по астрономии Ученика 11а класса (стр. 1 из 2)
Система Юпитера.
Реферат по астрономии
Ученика 11а класса
Школы №1216 г.Москвы
Мордвинцева Дмитрия.
2000
Оглавление.
1. История открытия и исследования спутников Юпитера 3
2. Система спутников Юпитера. Общие данные. Кольцо Юпитера. 4
3. Таблица орбитальных данных спутников Юпитера. 5
4. Внешние спутники Юпитера. 6
5. Галиеевы спутники Юпитера. 6
5.1. Ио. 7
5.2. Европа. 9
5.3. Ганимед. 9
5.4. Каллисто. 10
6. Амальтея: спутник-загадка. 11
7. Вклад спутников Юпитера в знания человечества. 12
8.Будущие исследования и возможное практическое использование спутников Юпитера. 12
Система спутников Юпитера.
История открытия и исследования спутников Юпитера.
В дневнике Г. Галилея за 1610г. читаем: «Сегодня ночью наблюдал четыре слабые звездочки в окрестности Юпитера.… Судя по всему, они обращаются вокруг самой планеты…». Так было сделано великое открытие: у Юпитера есть спутники! Это было одно из доказательств геоцентрической теории Коперника. До 1950-х гг. эти спутники изучались визуально, и были открыты еще несколько спутников. С 50-х годов визуальные наблюдения стали дополняться сведениями от фотоэлектрических, телевизионных и радиотелескопов, мощнейшими из которых стали Пуэрториканский радиотелескоп НАСА и РАТАН-600 АН СССР. С 70-х гг. стали активно применяться методы компьютерного моделирования для изучения космических тел, в том числе и для изучения спутников Юпитера, что дало весьма интересные результаты.
Но настоящая лавина информации обрушилась на исследователей после начала работы «Пионера-10», «Пионера-11», орбитальных станций «Салют» и «Мир» и особенно после запуска «Вяджер-1»(1975) и «Вояджер-2»(1977), «Галилео»(1992) и орбитального телескопа «Хаббл». Именно в это время стало известно много фактов, о которых ранее даже не подозревали, подтвердились некоторые гипотезы (например, гипотеза советских ученых о наличии у Юпитера кольца). Но, тем не менее, мы еще до сих пор очень мало знаем о системе Юпитера – Природа и в этом случае неохотно расстается со своими секретами. На данный момент нам известно, что у Юпитера есть 16 спутников и кольцо.
Система спутников Юпитера. Общие данные. Кольцо Юпитера.
В обширной системе спутников Юпитера еще много неизученного. Ее диаметр составляет около 24.000 тыс. километров. Такие гигантские размеры возможны благодаря мощному гравитационному полю планеты и удаленности системы от Солнца. Система спутников Юпитера состоит из 16 довольно крупных тел, размеры которых сильно варьируют (самый маленький из них – J3 – по размерам сравним со средним астероидом, Ио и Европа сравнимы с Луной, а Ганимед - даже БОЛЬШЕ Меркурия).
Особняком в системе Юпитера стоит его кольцо. Оно не похоже на мощное кольцо Сатурна и состоит, по-видимому, из частиц космической пыли, захваченных гравитационным полем Юпитера. Оно делится на несколько поясов, причем между ними есть т.н. щели (в одной из которых вращается J1). Во внешних слоях вращаются менее тяжелые частицы, во внутренних – более тяжелые. Внешний край кольца удален на 130 тыс. километров, а основание, вероятно, уходит в ионосферу планеты. Кольцо вращается в экваториальной плоскости Юпитера.
По расстоянию от планеты спутники четко делятся на четыре группы: внутренние(на расстоянии от 102тыс. км до 1880тыс. км), в которых выделяют галилеевы (на расстоянии от 422тыс. км до 1880тыс. км (Ио, Европа, Ганимед, Каллисто; негалилеевы внутренние спутники – J1, J2, J3 и Амальтея)) и две группы внешних: на расстоянии от 11100 тыс. км до 11900 тыс. км (Леда, Гималия, Лиситея, Элара) и на расстоянии от 21700 тыс. км до 23700 тыс. км(Ананке, Карме, Пасифе, Синоне).
Таблица орбитальных данных спутников Юпитера.
| Наименование. | D,км | Ρ(г/см) | L(1000км) | Т(сутки) |
| 14.J1 | 20 | 102 | 0,21 | |
| Кольцо | - | - | 126 | - |
| 16.J3 | £12 | 128,1 | 0,29 | |
| 15.J2 | 80 | 0,67 | ||
| 5. Амальтея | 346 | 181 | 0,498 | |
| 1. Ио | 3640 | 3,53 | 422 | 1,769 |
| 2. Европа | 3130 | 3,04 | 671 | 3,551 |
| 3. Ганимед | 5880 | 1,93 | 1070 | 7,155 |
| 4. Каллисто | 4840 | 1,79 | 1880 | 16,689 |
| 13. Леда | 11100 | 239 | ||
| 6. Гамалия | 170 | 11500 | 250 | |
| 10. Лиситея | 80 | 11770 | 260 | |
| 7. Элара | 26 | 11900 | 264 | |
| 12. Ананке | 22 | 21700 | 631 | |
| 11. Карме | 28 | 22500 | 692 | |
| 8. Пасифе | 24 | 23500 | 739 | |
| 9. Синоне | 26 | 23700 | 758 |
Восемь внешних спутников Юпитера – крошечные, скорее похожие на астероиды, тела, делятся на две группы (см. Общие данные). Первые четыре спутника(1 группа) вращаются прямо (на расстоянии примерно 1,2 млн. км от Юпитера), остальные(2 группа)- на расстоянии вдвое большем – в обратном. Такое движение позволяет более-менее оставаться на своих орбитах, а не разлетаться от Юпитера под действием гравитации Солнца (гравитация самой планеты здесь уже довольно мала). Вообще о спутниках этих групп известно крайне мало. Для некоторых даже точно не высчитана орбита. Наблюдать их крайне сложно. По-видимому, это тела астероидного типа, сравнительно недавно вошедшие в систему. Их орбиты довольно неустойчивы, можно предположить, что это тела, втянутые в систему Юпитера его гравитационным полем, пролетая вблизи его. Больше ничего серьезного сказать о них астрономы пока не могут. Воображение астрономов всегда волновали огромные спутники Юпитера, открытые Г. Галилеем (откуда и название). Их изучали очень интенсивно и изучают сейчас. Их имена – Ио, Европа, Ганимед, Каллисто. Их орбиты почти круговые, лежат в экваториальной плоскости Юпитера, каждая последующая находится в среднем в 1,7 раз дальше от планеты. Давно известна особенность трех из них: Ио, Ганимеда и Европы. Они двигаются почти в полном резонансе с периодами обращения, находящимися в примерном соотношении 1:2:4. Поэтому они подвергаются мощному взаимному гравитационному трению, а также приливному воздействию Юпитера. Именно поэтому они всегда обращены к планете одной и той же стороной. Причем из-за таких взаимных возмущений спутники очень сильно разогреваются, особенно Ио.
В природе Ио довольно много непонятного, несмотря на длительные исследования, продолжающиеся до сих пор.Сложен этот объект, скорее всего, из силикатных материалов, преимущественно солей натрия, калия и трехвалентного железа. В недрах спутника есть, вероятно, запасы тория и урана, при разложении которых выделяется энергия, идущая также на разогрев.
«Вояджер-1» открыл на Ио восемь действующих вулканов, «Вояджер-2» зарегистрировал только шесть, «Галилео» отмечает постоянную вулканическую активность спутника. Вулканические плюмажи поднимаются на 70-280 км над поверхностью, что требует скорость выброса в 1 км/с; состоят они в основном из мелких частиц, вероятно, диоксида серы. Вокруг Ио также есть т.н. торы натрия и водорода, серы и кислорода. Водяной пар обнаружить не удалось. Все это позволяет о некоем подобии атмосферы Ио. По измерениям в ИК-лучах на экваторе давление составляет 10-7 бар.
Образование вулканов связано с расплавлением силикатных масс в недрах Ио, содержащих также небольшое металлическое ядро (у Ио поэтому есть гравитационное поле, хотя и очень слабое). Под видимой корой Ио лежит слой базальных силикатных масс, выходящих кое-где на поверхность в виде гор высотой не более 12 км. При довольно высоких температурах (390К) в умеренных глубинах происходит расплавление серы, так что под слоем силикатов лежит океан расплавленной серы. При этом сера, будучи легче их, изливается через разломы на поверхность, застывает и наблюдается в виде огромных равнин со слабо выраженным рельефом. Количество такой серы определить пока не удалось из-за постоянной вулканической активности. Но полярные области спутника менее гладкие, что согласуется с более низкой температурой на поверхности (100К) и меньшей текучестью вещества в таких условиях.