logo search
Лекции по астрономии

§ 4.10. Спутники планет. Кольца планет

Спутники. В Солнечной системе на начало 2003 г. известно 102 естественных спутника планет. Из них два спутника, Ганимед и Титан, превосходят по размеру Меркурий. Еще 9 спутников «перешагнули» 1000-километровый рубеж, размеры большинства меньше 500 км.

Системы спутников, расположенные около планет-гигантов, во многом подобны самой Солнечной системе. Орбиты многих спутников почти совпадают с плоскостью экватора центральной планеты, что является сильным аргументом в пользу их совместного образования. Однако некоторые малые по размерам спутники имеют большие наклонения орбит и обратное направление обращения. Не исключено, что они являются бывшими астероидами, которые изменили свои орбиты и были захвачены планетами-гигантами.

Каждый из четырех галилеевых спутников Юпитера — это своеобразный, до недавнего времени совсем не известный мир. По размерам некоторые из них несколько больше Луны, другие несколько меньше. Поверхность Ио необычного желтовато-красного цвета. Судя по спектру отражения она покрыта в значительной части серой. Вид поверхности свидетельствует о бурной активности недр. Во время пролета «Вояджера-1» и «Вояджера-2» через систему Юпитера на Ио были обнаружены действующие вулканы. Спутник имеет разреженную атмосферу, но состав ее детально не изучен. Одной из составляющих является двуокись серы SО2. Средняя температура поверхности Ио около 120°С, но в некото­рых районах она существенно выше. Были предложены две гипотезы о возможных источниках энергии, обеспечивающих вулканизм на Ио:

1) мощные приливы, обусловленные гравитационным полем Юпитера;

2) электрические токи, возникающие при движении Ио в магнитном поле планеты.

Три других больших спутника Юпитера, по-видимому, имеют ледяную кору. Поверхность их покрыта множеством ударных кратеров. Отличительной особенностью Европы является причудливая сеть переплетающихся тонких деталей — возможно, это трещины в ледяной коре. На Европе и Ганимеде обнаружены разреженные кислородные атмосферы.

Среди спутников Сатурна особое место занимает Титан. Он обладает плотной атмосферой (около 1 атм у поверхности), состоящей в основном из азота. Обнаружены и малые составляющие, включая метан СН4 и синильную кислоту HСN. Молекула HCN — вероятно, одна из важнейших участниц предбиологического синтеза, но жизнь на поверхности Титана невозможна, так как средняя температура ее около 180°С.

Ударные кратеры покрывают поверхность спутников Сатурна — Дионы, Реи, Тефии, Мимаса, Япета, изображения которых были получены во время пролетов «Вояджера-1» и «Вояджера-2» через систему Сатурна в 1980-1981 гг.

С 5 до 15 возросло число известных спутников Урана в результате пролета «Вояджера-2» вблизи этой планеты (1980г.). Были получены также изображения поверхности пяти известных ранее спутников: Титании, Оберона, Умбриэль, Ариэль и Миранды.

В системе Нептуна крупнейший спутник — Тритон. Его орбита сильно накло­нена к плоскости экватора планеты и он имеет обратное направление орбитального движения. По-видимому, он образовался отдельно от Нептуна и был им захвачен. Когда «Вояджер-2» совершил пролет через систему Нептуна (1989г.) были полу­чены очень хорошие изображения Тритона, а спектроскопические исследования показали, что на нем есть разреженная атмосфера, состоящая из азота и метана. Метановый и азотный льды покрывают поверхность Тритона. Температура поверхности Тритона очень низкая (235°С), но ее строение указывает на внутреннюю активность. Это тектонические и даже вулканические явления в вязкой ледяной среде, механизм которых пока не изучен.

У нескольких крупных спутников обнаружены собственные магнитные поля.

Из планет земной группы, кроме Земли, только Марс имеет два спутника, которые были открыты американским астрономом Холлом в 1877 г. Они очень близки к планете и слабы, наблюдать их поэтому трудно. Оба спутника представляют небольшие каменистые тела неправильной формы. Размеры Фобоса составляют 2719 км, Деймоса — 1611 км.

Кольца. Кольца Сатурна — один из самых красивых объектов, которые можно наблюдать в телескоп. Их впервые увидел Галилей в 1610 г., но установить действительную форму найденного им образования Галилею не удалось. Это сделал в 1655 г. Гюйгенс, который обнаружил, что оно представляет собой плоское кольцо, концентричное телу планеты, но не примыкающее к нему. Ныне известно, что «кольцо» представляет собой систему из многих сотен концентрических колец. При наблюдениях с Земли они сливаются и можно выделить лишь несколько градаций, обычно три: внешнее А, среднее В и внутреннее кольцо С. Внешнее кольцо А отделено от среднего кольца В резким темным промежутком, называемым щелью Кассини. Среднее кольцо является самым ярким. От внутреннего кольца С оно тоже отделено темным промежутком. Внутреннее кольцо С, темное и полупрозрачное, называется креповым кольцом. Край этого кольца Сатурна с внутренней стороны заметно размыт и сходит на нет постепенно. Фотографии, полученные «Вояджерами», показали многие удивительные детали, не нашедшие пока объяснения, например, радиальные лучи, переплетения, пучки. Кольца состоят из огромного количества частиц, находящихся в орбитальном движении вокруг планеты. Спектр отражения колец в ближайшей инфракрасной области содержит полосы поглощения, характерные для льда Н2О. По-видимому, частицы колец со­стоят в основном из льда. При прохождении Земли через плоскость колец Сатурна удалось установить, что их толщина очень мала (несколько километров).

Юпитер и Уран тоже имеют кольца, но открыты они были только недавно. Они существенно менее развиты, и наблюдать их гораздо труднее. Кольцо Юпитера расположено в плоскости экватора, его радиус около 1,7 радиуса планеты. Впервые кольцо Юпитера было обнаружено на снимках, переданных с борта «Вояджера-1». Внутри кольца находится очень слабое «гало», заполняющее тороидальную зону между кольцом и облачным слоем планеты.

Уран имеет систему колец, но они тоже узкие. Их впервые обнаружили с Земли при наблюдениях покрытий звезд, но гораздо более полные данные были получены при пролете «Вояджера-2» вблизи Урана (1986 г.).

Наблюдения покрытий звезд Нептуном также дали определенные свидетельства о том, что у него есть система колец, но не очень уверенные, и наличие их было по настоящему установлено только при встрече «Вояджера-2» с Нептуном (1989 г.)