IO (СПУТНИК): ХАРАКТЕРИСТИКИ, СОСТАВ, ОРБИТА, ДВИЖЕНИЕ, СТРУКТУРА - ARTE - 2025

Ио является частью четырех галилеевых спутников (Ио, Европа, Ганимед, Каллисто), названных так потому, что они были обнаружены в 1610 году Галилео Галилеем с помощью рудиментарного телескопа, который он сам построил.

Это третий по величине из галилеевых спутников и из оставшихся 75 спутников Юпитера. По радиусу орбиты это пятый спутник и первый из галилейских спутников. Его название происходит от греческой мифологии, в которой Ио был одной из многих девушек, в которых влюбился бог Зевс, также называемый Юпитером в римской мифологии.

Рис. 1. Ио является частью четырех спутников, открытых Галилео Галилеем в 1610 году, и из четырех спутников он самый близкий к планете. (викискладе).

Ио составляет одну треть диаметра Земли и примерно равен размеру нашего спутника Луны. По сравнению с другими спутниками Солнечной системы Ио занимает пятое место по размеру, после Луны.

На поверхности Ио есть горные хребты, которые выделяются на фоне обширных равнин. Ударных кратеров не наблюдается, что указывает на то, что они были стерты из-за большой геологической и вулканической активности, считающейся крупнейшей из всех в Солнечной системе. Его вулканы производят облака соединений серы, которые возвышаются на 500 км над его поверхностью.

На его поверхности есть сотни гор, некоторые из которых выше, чем гора Эверест, которые образовались из-за сильного вулканизма спутника.

Открытие Ио в 1610 году и других галилеевых спутников изменило представление о нашем положении во Вселенной, поскольку в то время мы считались центром всего.

Открывая «другие миры», как Галилей называл спутники, вращающиеся вокруг Юпитера, идея, предложенная Коперником, о том, что наша планета вращается вокруг Солнца, стала более осуществимой и ощутимой.

Благодаря Ио первое измерение скорости света было сделано датским астрономом Оле Кристенсеном Рёмером в 1676 году. Он понял, что продолжительность затмения Ио Юпитером была на 22 минуты меньше, когда Земля была ближе к Юпитеру, чем когда он был в самой дальней точке.

Это было время, которое потребовалось свету для прохождения диаметра орбиты Земли, отсюда Рёмер оценил скорость света в 225 000 км / с, что на 25% меньше принятого в настоящее время значения.

Общие характеристики Ио

К тому времени, когда миссия "Вояджер" приблизилась к системе Юпитера, она обнаружила восемь извергающихся вулканов на Ио, а миссия "Галилео", хотя и не смогла подобраться слишком близко к спутнику, действительно дала изображения вулканов с превосходным разрешением. Этот зонд зафиксировал не менее 100 извергающихся вулканов.

Рис. 2. Поверхность Ио, показывающая обширные равнины и многочисленные вулканы, в истинных цветах, сфотографированная зондом Galileo. Источник: НАСА.

Основные физические характеристики Ио:

-Его диаметр 3643,2 км.

-Масса: 8,94 х 10 ²² кг.

-Средняя плотность 3,55 г / см ³ .

-Температура поверхности: (ºC): от -143 до -168

-Ускорение свободного падения на его поверхности составляет 1,81 м / с ² или 0,185 г.

-Период вращения: 1д 18ч 27,6м

-Период перевода: 1д 18ч 27.6м

-Атмосфера состоит из 100% диоксида серы (SO2).

Краткое изложение основных характеристик Ио

Сочинение

Наиболее выдающейся характеристикой Ио является его желтый цвет, который обусловлен отложением серы на вулканической поверхности. По этой причине, хотя столкновения метеоритов, которые привлекает гигант Юпитер, часты, они быстро стираются.

Считается, что в спутнике много базальтов, как всегда, окрашенных серой в желтый цвет.

В мантии много расплавленных силикатов (см. Детали внутренней структуры ниже), а кора состоит из замороженной серы и диоксида серы.

Ио - самый плотный спутник в Солнечной системе (3,53 г / куб.см), он сравним с каменистыми планетами. Силикатная порода мантии окружает ядро ​​расплавленного сульфида железа.

Наконец, атмосфера Ио почти на 100% состоит из диоксида серы.

атмосфера

Спектральный анализ показывает тонкую атмосферу двуокиси серы. Несмотря на то, что сотни действующих вулканов извергают тонны газов в секунду, спутник не может удержать их из-за низкой силы тяжести, и космическая скорость спутника также не очень высока.

Вдобавок ионизированные атомы, покидающие окрестности Ио, захватываются магнитным полем Юпитера, образуя на его орбите нечто вроде бублика. Именно эти ионы серы придают красноватый цвет крошечному соседнему спутнику Амальтея, орбита которого находится ниже орбиты Ио.

Давление тонкой и тонкой атмосферы очень низкое, а ее температура ниже -140ºC.

Поверхность Ио враждебна для людей из-за низких температур, токсичной атмосферы и огромной радиации, поскольку спутник находится в радиационных поясах Юпитера.

Атмосфера Ио угасает и воспламеняется

Из-за орбитального движения Ио есть время, когда спутник перестает принимать свет Солнца, поскольку его затмевает Юпитер. Этот период длится 2 часа и, как и положено, температура падает.

Действительно, когда Ио обращен к Солнцу, его температура составляет -143 ºC, но когда его затмевает гигантский Юпитер, его температура может упасть до -168 ºC.

Во время затмения тонкая атмосфера спутника конденсируется на поверхности, образуя лед из диоксида серы, и полностью исчезает.

Затем, когда затмение прекращается и температура начинает расти, конденсированный диоксид серы испаряется, и тонкая атмосфера Ио возвращается. К такому выводу пришла команда НАСА в 2016 году.

Таким образом, атмосфера Ио образована не газами вулканов, а сублимацией льда на ее поверхности.

Движение переводов

Ио делает один полный оборот вокруг Юпитера за 1,7 земных дня, и каждый оборот спутника затмевается планетой-хозяином в течение 2 часов.

Из-за огромной приливной силы орбита Ио должна быть круговой, однако это не так из-за взаимодействия с другими галилеевыми лунами, с которыми они находятся в орбитальном резонансе.

Когда Ио исполняется 4 года, Европе исполняется 2 года, а Ганимеду - 1. Любопытное явление можно увидеть на следующей анимации:

Рисунок 3. Орбитальный резонанс Ио и его спутников: Ганимеда и Европы. Источник: Wikimedia Commons.

Это взаимодействие приводит к тому, что орбита спутника имеет определенный эксцентриситет, рассчитанный на 0,0041.

Наименьший радиус орбиты (периастр или перигелий) Ио составляет 420 000 км, а наибольший радиус орбиты (апоастр или афелий) составляет 423 400 км, что дает средний радиус орбиты 421 600 км.

Плоскость орбиты наклонена относительно плоскости орбиты Земли на 0,040 °.

Ио считается ближайшим спутником к Юпитеру, но на самом деле ниже его орбиты находятся еще четыре спутника, хотя и чрезвычайно маленькие.

Фактически Ио в 23 раза больше, чем самый большой из этих маленьких спутников, которые, вероятно, являются метеоритами, захваченными гравитацией Юпитера.

Названия крошечных лун в порядке близости к их планете-хозяину: Метида, Адрастея, Амальтея и Фива.

После орбиты Ио следующим спутником будет галилеевец: Европа.

Несмотря на то, что она очень близка к Ио, Европа совершенно другая по составу и структуре. Считается, что это так, потому что небольшая разница в радиусе орбиты (249 тыс. Км) значительно снижает приливную силу на Европе.

Орбита Ио и магнитосфера Юпитера

Вулканы на Ио выбрасывают в космос ионизированные атомы серы, захваченные магнитным полем Юпитера, образуя пончик из плазменного проводника, который соответствует орбите спутника.

Это собственное магнитное поле Юпитера, которое переносит ионизированный материал из тонкой атмосферы Ио.

Это явление создает ток в 3 миллиона ампер, который усиливает и без того мощное магнитное поле Юпитера более чем в два раза по сравнению с его значением, если бы Ио не было.

Вращательное движение

Период вращения вокруг своей оси совпадает с периодом обращения спутника по орбите, который вызван приливной силой, которую Юпитер оказывает на Ио, ее значение составляет 1 день 18 часов 27,6 секунды.

Наклон оси вращения незначительный.

Внутренняя структура

Поскольку его средняя плотность составляет 3,5 г / см ^{3, можно} сделать вывод о каменистой внутренней структуре спутника. Спектральный анализ Ио не обнаруживает наличия воды, поэтому наличие льда маловероятно.

Согласно расчетам, основанным на собранных данных, предполагается, что спутник имеет небольшое ядро ​​из железа или железа, смешанного с серой.

За ним следует глубокая и частично расплавленная каменная мантия и тонкая каменистая кора.

Поверхность имеет цвета плохо приготовленной пиццы: красный, бледно-желтый, коричневый и оранжевый.

Первоначально считалось, что кора представляет собой серу, но инфракрасные измерения показывают, что вулканы извергают лаву при температуре 1500 ° C, что указывает на то, что она не только состоит из серы (которая кипит при 550 ° C), но также есть расплавленная порода.

Еще одно свидетельство присутствия горных пород - наличие гор, высота которых повторяет Эверест. Сама по себе сера не могла бы объяснить эти образования.

Внутренняя структура Ио в соответствии с теоретическими моделями резюмируется на следующем рисунке:

Рисунок 4. Структура Io. Источник: Wikimedia Commons.

Геология Ио

Геологическая активность планеты или спутника обусловлена ​​теплом их недр. И лучший пример - Ио, самый внутренний из крупнейших спутников Юпитера.

Огромная масса планеты-хозяина является отличным аттрактором для метеоритов, подобных тому, что вспоминали Шумейкер-Леви 9 в 1994 году, однако Ио не показывает ударных кратеров, и причина в том, что интенсивная вулканическая активность стирает их.

На Ио более 150 действующих вулканов, извергающих достаточно пепла, чтобы погребать ударные кратеры. Вулканизм Ио намного сильнее, чем на Земле, и является крупнейшим во всей Солнечной системе.

Что усиливает извержения вулканов Ио, так это сера, растворенная в магме, которая при сбросе давления приводит в движение магму, выбрасывая пепел и газ на высоту до 500 м.

Пепел возвращается на поверхность спутника, образуя слои обломков вокруг вулканов.

На поверхности Ио наблюдаются беловатые участки из-за замороженного диоксида серы. В трещинах разломов расплавленная лава течет и взрывается вверх.

Рисунок 5. Последовательность, полученная зондом New Horizons, показывающая извержение вулкана на поверхности Ио. Источник: НАСА.

Откуда у Ио энергия?

Поскольку Ио немного больше Луны, которая холодна и геологически мертва, возникает вопрос, откуда берется энергия этого маленького спутника Юпитера.

Это не может быть остаточное тепло образования, потому что Ио недостаточно велик, чтобы удерживать его. И это не радиоактивный распад его внутренней части, поскольку фактически энергия, рассеиваемая его вулканами, легко утраивает радиационное тепло, которое излучает тело такого размера.

Источником энергии Ио является приливная сила из-за огромной гравитации Юпитера и из-за его близости к нему.

Эта сила настолько велика, что поверхность спутника поднимается и опускается на 100 м. Трение между камнями - вот что производит это огромное тепло, безусловно, намного большее, чем у земных приливных сил, которые едва сдвигают твердую поверхность континентов на несколько сантиметров.

Огромное трение, вызванное гигантской приливной силой на Ио, вызывает выработку тепла, достаточного для расплавления глубоких слоев. Диоксид серы испаряется, создавая давление, достаточное для того, чтобы извергнутая вулканами магма остыла и покрыла поверхность.

Приливный эффект уменьшается с увеличением расстояния до центра притяжения, поэтому этот эффект менее важен для спутников, находящихся дальше от Юпитера, где в геологии преобладают удары метеоритов.

Ссылки

1. 20 минут. (2016) Наблюдение за затмением на Ио раскрывает его секреты. Получено с: 20minutos.es
2. Катнер, М. (2010) Астрономия: физическая перспектива. Издательство Кембриджского университета.
3. Сидс и Бэкман. (2011) Солнечная система. Cengage Learning.
4. Wikipedia. Ио (спутник). Получено с: es. wikipedia.com
5. Wikipedia. Спутники Юпитера. Получено с: es. wikipedia.com
6. Wikipedia. Галилеев спутник. Получено с: wikipedia.com