ILE KSIĘŻYCóW ZNAJDUJE SIĘ W UKŁADZIE SŁONECZNYM?

Send

Przez tysiąclecia ludzie wpatrywali się w nocne niebo i byli zachwyceni Księżycem. Wielu starożytnym kulturom reprezentowało bóstwo, a jego cyklom nadawano boskie znaczenie. Do czasów starożytności klasycznej i średniowiecza Księżyc był uważany za ciało niebieskie, które krążyło wokół Ziemi, podobnie jak inne znane planety tego dnia (Merkury, Wenus, Mars, Jowisz i Saturn).

Jednak nasze rozumienie księżyców zostało zrewolucjonizowane, gdy w 1610 r. Astronom Galileusz Galilei skierował swój teleskop na Jowisza i zauważył „cztery wędrujące gwiazdy” wokół Jowisza. Od tego momentu astronomowie zrozumieli, że planety inne niż Ziemia mogą mieć własne księżyce - w niektórych przypadkach kilkadziesiąt lub więcej. Ile więc jest księżyców w Układzie Słonecznym?

W rzeczywistości udzielenie odpowiedzi na to pytanie wymaga nieco wyjaśnienia. Jeśli mówimy o potwierdzonych księżycach, które krążą na dowolnych planetach Układu Słonecznego (tj. Tych, które są zgodne z definicją przyjętą przez IAU w 2006 r.), Możemy powiedzieć, że obecnie istnieją 173 znane księżyce. Jeśli jednak otworzymy podłogę dla planet karłowatych, które mają obiekty wokół nich, liczba wzrośnie 182.

Jednak w Układzie Słonecznym zaobserwowano także ponad 200 księżyców mniejszych planet (stan na styczeń 2012 r.). Obejmuje to 76 znanych obiektów w pasie asteroid z satelitami, cztery trojany Jowisza, 39 obiektów na Ziemi (dwa z dwoma satelitami każdy), 14 krzyżowców marsjańskich i 84 naturalnych satelitów obiektów transneptunowych. W pierścieniach Saturna zaobserwowano około 150 dodatkowych małych ciał. Jeśli uwzględnimy je wszystkie, możemy powiedzieć, że Układ Słoneczny ma 545 znane satelity.

Wewnętrzny układ słoneczny:

Planety Wewnętrznego Układu Słonecznego - Merkury, Wenus, Ziemia i Mars - są planetami ziemskimi, co oznacza, że składają się one z krzemianowej skały i minerałów, które różnią się między metalicznym rdzeniem a krzemianowym płaszczem i skorupą. Z wielu powodów w tym regionie Układu Słonecznego istnieje niewiele satelitów.

Ogólnie rzecz biorąc, tylko trzy naturalne satelity istnieją na orbitach planet w Wewnętrznym Układzie Słonecznym - Ziemia i Mars. Podczas gdy naukowcy twierdzą, że w przeszłości były księżyce wokół Merkurego i Wenus, uważa się, że księżyce te miały wpływ na powierzchnię już dawno temu. Przyczyna tej rzadkości satelitów ma wiele wspólnego z grawitacyjnym wpływem Słońca.

Zarówno Merkury, jak i Wenus znajdują się zbyt blisko Słońca (w przypadku Merkurego, zbyt słabe pod względem własnego przyciągania grawitacyjnego), aby chwycić przelatujący obiekt lub przytrzymać pierścienie gruzu na orbicie, które mogłyby się złączyć, tworząc satelitę z biegiem czasu. Ziemia i Mars były w stanie zatrzymać satelity, ale głównie dlatego, że są one najbardziej oddalonymi od planet wewnętrznych.

Ziemia ma tylko jednego naturalnego satelitę, którego znamy - Księżyc. Ze średnim promieniem 1737 km i masą 7,3477 x 10²², Księżyc jest 0,273 razy większy od Ziemi i 0,0123 masywny, co jest dość duże jak na satelitę. Jest także drugim najgęstszym księżycem w naszym Układzie Słonecznym (po Io), o średniej gęstości 3,3464 g / cm³.

Zaproponowano kilka teorii dotyczących formowania się Księżyca. Obecnie panuje hipoteza, że układ Ziemia-Księżyc powstał w wyniku uderzenia między nowo powstałą proto-Ziemią a obiektem wielkości Marsa (o nazwie Theia) około 4,5 miliarda lat temu. Uderzenie spowodowałoby wysadzenie materiału z obu obiektów na orbitę, gdzie ostatecznie narastałby, tworząc Księżyc.

Tymczasem Mars ma dwa księżyce - Fobos i Deimos. Podobnie jak nasz Księżyc, oba księżyce marsjańskie są przypieczętowane na Marsie, więc zawsze przedstawiają tę samą twarz planecie. W porównaniu do naszego Księżyca są szorstkie i przypominają asteroidę, a także znacznie mniejsze. Stąd dominująca teoria, że kiedyś były one asteroidami, które zostały wyrzucone z Pasa Głównego przez grawitację Jowisza, a następnie zostały nabyte przez Marsa.

Większy księżyc to Fobos, którego nazwa pochodzi od greckiego słowa oznaczającego „strach” (tj. Fobię). Fobos mierzy zaledwie 22,7 km średnicy i ma orbitę, która umieszcza go bliżej Marsa niż Deimos. W porównaniu do własnego Księżyca na Ziemi - który krąży w odległości 384,403 km od naszej planety - Fobos krąży w średniej odległości zaledwie 9 377 km nad Marsem.

Drugim księżycem Marsa jest Deimos, którego nazwa pochodzi od greckiego słowa panika. Jest jeszcze mniejszy, ma zaledwie 12,6 km średnicy, a także mniej nieregularny kształt. Jego orbita umieszcza ją znacznie dalej od Marsa, w odległości 23 460 km, co oznacza, że Deimos zajmuje 30,35 godzin, aby ukończyć orbitę wokół Marsa.

Te trzy księżyce to suma księżyców, które można znaleźć w Wewnętrznym Układzie Słonecznym (przynajmniej według konwencjonalnej definicji). Patrząc jednak dalej za granicę, widzimy, że to naprawdę tylko wierzchołek góry lodowej. Pomyśleć, że kiedyś w to wierzyliśmy Księżyc był jedyny w swoim rodzaju!

Zewnętrzny układ słoneczny:

Poza Pasem Asteroid (i Linią Mrozu) sprawy stają się zupełnie inne. W tym regionie Układu Słonecznego każda planeta ma znaczny układ Księżyców; w przypadku Jowisza i Saturna dochodzenie może nawet do setek. Do tej pory potwierdzono ogółem 170 księżyców krążących wokół planet zewnętrznych, a kilkaset kolejnych orbituje wokół mniejszych ciał i planetoid.

Ze względu na swój ogromny rozmiar, masę i siłę grawitacji Jowisz ma najwięcej satelitów spośród wszystkich planet Układu Słonecznego. Obecnie układ Jowisza obejmuje 67 znanych księżyców, choć szacuje się, że może mieć do 200 księżyców i księżyców (z których większość nie została jeszcze potwierdzona i sklasyfikowana).

Cztery największe księżyce Jowisza są znane jako Księżyce Galilejskie (nazwane na cześć ich odkrywcy, Galileusza Galilei). Należą do nich: Io, najbardziej aktywne wulkanicznie ciało w naszym Układzie Słonecznym; Europa, która jest podejrzana o posiadanie masywnego oceanu podpowierzchniowego; Ganymede, największy księżyc w naszym Układzie Słonecznym; i Callisto, które, jak się uważa, ma również podpowierzchniowy ocean i zawiera jedne z najstarszych materiałów powierzchniowych w Układzie Słonecznym.

Potem jest Grupa Wewnętrzna (lub grupa Amalthea), która składa się z czterech małych księżyców, które mają średnice mniejsze niż 200 km, orbitują w promieniu mniejszym niż 200 000 km i mają nachylenie orbity mniejsze niż pół stopnia. Grupy te obejmują księżyce Metis, Adrastea, Amalthea i Thebe. Wraz z szeregiem jeszcze niewidzialnych wewnętrznych księżyców, księżyce te uzupełniają się i utrzymują słaby układ pierścieniowy Jowisza.

Jowisz ma również szereg nieregularnych satelitów, które są znacznie mniejsze i mają bardziej odległe i ekscentryczne orbity niż inne. Księżyce te są podzielone na rodziny, które mają podobieństwa na orbicie i składzie, i uważa się, że są one w dużej mierze wynikiem zderzeń dużych obiektów, które zostały przechwycone przez grawitację Jowisza.

Podobnie jak Jowisz, szacuje się, że Saturn ma co najmniej 150 księżyców i księżyców, ale tylko 53 z tych księżyców otrzymały oficjalne nazwy. 34 z nich ma mniej niż 10 km średnicy, a kolejne 14 mają średnicę między 10 a 50 km. Jednak niektóre z jego wewnętrznych i zewnętrznych księżyców są dość duże, od 250 do ponad 5000 km.

Tradycyjnie większość księżyców Saturna została nazwana na cześć tytanów mitologii greckiej i są zgrupowane na podstawie ich wielkości, orbit i odległości od Saturna. Najbardziej wewnętrzne księżyce i księżyce regularne mają małe nachylenie i mimośrodowość orbit i orbit prograde. Tymczasem nieregularne księżyce w regionach najbardziej oddalonych mają promienie orbitalne milionów kilometrów, okresy orbit trwające kilka lat i poruszają się na orbitach wstecznych.

Wewnętrzne duże księżyce, krążące wokół pierścienia E, obejmują większe satelity Mimas Enceladus, Tethys i Dione. Wszystkie te księżyce składają się głównie z lodu wodnego i uważa się, że są zróżnicowane w skaliste jądro oraz lodowy płaszcz i skorupę. Duże księżyce zewnętrzne, które krążą poza pierścieniem E Saturna, mają podobny skład do księżyców wewnętrznych - tj. Składają się głównie z lodu wodnego i skał.

Średnica 5150 km i 1350 × 10²⁰ kg masy, Tytan jest największym księżycem Saturna i stanowi ponad 96% masy na orbicie wokół planety. Tytan jest także jedynym dużym księżycem, który ma własną atmosferę, która jest zimna, gęsta i składa się głównie z azotu z niewielką frakcją metanu. Naukowcy zauważyli również obecność wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w górnej atmosferze, a także kryształów lodu metanowego.

Na powierzchni Tytana, która jest trudna do zaobserwowania z powodu utrzymującego się zamglenia atmosferycznego, widać tylko kilka kraterów uderzeniowych, dowód kriowulkanów i podłużnych pól wydmowych, które najwyraźniej zostały ukształtowane przez wiatry pływowe. Tytan jest także jedynym ciałem w Układzie Słonecznym obok Ziemi z ciałami cieczy na swojej powierzchni, w postaci jezior metanowo-etanowych w północnych i południowych regionach Tytana.

Uran ma 27 znanych satelitów, które są podzielone na kategorie większych księżyców, księżyców wewnętrznych i księżyców nieregularnych (podobnych do innych gigantów gazowych). Największe księżyce Urana to, według wielkości, Miranda, Ariel, Umbriel, Oberon i Titania. Te księżyce mają średnicę i masę od 472 km i 6,7 × 10¹⁹ kg dla Mirandy do 1578 km i 3,5 × 10²¹ kg dla Titania. Każdy z tych księżyców jest szczególnie ciemny, z niskim wiązaniem i geometrycznymi albedo. Ariel jest najjaśniejsza, a Umbriel najciemniejsza.

Uważa się, że wszystkie duże księżyce Urana uformowały się w dysku akrecyjnym, który istniał wokół Urana przez pewien czas po jego powstaniu, lub wynikał z dużego wpływu, jakiego doznał Uran na początku swojej historii. Każdy składa się z mniej więcej równych ilości skał i lodu, z wyjątkiem Mirandy, która składa się głównie z lodu.

Składnik lodu może obejmować amoniak i dwutlenek węgla, podczas gdy uważa się, że materiał skalisty składa się z materiału zawierającego węgiel, w tym związków organicznych (podobnych do asteroid i komet). Uważa się, że ich kompozycje są zróżnicowane, a lodowy płaszcz otacza skaliste jądro.

Neptun ma 14 znanych satelitów, z których wszystkie oprócz jednego są nazwane na cześć greckich i rzymskich bóstw morskich (z wyjątkiem S / 2004 N 1, który obecnie nie ma nazwy). Księżyce te są podzielone na dwie grupy - księżyce regularne i nieregularne - w zależności od ich orbity i bliskości Neptuna. Regularne księżyce Neptuna - Naiad, Thalassa, Despina, Galatea, Larissa, S / 2004 N 1 i Proteus - to te, które znajdują się najbliżej planety i krążą po orbitach krążących wokół planety równikowej.

Nieregularne księżyce Neptuna składają się z pozostałych satelitów planety (w tym Trytona). Generalnie podążają za skłonnymi ekscentrycznymi i często wstecznymi orbitami daleko od Neptuna. Jedynym wyjątkiem jest Tryton, który krąży w pobliżu planety, poruszając się po okrągłej orbicie, choć wstecznie i pochylonej.

Nieregularne księżyce w kolejności odległości od planety to Tryton, Nereid, Halimede, Sao, Laomedeia, Neso i Psamathe - grupa obejmująca zarówno obiekty postępowe, jak i wsteczne. Z wyjątkiem Tritona i Nereida, nieregularne księżyce Neptuna są podobne do innych gigantycznych planet i uważa się, że zostały uchwycone grawitacyjnie przez Neptuna.

O średniej średnicy około 2700 km (mi) i masie 214080 ± 520 x 10¹⁷ kg, Triton jest największym z księżyców Neptuna i jedynym wystarczająco dużym, aby osiągnąć równowagę hydrostatyczną (tj. ma kształt kulisty). W odległości 354,759 km od Neptuna znajduje się również między wewnętrznym i zewnętrznym księżycem planety.

Księżyce te stanowią lwią część naturalnych satelitów znalezionych w Układzie Słonecznym. Jednak dzięki ciągłym badaniom i udoskonaleniom wprowadzonym w naszych instrumentacjach satelity są również odkrywane na orbitach wokół mniejszych ciał.

Planety karłowate i inne ciała:

Jak już wspomniano, istnieje kilka planet karłowatych, TNO i innych ciał w Układzie Słonecznym, które również mają własne księżyce. Składają się one głównie z naturalnych satelitów, które zostały potwierdzone na orbitach Plutona, Eris, Haumea i Makemake. Z pięcioma orbitującymi satelitami Pluton ma najbardziej potwierdzone księżyce (choć może się to zmienić w dalszej obserwacji).

Największa i najbliższa na orbicie Plutona jest Charon. Księżyc ten został po raz pierwszy zidentyfikowany w 1978 r. Przez astronoma Jamesa Christy'ego za pomocą płyt fotograficznych z US Naval Observatory (USNO) w Waszyngtonie, D.C. Poza Charonem leżą cztery inne księżyce - odpowiednio Styx, Nix, Kerberos i Hydra.

Nix i Hydra zostały odkryte jednocześnie w 2005 r. Przez Zespół Poszukiwaczy Towarzysza Plutona za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble'a. Ten sam zespół odkrył Kerberos w 2011 roku. Piąty i ostatni satelita, Styx, został odkryty przez statek kosmiczny New Horizons w 2012 roku podczas robienia zdjęć Plutona i Charona.

Charon, Styx i Kerberos są na tyle masywne, że pod wpływem własnej grawitacji zapadły się w kulisty kształt. Tymczasem Nix i Hydra są podłużne. Układ Plutona-Charona jest niezwykły, ponieważ jest jednym z niewielu układów w Układzie Słonecznym, którego środek ciężkości znajduje się powyżej powierzchni pierwotnej. Krótko mówiąc, Pluton i Charon krążą wokół siebie, powodując, że niektórzy naukowcy twierdzą, że jest to „system podwójnych karłów” zamiast planety karłowatej i krążącego wokół Księżyca.

Ponadto niezwykłe jest to, że każde ciało jest przyporządkowane do drugiego. Charon i Pluton zawsze przedstawiają sobie tę samą twarz; a z dowolnej pozycji na jednym ciele drugie jest zawsze w tej samej pozycji na niebie lub zawsze jest zasłonięte. Oznacza to również, że okres obrotu każdego z nich jest równy czasowi, po którym cały system obraca się wokół wspólnego środka ciężkości.

W 2007 r. Obserwacje Gemini Observatory plastrów hydratów amoniaku i kryształów wody na powierzchni Charona sugerowały obecność aktywnych kriogenicznych gejzerów. To wydaje się wskazywać, że Pluton ma ocean pod powierzchnią, który jest ciepły w temperaturze i że jądro jest aktywne geologicznie. Uważa się, że księżyce Plutona powstały w wyniku zderzenia Plutona z podobnym ciałem na początku historii Układu Słonecznego. Zderzenie uwolniło materiał, który skonsolidował się w księżyce wokół Plutona.

Na drugim miejscu znajduje się Haumea, która ma dwa znane księżyce - Hi’iaka i Namaka - które są nazwane na cześć córek hawajskiej bogini. Oba zostały odkryte w 2005 roku przez zespół Browna podczas prowadzenia obserwacji Haumei w W.M. Obserwatorium Kecka. Hi’iaka, początkowo nazywany przez zespół Caltech „Rudolph”, został odkryty 26 stycznia 2005 r.

Jest to zewnętrzna i - o średnicy około 310 km - większa i jaśniejsza z nich, i krąży wokół Haumei po prawie okrągłej ścieżce co 49 dni. Obserwacje w podczerwieni wskazują, że jej powierzchnia jest prawie całkowicie pokryta czystym krystalicznym lodem wodnym. Z tego powodu Brown i jego zespół spekulowali, że księżyc jest fragmentem Haumei, który pękł podczas zderzenia.

Namaka, mniejszy i najbardziej wewnętrzny z nich, został odkryty 30 czerwca 2005 r. I otrzymał przydomek „Blitzen”. Jest to jedna dziesiąta masy Hi´iaka i okrąża Haumeę w ciągu 18 dni na wysoce eliptycznej orbicie. Oba księżyce krążą wokół Haumei na wysoce ekscentrycznych orbitach. Nie dokonano jeszcze szacunków dotyczących ich masy.

Eris ma jeden księżyc o nazwie Dysnomia, który został nazwany na cześć córki Eris w mitologii greckiej, którą po raz pierwszy zaobserwowano 10 września 2005 r. - kilka miesięcy po odkryciu Eris. Księżyc został zauważony przez zespół korzystający z teleskopów Keck na Hawajach, którzy byli zajęci prowadzeniem obserwacji czterech najjaśniejszych TNO (Plutona, Makemake, Haumea i Eris) w tym czasie.

W kwietniu 2016 r. Obserwacje z wykorzystaniem Kosmiczny teleskop HubbleKamera Wide Field Camera 3 ujawniła, że Makemake miał naturalnego satelitę - który został oznaczony jako S / 2015 (136472) 1 (przez zespół odkrywców nazywany MK 2). Szacuje się, że ma średnicę 175 km (110 mil) i ma pół-główną oś, co najmniej 21 000 km (13 000 mil) od Makemake.

Największe i najmniejsze księżyce:

Tytuł największego księżyca w Układzie Słonecznym należy do Ganimedesa, który ma średnicę 5262,4 km (3270 mil). Dzięki temu jest nie tylko większy niż Ziemski Księżyc, ale większy nawet niż planeta Merkury - chociaż ma tylko połowę masy Merkurego. Jeśli chodzi o najmniejszego satelitę, to jest remis między S / 2003 J 9 i S / 2003 J 12. Te dwa satelity, oba na orbicie Jowisza, mają średnicę około 1 km (0,6 mi).

Ważną rzeczą, na którą należy zwrócić uwagę podczas omawiania liczby znanych księżyców w Układzie Słonecznym, jest to, że kluczowym słowem jest tutaj „znane”. Z każdym rokiem potwierdzanych jest coraz więcej satelitów, a zdecydowana większość z tych, o których wiemy teraz, została odkryta dopiero w ciągu ostatnich kilku dekad. W miarę jak nasze wysiłki poszukiwawcze są kontynuowane, a nasze instrumenty ulegają poprawie, możemy odkryć, że wokół są jeszcze setki innych!

Napisaliśmy wiele interesujących artykułów o księżycach Układu Słonecznego tutaj w Space Magazine. Oto jaki jest największy księżyc w Układzie Słonecznym? Jakie są planety Układu Słonecznego ?, Ile księżyców ma Ziemia ?, Ile księżyców ma Mars ?, Ile księżyców ma Jowisz ?, Ile księżyców ma Saturn ?, Ile księżyców ma Uran ?, Ile księżyców ma Neptun?

Aby uzyskać więcej informacji, zapoznaj się ze stroną NASA Solar System Exploration.

Nagraliśmy całą serię podcastów na temat Układu Słonecznego w Astronomy Cast. Sprawdź je tutaj.

Źródła: