Тема: "Спутники Урана"

1. Спутники Урана.

«Траектория полета станции пролегала вблизи всех пяти известных спутников Урана: Миранды, Ариэля, Умбриэля, Титании и Оберона. Но телекамеры "Вояджера-2" рассмотрели еще десять, гораздо меньших по размеру - от 14 до 72 км в поперечнике - лун темного цвета. Сначала вместо имен они получили лишь временные обозначения: 1985 U-1, 1986 U-1, ... 1986 U-9. Сейчас семь из этих новооткрытых спутников названы именами американских астронавтов, погибших при катастрофе "Челленджера".

Наибольшее внимание ученых сразу приковали к себе две маленькие "луны" - 1986 U-7 и 1986 U-8. Эти аспидно черного цвета спутники, расположенные непосредственно у самого наружного кольца планеты по обе его стороны, отнесены к типу "спутников-пастухов", активно влияющих на формирование колец, в которых, как отмечается, гораздо меньше пыли, чем в кольцах Сатурна.

На фотографиях больших лун хорошо различимы кратеры метеоритного, по всей вероятности, происхождения, а также возникшие вследствие необычной внутренней активности долины и разломы. Вдоль некоторых из них вытекает из трещин какое-то вещество и, похоже, замерзает на поверхности.

На Титании - самой крупной луне (диаметр 1600 км), сфотографированной с расстояния в 369 тыс. км, специалисты отчетливо различали детали размером до 13 км. Ее древняя поверхность густо испещрена кратерами. Для нее характерны глубокие долины длиной до 1500 и шириной до 75 км. Обращенные к Солнцу склоны ярко освещены. В нижней части диска - кратер диаметром свыше 200 км Его пересекает сравнительно молодая долина шириной более 200 км. В верхней части диска отчетливо виден ударный кратер диаметром 300 км.

Для того чтобы получить лучшую из сделанных "Вояджером-2" цветных фотографий поверхности Ариэля, специалистам пришлось прибегнуть к компоновке этого изображения, используя отдельные фотографии южного полушария Ариэля, сделанные через зеленый, голубой и фиолетовый фильтры с расстояния в 170 тыс. км. Большая часть видимой поверхности, на которой различимы детали до 3 км, густо покрыта кратерами и пересечена трещинами, а также неровными долинами и рвами. Некоторые из наиболее крупных долин частично заполнены сравнительно молодыми образованиями, на которых кратеров не столь много. Ярко освещенные области представляют собой в основном края небольших кратеров. Большинство кратеров неразличимы из-за их малости, хотя один из них, диаметром около 30 км, хорошо виден в средней части снимка Подобные молодые образования на Ариэле формировались, вероятно, в течение длительного геологического (читай ариэлогического) периода. Несмотря на то что диаметр этой луны Урана составляет всего 1200 км, она, по мнению планетологов, претерпела в прошлом значительные геологические преобразования». http://kuasar.narod.ru/library/uran-and-voyager2/i...

2.1. Спутник Миранда синхронно вращается вокруг Урана.

«Спутник был открыт Дж. Койпером в 1948 г. Маленький спутник размером 470 км движется на расстоянии почти 130 тысяч километров, обращаясь вокруг Урана за 1.4 суток. Название спутник получил по имени персонажа пьесы Шекспира "Буря".

Масса (кг) 6.59 x 10*19

Средний радиус (км) 235.8

Средняя плотность (г/см3) 1.201

Среднее расстояние от Урана (км) 129 872

Период вращения (сут.) 1.413479

Орбитальный период (сут.) 1.413479

Наклон орбиты (град.) 4.22

Орбитальный эксцентриситет 0.0027

Поверхность Миранды имеет следы бурного геологического прошлого. Здесь представлены все геологические формы, какие только встречаются в Солнечной системе». http://lnfm1.sai.msu.ru/neb/rk/natsat/miranda.htm

2.2. «Поперечник Миранды 480 км. Этот спутник Урана характеризуется одной из наиболее сложных геологических поверхностей среди всех известных тел Солнечной системы. Примечательным элементом рельефа Миранды считают треугольное образование, окаймленное линейными разломами. На Миранде обнаружены кратерированные зоны с волнистыми холмами, бороздами, прямыми долинами и хребтами, разломами и впадинами, идущими в разных направлениях, и системами утесов. Глубина борозд и впадин достигает нескольких километров, высота утесов - до 5 км. Отражающая способность различных областей поверхности Миранды, так же как и материала на дне борозд и впадин, неодинакова. Поверхность Миранды, как и поверхность Оберона и Ариэля, несет следы извержений, хотя их не следовало бы ожидать на ледяных спутниках с температурой недр ок. 77°К. Необычный характер поверхности Миранды объясняют гравитационными процессами в недрах». («Ежегодник БСЭ» 1987 года). http://epizodsspace.testpilot.ru/bibl/ejeg/1987/87...

2.3. «Резко отличается от других больших лун Миранда. Этот ближайший к Урану спутник диаметром около 500 км напоминает как бы деформированную в результате космического катаклизма сферу: с одной стороны она раздута, с другой - сплющена. На ее фотографии чередуются цветные и черные полосы, образующие "шевроновый" рельеф. Их пересекают синусоидальные "царапины". На поверхность как бы наложен "узор" из ударных округлой формы кратеров диаметром до 5 км. Разрешающая способность снимка, в кадр попала площадь диаметром 220 км, около 600 м. Вполне возможно, что на Миранде, как и на спутнике Юпитера Ио, происходят тектонические явления». http://kuasar.narod.ru/library/uran-and-voyager2/i...

Фото Миранды. (Фото 1. http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/image/0202/mirand... , пояснение http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap020216.html).

(Фото 2. http://nssdc.gsfc.nasa.gov/imgcat/hires/vg2_2684626.gif, пояснение http://nssdc.gsfc.nasa.gov/imgcat/html/object_page/vg2_2684626.html).

(Фото 3. http://nssdc.gsfc.nasa.gov/imgcat/hires/vg2_2684620.gif, пояснение http://nssdc.gsfc.nasa.gov/imgcat/html/object_page/vg2_2684620.html).

3. Спутник Умбриэль синхронно вращается вокруг Урана.

«Умбриэль (Umbriel) был открыт У.Ласселлом с помощью любительского телескопа в 1851 г. Он движется на расстоянии почти 266 тысяч километров, обращаясь вокруг Урана за 4 суток. Спутник получил название по имени действующего лица поэмы Александра Попа (1688-1744) .

Масса (кг) 1.17 x 10*21

Средний радиус (км) 584.7

Средняя плотность (г/см3) 1.52

Среднее расстояние от Урана (км) 265 998

Период вращения (сут) 4.144177

Орбитальный период (сут) 4.144177

Наклон орбиты (град) 0.36

Орбитальный эксцентриситет 0.0050

Умбриэль - самый темный из крупных спутников Урана - он отражает всего 19 % солнечного света». http://lnfm1.sai.msu.ru/neb/rk/natsat/umbriel.htm

4.1. Спутник Оберон синхронно вращается вокруг Урана по круговой орбите.

«Спутник был открыт Гершелем с помощью зеркального телескопа в 1787 г. Он движется на расстоянии более 583 тысяч километров, обращаясь вокруг Урана за 13.5 суток. Так как ко времени открытия первых спутников Урана все имена детей греческого бога Урана - титанов и гигантов - были уже присвоены спутникам Сатурна, то Гершель назвал открытые им спутники именами персонажей пьесы Шекспира "Сон в летнюю ночь" - Оберон и Титания.

Масса (кг) 3.01 x 10*21

Средний радиус (км) 761.4

Средняя плотность (г/см3) 1.64

Среднее расстояние от Урана (км) 583 519

Период вращения (сут) 13.46324

Орбитальный период (сут) 13.46324

Наклон орбиты (град) 0.10

Орбитальный эксцентриситет 0.0008».

http://lnfm1.sai.msu.ru/neb/rk/natsat/oberon.htm

[Внимание: артефакт!]

4.2. «Гамлет» - кратер в форме черепа на Обероне.

«Что означает название сегодняшней картинки дня? С 1919 года Международный астрономический союз решил установить общепринятую номенклатуру обозначений планет, спутников и особенных структур на их поверхности. Для далекой системы спутников Урана были выбраны имена героев шекспировских пьес. Так, один из далеких и второй по величине спутник Урана был назван в честь Оберона, царя из комедии "Сон в летнюю ночь". А впечатляющий и воистину королевских размеров кратер на его поверхности был назван в честь Гамлета (справа от центра картинки). На сегодняшней картинке Вы видите поверхность Оберона, картинка была сделана Геологической Службой Соединенных штатов на основе данных наблюдений автоматического космического аппарата Вояджер-2 который в 1986 году пролетал мимо системы Урана». (27.02.1999). http://www.astronet.ru:8101/db/msg/1163233/

4.3. «На Обероне отмечается множество светлых кратеров с расходящимися от них во все стороны лучами. Полагают, что образовались они при метеоритной бомбардировке, когда от удара лед, скрытый под темной корой, обнажился. Здесь же ученые отметили гору высотой около 5 км, а также загадочную темную область [Кратер Гамлет. - С.П.]». («Спутники Урана».) http://kuasar.narod.ru/library/uran-and-voyager2/i...

Тема: "Спутник Тритон синхронно вращается вокруг Нептуна"

1. Тритон движется по идеально круговой орбите.

«Масса: 2.147 1022 кг
Радиус: 1 352 км
Плотность: 2.050 г/см3
Орбита: 354 760 км от Нептуна
Длительность суток: 5.877 дней
Наклон орбиты: 157.345 градуса
Эксцентриситет орбиты: 0». http://www.astrolab.ru/cgi-bin/manager2.cgi, http://www.astrobook.org/astronomy/solar_system/ta...

2. «Астрономы установили: к Нептуну Тритон вечно обращен одним и тем же "боком"». (Б. И. Силкин. «В мире множества лун. Спутники планет» (М, «Наука», 1982 г.), стр. 192)

3. «У Тритона ретроградная орбита. Он является единственным большим спутником, вращающимся "назад", все другие спутники с ретроградными орбитами (это спутники Юпитера Ананке , Карме, Пасифа и Синопа, а также спутник Сатурна Феба) по размерам меньше 1/10 диаметра Тритона. Тритон не мог сформироваться из первоначальной протосолнечной туманности на своей современной орбите, он был сформирован в каком-то в другом месте (возможно в Поясе Койпера?) и позднее был захвачен Нептуном (при этом он мог претерпеть столкновения с другими теперь разрушенными спутниками Нептуна). Версия захвата может объяснить не только вращение Тритона, но и необычное вращение Нереиды и обеспечить выделение энергии, необходимой для плавления и расслоения недр Тритона.

Из-за ретроградного движения по орбите, приливное взаимодействие между Нептуном и Тритоном забирает энергию от Тритона, что приводит к сужению (понижению) его орбиты. В некоторый момент в далеком будущем спутник либо разрушится (и, возможно, превратится в кольцо), либо упадет на Нептун.

Необычная орбита Тритона, сходство его основных параметров с Плутоном и высоко эксцентричная орбита Плутона (которая пересекает орбиту Нептуна) предполагают некоторую историческую связь между ними. Однако, в настоящее время это не более чем догадка.

Ось вращения Тритона также необычна, она наклонена на 157 градусов к оси вращения Нептуна (которая в свою очередь наклонена на 30 градусов к плоскости орбиты Нептуна). К этому добавляется ориентация по отношению к Солнцу отчасти подобная ориентации Урана, у которого полярные и экваториальные области, попеременно поворачиваются к Солнцу. Вероятно, когда один смотревший на Солнце полюс сменяет другой, происходит радикальная смена сезонов, Во время пролета «Вояджера-2» южный полюс Тритона был повернут к Солнцу.

Плотность Тритона (2.0 г/см3) немного больше, чем плотность ледяных спутников Сатурна, (например, Реи). Тритон, вероятно, состоит только примерно из 25% водяного льда, а остальное составляют горные породы.

«Вояджер» обнаружил, что у Тритона есть очень разреженная атмосфера (около 0.01 миллибар). Она состоит в основном из азота с небольшим добавлением метана. Легкий дымка тянется вверх на 5-10 км.

Температура поверхности Тритона составляет только 34.5 K (-235 C, -391 F), там так же холодно, как и на Плутоне. Это произошло отчасти благодаря его высокому альбедо (0.7-0.8), то есть поверхность поглощает очень мало и без того слабого солнечного света. При такой температуре метан, азот и углекислый газ замерзают, переходя в твердое состояние.

На Тритоне наблюдается очень маленькое число кратеров, его поверхность относительно молодая. Почти все южное полушарие покрыто "полярной шапкой" из замершего азота и метана (справа).

На достаточно сложной по рельефу поверхности Тритона присутствуют протяженные хребты и обширные долины. Возможно, это результат многочисленных циклов таяния и замерзания.

Особенно интересной (и совершенно неожиданной) деталью этого необычайно интересного мира являются ледяные вулканы. Извергающееся из них вещество, скорее всего, жидкий азот, пыль или смесь на основе метана из-под поверхности. На одной из фотографий с «Вояджера» видно, что выброс из действующего вулкана возвышается на 8 км над поверхностью и простирается на 140 км "по ветру" (слева).

Тритон, Ио и Венера являются единственными телами в Солнечной системе кроме Земли, о которых известно, что они проявляют вулканическую активность в настоящее время (хотя ясно, что Марс проявлял ее в прошлом). Также интересно отметить, что во внешних частях Солнечной системы происходят очень разнообразные вулканические процессы. Извержения на Земле, Венере (и Марсе) происходят за счет сильного внутреннего тепла, а извергаемым материалом являются горные породы. Ио, вероятно, извергает серу или ее соединения под действием приливного взаимодействия с Юпитером. Тритон извергает очень летучие компоненты, такие как азот или метан из-за сезонного нагрева Солнцем». http://www.astronet.ru/db/msg/1170734/triton.html

Triton: Neptune's Largest Moon.

(http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap971123.html)

4. Захват Тритона Нептуном: одна из Проблем.

«Крэйгу Агнору (Craig Agnor) из Центра происхождения, динамики и эволюции планет Калифорнийского университета (University of California - Earth Sciences at UCSC) в Санта-Крузе и Дугласу Гамильтону (Douglas Hamilton) из Университета штата Мэриленд (University of Maryland), возможно, удалось раскрыть одну из величайших тайн нашей Солнечной системы - они нашли самое вероятное объяснение странностям, связанным с аномально крупным спутником Нептуна Тритоном. Эти американские ученые-планетологи считают, что на заре формирования Солнечной системы Тритон не был связан с Нептуном, но зато входил в состав двойной планетной системы вместе с компаньоном сопоставимых размеров (эта пара планетоидов или, планетезималей обитала во внешней части Солнечной системы, среди других транснептуновых объектов будущего пояса Койпера). При катастрофическом сближении с Нептуном гравитация гигантской планеты высвободила Тритон из "братских объятий" его партнера, отбросив последнего в глубокий космос, ну а Тритон остался "при хозяине".
Как известно, Тритон (масса которого (2,15x1022 кг) примерно на 40 процентов превышает массу "девятой планеты" - Плутона, а диаметр равен приблизительно 2 700 километрам) имеет наклонную орбиту и движется в направлении, противоположном вращению самого Нептуна (то есть характеризуется так называемым "нерегулярным" орбитальным движением). Это верный признак того, что такой спутник был когда-то захвачен, а не родился подле гиганта, но астрономам долго не удавалось понять механизм этого захвата. Проблема состояла в том, что Тритон, чтобы перейти на свою нынешнюю практически идеально круговую орбиту, должен был каким-то образом потерять энергию. Соударение с какой-либо древнейшей нептуновой луной могло бы в принципе замедлить движение Тритона, однако подобная гипотеза имеет свои сложности: если бы луна-мишень была маленькой, то захват Тритона попросту не удалось бы осуществить, в то время как удар о спутник достаточно крупных размеров почти неизбежно должен был бы разрушить сам Тритон.
По мнению Агнора и Гамильтона, избыточную энергию мог унести с собой гипотетический компаньон Тритона. Их вычисления показывают, что при близком подходе Тритона и его партнера к Нептуну гравитация гигантской планеты могла разорвать связь между этой парой и привести к обмену импульсами, в результате которого собрат Тритона был либо выброшен вон из Солнечной системы, либо врезался в Нептун или еще какую-нибудь гигантскую планету - в общем, участь его была незавидной (для него "намечен" самый вероятный маршрут - от Нептуна - в окрестности Урана, затем к Юпитеру, вышвырнувшему беднягу во внешнюю часть планетной системы). За прошедшее десятилетие в поясе Койпера было обнаружено много двойных планетоидов, и это служит косвенным подтверждением новой теории. Недавние обзоры указывают на то, что приблизительно 11 процентов объектов KBOs (Kuiper belt objects) - это двойные астероиды (или более, чем двойные). Примером может служить и Плутон со своим спутником Хароном (и еще двумя совсем мелкими спутниками), ведь размеры последнего лишь вдвое уступают "хозяину", а масса Харона - это одна восьмая массы Плутона.
Двойные астероиды встречаются также в Главном (основном) поясе астероидов, расположенном между орбитами Марса и Юпитера, а также среди популяций так называемых "троянцев" на орбите Юпитера (скоплений астероидов в точках Лагранжа). Ну а другие имеющиеся теории (например, Тритон мог бы еще "затормозиться", проходя через более обширную, чем ныне, систему колец Нептуна или испытать эффект аэродинамического торможения от его первородного газового диска) вынуждены иметь дело с менее вероятными процессами (приходится "подбирать" какой-нибудь "особо удачный" момент в истории развития Солнечной системы, когда диск у Нептуна после торможения Тритона сразу бы и рассеивался, а не тормозил его до того, что спутник просто врезался бы в планету). Алессандро Морбидели (Alessandro Morbidelli) из французской Обсерватории Лазурного берега (Observatoire de la Cote d'Azur) считает, что Нептун вообще никогда не имел более обширной, чем ныне, атмосферы, так как развивался достаточно медленно. Существовали ранее и догадки о связи судьбы Тритона с Плутоном, орбита которого, как известно, пересекает орбиту Нептуна, однако неясно, проверялась ли такая связь с помощью сколько-нибудь серьезного моделирования.
Орбита Тритона располагается между группой сравнительно небольших внутренних лун с "правильными", регулярными орбитами и внешней группой опять же маленьких спутников с нерегулярными (ретроградными) орбитами. Из-за "неправильного" движения по орбите приливное взаимодействие между Нептуном и Тритоном забирает энергию от Тритона, что приводит к понижению его орбиты. В далеком будущем спутник либо разрушится (возможно, превратившись в кольцо), либо упадет на Нептун. Есть в Солнечной системе и другие "неправильные" луны, включая маленькие внешние спутники Юпитера и Сатурна, однако они все очень даже невелики по сравнению с Тритоном (по массе не превышают нескольких тысячных тритоновой массы) и обладают гораздо более широкими и более вытянутыми (эксцентричными) орбитами. Обратное движение характерно для спутников Юпитера Ананке, Карме, Пасифае, Синопе и др. ("е" на конце как правило и служит для обозначения "левачества") и спутника Сатурна Фебы. Все они также считаются захваченными планетами астероидами.
Помимо необычной орбиты и своих больших габаритов, Тритон (а открыт он был Уильямом Ласселлем в 1846 году, всего через 17 дней после открытия самого Нептуна) известен и многими другими "чудачествами". На его поверхности извергаются огромные фонтаны, состоящие из охлажденного метана и жидкого азота, - так называемые "ледяные гейзеры" (их смог рассмотреть пролетавший мимо 25 августа 1989 года "Вояджер-2"). И хотя на Тритоне царят чрезвычайно низкие температуры (-235°C), некоторое астробиологи осмеливаются говорить о возможности существования на этом спутнике жизни, потому что замороженная вода занимает четвертую часть его объема (остальное - горные породы), и к тому же у него есть разреженная атмосфера (около 0,01 миллибар, в основном это азот с небольшим добавлением метана; из всех спутников атмосферой обладает еще только Титан). Орбита Тритона наклонена на 157 градусов к оси вращения Нептуна, которая в свою очередь имеет наклон в 30 градусов к орбитальной плоскости самой планеты. Исследователи теперь пытаются понять, нельзя ли новоразработанный механизм применить и к другим эксцентричным лунам Солнечной системы». http://galspace.spb.ru/nature.file/sol.html