Специфика космологических объектов

 Спутники  Юпитера

 К началу третьего тысячелетия у Юпитера  известно 28 спутников. Четыре из них  отличаются большими размерами и  массой. Они движутся почти по круговым орбитам в плоскости экватора планеты. 20 внешних спутников настолько  далеки от планеты, что невидимы с  ее поверхности невооруженным глазом, а Юпитер в небе самого дальнего из них выглядит меньше Луны. Ряд  малых спутников движутся по почти  одинаковым орбитам. Все они - остатки  более крупных спутников Юпитера, разрушенных его тяготением. Внешние  же спутники Юпитера вполне могли  быть захвачены гравитационным полем  планеты: все они обращаются вокруг Юпитера в обратную сторону.

 Спутник Юпитера ИО

 Орбита = 422 000 км от Юпитера  
Диаметр = 3630 км  
Масса = 8.93*1022 кг

 Ио - третий по величине и ближайший  спутник Юпитера. Ио немного больше, чем Луна В отличие от большинства спутников во внешней солнечной системе Ио и Европа подобны по составу планетам земной группы, прежде всего наличием силикатных горных пород. Ио имеет железное ядро радиусом 900 км. Поверхность Ио радикально отличается от поверхности любого другого тела Солнечной системы. На Ио найдено очень мало кратеров, следовательно, его поверхность очень молода. Материал, прорывающийся из вулканов Ио, является некоторой разновидностью серы или двуокиси серы. Вулканические извержения быстро изменяются. Энергию для всей этой активности Ио, возможно, получает благодаря приливным взаимодействиям с Европой, Ганимедом и Юпитером. Ио пересекает линии магнитного поля Юпитера, генерируя электрический ток. Ио может иметь собственное магнитное поле, как Ганимед. На Ио очень разряженная атмосфера, состоящая из двуокиси серы и некоторых других газов. В отличие от других спутников Юпитера, на Ио очень мало или вообще нет воды. Ио имеет твердое металлическое ядро, окруженное каменной мантией, как у Земли. Форма Ио под влиянием Юпитера сильно искажается. Ио постоянно имеет овальную форму из-за вращения и приливного влияния Юпитера.

 Спутник Юпитера Европа

 Орбита = 670 900 км от Юпитера  
Диаметр = 3138 км  
Масса = 4.80*1022 кг

 Европа  и Ио подобны по составу планетам земной группы: они также главным  образом состоят из силикатной горной породы. В отличие от Ио Европа сверху покрыта тонким слоем льда. Внутри Европа состоит из слоев с малым  металлическим ядром в центре. Поверхность Европы нисколько не похожа на что-либо во внутренней Солнечной  системе. Она чрезвычайно гладкая: было замечено лишь несколько особенностей рельефа высотой немногим более  чем несколько сотен метров. На Европе очень немного кратеров, и  только три кратера имеют диаметр  больше 5 км. Под поверхностью льда Европы находится уровень жидкой воды глубиной целых 50 км. Большая часть поверхности Европы пересечена рядами темных полосок. Европа имеет очень незначительную атмосферу, состоящую из кислорода. Поверхность Европы представляет большой интерес, так как под ледяной коркой может находиться океан жидкой воды, создающей условия, подходящие для жизни. Малое количество кратеров, найденных на Европе, свидетельствует о том, что ее поверхность очень молода с геологической точки зрения.

 Спутник Юпитера Ганимед

 Орбита = 1 070 000 км от Юпитера  
Диаметр = 5262 км  
Масса = 1.48*1023 кг

 Ганимед является седьмым и самым большим  спутником Юпитера. Ганимед - самый  большой спутник в Солнечной  системе и своими размерами превосходит  еще и две планеты - Меркурий и  Плутон. Его диаметр больше диаметра Меркурия, но его масса составляет только приблизительно половину массы  Меркурия. Ганимед намного больше, чем Плутон. Ганимед разделяется  на три структурных уровня: малое  ядро из расплавленного железа или  железа и серы, окруженное скалистой  силикатной мантией с ледяной  оболочкой на поверхности. Поверхность Ганимеда представляет собой в основном два типа местности: очень старые, с большим количеством кратеров, темные области, и несколько более молодые, более светлые, области с протяженным рядами канав и горных кряжей. В разряженной атмосфере Ганимеда содержится кислород подобно Европе, но это не является доказательством наличия жизни. Поверхность Ганимеда покрыта большим количеством льда. Ганимед имеет собственное сильное магнитное поле.

 Спутник Юпитера Каллисто

 Спутник размером примерно с Меркурий - третий по величине после Ганимеда и Титана, его диаметр 4800 км, а средняя плотность= 1,83 г/см3. Водяной лед Каллисто составляет до 60 % массы спутника. У Каллисто найдено собственное магнитное поле напряженностью 750 мТл на поверхности. Поэтому предполагается наличие металлического ядра под силикатной корой. Так же, как и у Ганимеда, светлые кратеры - это более поздние образования на поверхности спутника. Возраст поверхности Каллисто измеряется миллиардами лет; на ней практически отсутствуют следы вулканической деятельности. Если наличие океана на Европе можно считать достаточно правдоподобным, то для Каллисто более вероятно его отсутствие.

 Планета Сатурн

 Планета известна с самых древних времен. Максимальная видимая звездная величина Сатурна +0,7m. Эта планета - один из самых ярких объектов на нашем звездном небе. Кольца Сатурна видимы с Земли в небольшой телескоп. Они состоят из тысяч и тысяч небольших твердых обломков камней и льда, которые вращаются вокруг планеты.

 · Масса: 5,68*10²⁶ кг. (95 масс Земли);

 · Диаметр экватора: 120420 км. (9,46 диаметров экватора Земли);

 · Плотность: 0,71 г/см³

 · Температура поверхности: -23°С на большей части поверхности, -150°С на полюсах, 0°С на экваторе.

 · Расстояние от Солнца (среднее): 9,54 а.е., то есть 778 млн км

 · Период обращения по орбите (год): 29,666 земных лет

 · Период обращения вокруг собственной оси (сутки): 10,54 часа

 · Наклон орбиты к эклиптике: 2°29'

 · Эксцентриситет орбиты: 0,057

 · Ускорение свободного падения:9,44 м/с²

 Строение  Сатурна

 Ниже  атмосферы простирается океан жидкого  молекулярного водорода. На глубине  около 30 000 км водород становится металлическим (давление достигает около 3 миллионов  атмосфер). Движение металла создает  мощное магнитное поле. В центре планеты находится массивное  железо-каменное ядро. Магнитное поле Сатурна более слабое по сравнению с Юпитером. У Сатурна ось вращения совпадает с осью диполя. Некоторые заряженные частицы, двигаясь от полюса к полюсу, проходят через систему колец и поглощаются там льдом и пылью. Поэтому в области колец магнитосфера Сатурна очень пуста - в ней очень мало заряженных частиц.

 Спутники  Сатурна

 Система спутников Сатурна довольно сложна. Известны 30 спутников. Двенадцать из них открыты за последние несколько лет. Спутники Сатурна можно разделить на две группы - регулярные и иррегулярные. Регулярные спутники движутся по почти круговым орбитам, лежащим недалеко от планеты вблизи ее экваториальной плоскости. Все регулярные спутники обращаются в одном направлении - в направлении вращения самой планеты. Это указывает на то, что сформировались эти спутники в газопылевом облаке, окружавшем планету в период ее рождения. В отличие от них, иррегулярные спутники обращаются далеко от планеты, по хаотическим орбитам, ясно указывающим, что эти тела были захвачены планетой сравнительно недавно из числа пролетавших мимо нее астероидов или ядер комет. Большинство спутников состоит из льда: их плотность не превышает 1400 кг/м3. У наиболее крупных спутников формируется каменистое ядро. Почти все спутники всегда повернуты к планете одной стороной. Тефия как бы «пасет» два других спутника - Телесто и Калипсо, расположенных на 60° впереди и позади Тефии. Подобным образом двигаются Троянцы вместе с Юпитером. Спутник перед собой имеет и другая крупная луна - Диона. Темный Гиперион не имеет постоянной скорости вращения вокруг своей оси: она меняется в течение месяца на десятки процентов. Спутник Сатурна Феба обращается вокруг планеты в обратную сторону. Мелкая пыль от него попадает на «переднюю» (по ходу движения) поверхность Япета, вызывая сильное ее почернение. Самый крупный спутник Сатурна, Титан, по своей величине превосходит планету Меркурий. Его диаметр 5150 км. Его внутреннее строение похоже на строение юпитерианских спутников. У Титана предполагается наличие твердого каменистого ядра и ледяной оболочки. У Титана плотная красно-оранжевая атмосфера с облаками высотой около 200 км, через которую нельзя различить детали поверхности. Атмосфера Титана состоит на 85% из азота, на 12% из аргона, около 3% занимает метан, обнаружены также примеси кислорода, водорода, этана, пропана и других газов. Существует вероятность, что под атмосферой находится метан-этановый океан глубиной в несколько километров.

 Кольца  Сатурна

 Кольца  Сатурна видимы с Земли в небольшой  телескоп. Они состоят из тысяч  и тысяч небольших твердых  частиц из камней и льда, которые  вращаются вокруг планеты. Существует 3 основных кольца, названных A, B и C. Они различимы без особых проблем с Земли. Есть и более слабые кольца - D, E, F. При ближайшем рассмотрении колец оказывается великое множество. Между кольцами существуют щели, где нет частиц. Ширина колец равна 400 тыс. км, однако в толщину они составляют всего несколько десятков метров. Все кольца состоят из отдельных кусков льда разных размеров. Эти частицы двигаются с практических одинаковыми скоростями (около 10 км/с), иногда сталкиваясь друг с другом. Под действием спутников кольцо немного выгибается, переставая быть плоским: видны тени от Солнца. Внешний вид колец меняется от года к году. Это обусловлено наклоном плоскости колец к плоскости орбиты планеты.

 Планета Уран

 Уран  едва видим невооруженным глазом в очень ясные ночи, его нетрудно обнаружить в бинокль. Максимальная видимая звездная величина m = +5,5. Небольшой астрономический телескоп покажет маленький диск.

 · Масса: 8,7*10²⁵ кг. (14,5 масс Земли);

 · Диаметр экватора: 51000 км. (4 диаметра экватора Земли);

 · Плотность: 1,27 г/см³

 · Температура поверхности: -220 °С

 · Расстояние от Солнца (среднее): 19,2 a.e.,то есть 2,86 млрд км

 · Период обращения по орбите (год): 84 года

 · Период обращения вокруг собственной оси: 17 ч 14 мин

 · Наклон орбиты к эклиптике: 0°46'23"

 · Эксцентриситет орбиты: 0,0463

 · Средняя скорость движения по орбите:6,8 км/с

 · Ускорение свободного падения:9,67 м/с²

 Уран  изнутри

 Планета Уран имеет небольшое твердое  железно-каменное ядро, над которым  сразу начинается плотная атмосфера. Никаких океанов на Уране нет. Такое строение планеты теперь называют двухслойной моделью. Температура  в ядре достигает 7000 К, а давление - 6 миллионов атмосфер. Уран почти не имеет внутренних источников энергии. Вскоре после образования Солнечной системы произошло столкновение Урана с другим большим телом. В результате этого столкновения Уран был опрокинут набок. Обедненность легкими газами - следствие недостаточной массы зародыша планеты, и в ходе образования Уран не смог удержать возле себя большее количество водорода и гелия. Или в этом месте зарождающейся планетной системы вовсе не было столько легких газов. Атмосфера на Уране мощная, толщиной не менее 8000 км. Атмосфера Урана состоит примерно из 83 % водорода, 15 % гелия и 2 % метана. Метан, ацетилен и другие углеводороды в атмосфере планеты встречаются в значительно больших количествах, чем на Юпитере и Сатурне. Именно метановая дымка хорошо поглощает красные лучи, поэтому Уран кажется голубым. Уран имеет полосы облаков, которые очень быстро перемещаются. Ветры в средних широтах на Уране перемещают облака в тех же направлениях, что и на Земле. Эти ветры дуют со скоростью от 40 до 160 м/с. Дневная освещенность на Уране соответствует земным сумеркам сразу после захода Солнца. У Урана почти такое же сильное магнитное поле, как у Земли. Конфигурация этого магнитного поля очень сложная. Очень приближенно его можно считать дипольным. Магнитное поле делает возможным «полярные» сияния, наблюдающиеся в верхней части атмосферы.

 Кольца  Урана

 Уран  имеет кольца. Девять основных колец  погружены в мелкую пыль. Они очень  неярки, но содержат много довольно больших частиц, размеры их колеблются от 10 метров в диаметре до мелкой пыли. Неполные кольца с различным показателям прозрачности по длине каждого из колец сформировались позже, чем сам Уран, возможно, после разрыва нескольких спутников приливными силами Отдельные частицы в кольцах обнаруживали низкую отражательную способность.

 Спутники  Урана

 Спутниковая система лежит в экваториальной плоскости планеты, то есть почти  перпендикулярно к плоскости  ее орбиты. Внутренние 10 лун - маленькие  по размерам. Спутники Урана Оберон и Титания очень похожи друг на друга. Их радиусы приблизительно вдвое меньше радиуса Луны. Поверхности обеих лун покрыты старыми метеоритными кратерами и сеткой тектонических разломов с признаками древнего вулканизма. Через все южное полушарие Оберона проходит широкая тектоническая долина, также доказывающая вулканическую деятельность в прошлом. Температура на поверхности спутников очень низкая, около 60 К. Система колец и спутников Урана очень динамична и меняется на глазах. Орбиты внутренних лун Урана значительно изменились за прошлое десятилетие. Взаимодействие колец и лун здесь очень активное.

 Планета Нептун

 Нептун - восьмая планета от Солнца и  четвертая по размеру среди планет.

 · Масса: 1,02*10²⁶ кг. (17,14 масс Земли);

 · Диаметр экватора: 49520 км. (3,88 диаметра экватора Земли);

 · Плотность: 1,64 г/см³

 · Температура поверхности: -231°С

 · Период вращения относительно звёзд: 19,2 часа

 · Расстояние от Солнца (среднее): 30,06 а.е., то есть 4,497 млрд км

 · Период обращения по орбите (год): 164,491 земных лет

 · Период обращения вокруг собственной оси (сутки): 15,8 часов

 · Наклон орбиты к эклиптике: 1°46'22"

 · Эксцентриситет орбиты: 0,011

 · Средняя скорость движения по орбите:5,43 км/с

 · Ускорение свободного падения:3,72 м/с²

 Внутреннее  строение Нептуна