолетом Пионер-10.

Максвелл также установил, что кольца не могут быть сплошными. Они состоят из независимо перемещающихся отдельных обломков, в основном водяного льда. Кольца состоят из мелких частиц размером от миллиметра до 10-25 метров. Скорости частиц выровнены с высокой точностью, а их столкновения происходят с относительной скоростью в несколько миллиметров в секунду. Частицы представляют собой комки рыхлого снега. Они постоянно ломаются и воссоединяются в отдельные рыхлые комочки.

Кольца - это остатки протопланетного облака, из которого образовались планеты и их спутники. Вблизи массивных планет образование массивных спутников оказалось невозможным и возникли кольца. Однако из некоторых материалов колец образовались небольшие спутники, которые движутся внутри системы колец. Именно гравитационное воздействие спутников, движущихся внутри колец и движущихся за их пределами, обеспечивает распад колец на тонкие кольца и стабильность всей системы.

Однако два явления еще не объяснены. Во-первых, на кольцах Сатурна видны тонкие «спицы» - поперечные полосы; это, кажется, действие электростатических сил, хотя точный механизм неизвестен. Во-вторых, в кольцах Сатурна и Урана наблюдается переплетение колец. Это явление пока не получило удовлетворительного объяснения.