ПРИРОДНЫЕ СПУТНИКИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ФОРМИРОВАНИЕ, ФУНКЦИИ, ПРИМЕРЫ - ARTE - 2025

Естественные спутники - это скалистые тела, связанные с планетами силой тяжести. Обычно они меньше планеты, вокруг которой они вращаются. Естественные спутники также называют «лунами», потому что Луна является естественным спутником Земли. Присутствие этих звезд довольно распространено, потому что, за исключением Меркурия, Венеры и Цереры, у других планет Солнечной системы есть спутники, вращающиеся вокруг них.

Общее количество лун в Солнечной системе неизвестно, так как считается, что их еще предстоит открыть. К настоящему времени документально подтверждено существование 181, из которых на планете Сатурн находится самое большое число: 82.

Некоторые из естественных спутников солнечной системы. Ганимед, за которым следуют Титан, Каллисто, Ио и Луна, являются самыми большими. У Венеры 0 спутников у Нептуна 14. Пользователь: primefac

У естественных спутников нет спутников, однако есть астероиды, которые имеют, например (243) Ида - астероид с естественным спутником: Дактиль.

Единственный естественный спутник, видимый невооруженным глазом, - это наша Луна. Чтобы увидеть спутники Юпитера, вам понадобится телескоп. Галилео Галилей был первым, кто обнаружил четыре самых больших в 1610 году и окрестил их мифологическими именами: Ио, Каллисто, Европа и Ганимед.

С тех пор каждому новому обнаруженному спутнику было присвоено мифологическое название, за исключением спутников Урана, названных в честь персонажей Уильяма Шекспира.

На этой анимации показан естественный спутник, вращающийся вокруг родительской планеты. Источник: Wikimedia Commons. Wiki-MG **** @@@ - fr Accueil fr: Accueil

Повышение квалификации

Происхождение естественных спутников восходит к самому формированию Солнечной системы. В настоящее время наиболее широко принятая гипотеза - это гипотеза туманностей: из остатков сверхновой звезды образовалась туманность из космического газа и пыли, которая благодаря силе гравитации скопила достаточно вещества, чтобы в первую очередь создать Солнце.

После создания Солнца вокруг него остался вращающийся диск из газа и пыли, как это наблюдалось у молодых звезд, у которых эти диски часто встречаются.

Вещество в диске, окружающем звезду, конденсируется при охлаждении и при столкновении составляющих его частиц. Со временем сформировались планетезимали, зародыши планет будущего, и точно так же могли образоваться спутники.

Таким образом, космологи считают, что все тела Солнечной системы были сформированы, включая само Солнце, планеты, спутники, астероиды и кометы. Процесс агломерации и уплотнения вещества называется аккрецией.

Теперь остается вопрос, как каждая планета обзавелась собственными естественными спутниками. В нашей солнечной системе у каменистых планет или внутренних планет мало спутников. Меркурий и Венера - нет. У Земли только одна Луна, а у Марса их две: Фобос и Деймос.

Но газообразные внешние планеты считают свои луны десятками. Итак, есть несколько теорий, которые пытаются объяснить это:

-Спутники оторвались от планеты и остались на ее орбите

-Планета захватила спутник

-И планета, и спутник с самого начала сформировали систему.

Движение естественных спутников

Сравнение размеров Земли и Луны. Аполлон-17 Изображение всей Земли: НАСА Телескопическое изображение полной Луны: Грегори Х. Ревера

Гравитационные взаимодействия между телами в Солнечной системе приводят к сложным сценариям движения спутников. Эти взаимодействия изменяют орбиты, и к известным движениям перемещения и вращения добавляются другие, например либрации.

Либрации или колебания Луны - это колебательные движения спутника, которые наблюдаются с Земли. Благодаря либрациям, хотя Луна всегда обращена к Земле одной и той же стороной, можно увидеть небольшой дополнительный процент невидимой стороны.

Взаимодействия также изменяют внешний вид спутников, а они, в свою очередь, планеты, вокруг которой они вращаются. Подробнее об этом будет сказано позже.

Типы естественных спутников

Что касается типов, то естественными спутниками могут быть, например:

Обычные спутники

Обычные спутники вращаются вокруг Солнца в том же направлении, что и их родительская планета, поэтому, скорее всего, они возникли в то же время или являются результатом какого-то катастрофического события, пережитого планетой в отдаленные времена.

Нерегулярные спутники

Они почти всегда вращаются в направлении, противоположном направлению материнской планеты (они ретроградны), а их орбита имеет тенденцию иметь больший эксцентриситет и более удаленные, поэтому попадают в категорию вероятных захваченных спутников.

Временные спутники

Обычно это небольшие астероиды, захваченные планетой на время, которые затем продолжают проникать в космос. Небольшой RH120 2006 года длиной около 10 футов, как полагают, достигает околоземной орбиты каждые 20 лет и фиксируется там, хотя, возможно, это не единственный временный спутник Земли.

Существуют также другие названия естественных спутников в зависимости от воздействия, которое они оказывают на планету, или в соответствии с конфигурацией ее орбиты.

Функция

Естественные спутники планет не были созданы для выполнения каких-либо конкретных функций, в отличие от искусственных спутников. Они существуют из-за множественных взаимодействий гравитационного типа и других физических процессов, которые пока частично неизвестны.

Орбита

Однако спутники оказывают заметное влияние на планеты, вокруг которых они вращаются. Достаточно подумать о влиянии приливов, чтобы понять огромное влияние Луны на Землю.

И не только это, Луна также вносит свой вклад в формирование орбиты Земли, так что в случае ее отсутствия климат и условия жизни здесь существенно пострадают.

Точно так же луны других планет помогают установить орбиты своих родительских планет и настроить их характеристики.

Конфигурация кольца

Стоит упомянуть случай спутников-пастухов на внешних планетах, названных так потому, что своей гравитацией они помогают поддерживать конфигурацию колец на таких планетах, как Сатурн, планета с наиболее известными кольцами.

Вокруг Сатурна находится тонкий диск материала, состоящий из очень мелких частиц. Орбита некоторых его спутников, таких как Мимас, проходит через диск, разделяя его на кольца. Затем говорится, что спутники гравитационно «задевают» эти кольца, сохраняя свободным пространство, окружающее их орбиту.

Приливные силы

Приливные силы присутствуют между планетой и ее спутниками, например, между Землей и Луной. Они связаны с тем, что оба представляют собой вытянутые тела, то есть с измеримыми размерами.

Итак, гравитационное взаимодействие между ними не является полностью однородным, потому что есть точки, расположенные ближе друг к другу, где величина силы тяжести больше.

Помните, что гравитационное притяжение зависит от расстояния между объектами. Если мы хотим вычислить их значение между Землей и Луной с помощью уравнения Ньютона, мы обычно делаем это, подставляя соответствующие массы и расстояние между их центрами.

Делая это таким образом, мы предполагаем, что массы обоих сосредоточены прямо в центре.

Но все меняется, если принять во внимание точку на Земле, расположенную на определенном расстоянии от центра. Например, на следующем рисунке гравитационное притяжение Луны (слева) немного отличается в точках A, B, C и D. По крайней мере, мы ожидаем, что оно будет сильнее в точке A, которая находится ближе, и меньше в точке B, которая находится дальше.

Рисунок 3. Приливные силы, действующие в основном со стороны Луны, заставляют океаны подниматься к ней во время приливов. Источник: Wikimedia Commons. Эман.

На самом деле разница не слишком велика, но ее достаточно, чтобы вызвать земные приливы, поскольку океанические массы, будучи текучими, легче деформируются небольшим гравитационным притяжением, создаваемым Луной.

Аналогичное взаимодействие происходит между Землей и Солнцем, несмотря на то, что Солнце находится намного дальше, но нужно учитывать, что оно более массивное.

Приливы и отливы

Периодически влияние Луны и Солнца складывается, и тогда приливы усиливаются. Это происходит в новолуние или полнолуние, когда три звезды выровнены. С другой стороны, когда они расположены под прямым углом, приливные эффекты противодействуют друг другу.

Приливные силы не уникальны для системы Земля-Луна, но также присутствуют во всей Солнечной системе.

Естественные спутники Земли

Вид на Луну, единственный естественный спутник Земли. Источник: Max Pixels.

Единственный естественный спутник Земли - наша Луна. Это самый большой спутник по сравнению с родительской планетой.

Хотя его поверхность негостеприимна, его влияние необычайно для жизни на Земле: сила его гравитации изменила орбиту Земли, увеличив период света, чтобы дать растениям время для фотосинтеза.

На Луне нет пригодной для дыхания атмосферы, нет жидкой воды и есть резкие перепады температур. Но благодаря ему возникают времена года и приливы, а также он преобразовал атмосферу Земли, чтобы она стала пригодной для дыхания.

Как будто этого было недостаточно, он служит руководством для сельского хозяйства и вечным источником вдохновения для ученых, философов, поэтов и любителей.

Естественные спутники Марса

Рисунок 5. Фобос и Деймос. Источник: Wikimedia Commons. Машиночитаемый автор не предоставлен. Предполагается, что RHorning (на основании заявлений об авторских правах). .

Это два небольших (около 10 км в диаметре) спутника неправильной формы, обнаруженные в конце 19 века североамериканским астрономом Асафом Холлом: Фобос и Деймос.

Вероятно, они пришли из пояса астероидов, разделяющего внутренние и внешние планеты, и были притянуты марсианской гравитацией.

Они вращаются очень близко к красной планете, Фобос - самый близкий, на орбите 3000 км или меньше. Астрономы считают, что в конечном итоге он рухнет на поверхность Марса. Что касается Деймоса, он, возможно, избежит гравитации Марса и станет независимым астероидом.

Естественные спутники Юпитера

Сравнение размеров между спутниками Галилея, Землей и Луной. Источник: Wikimedia Commons. Hydra92.

Четыре самых больших спутника Юпитера были открыты благодаря недавно выпущенному телескопу Галилея, поэтому их называют спутниками Галилея. Но пока у газового гиганта не менее 79 лун, хотя галилеевы спутники являются самыми большими, сопоставимыми по размеру с планетой Меркурий.

У одного из них, Ио, есть атмосфера, он совершает полный оборот вокруг Юпитера чуть менее чем за 2 дня и имеет среднюю плотность, аналогичную плотности Луны.

Со своей стороны, Европа каменистая и с разреженной атмосферой. Чтобы обойти планету, требуется менее 4 дней, и ученые считают, что она, как и Земля, обладает тектонической активностью.

Ганимед и Каллисто - самые большие спутники, на орбиту которых уходит неделя. Ганимед, самый большой из спутников во всей солнечной системе, имеет собственное магнитное поле, тонкую атмосферу с кислородом и может содержать жидкую воду, как и Каллисто.

Точно так же у Юпитера есть большое количество других спутников, как регулярных, так и неправильных, некоторые из которых, возможно, образованы частью той же туманности, которая образовала Юпитер в результате аккреции. Другие, особенно необычные, наверняка были захвачены гравитацией Юпитера, когда им довелось пройти достаточно близко к планете.

Естественные спутники Сатурна

Мимас, спутник Сатурна на снимке с Кассини. Источник: Wikimedia Commons.

Сатурн - планета с наибольшим количеством спутников, по последним подсчетам около 82. Они образуют довольно сложную систему, в которой выделяются спутники-пастухи, трояны, те, что находятся на общих орбитах, и множество спутников.

Самым важным из-за своего размера и атмосферы является Титан. Эта луна является второй по величине во всей солнечной системе после Ганимеда, и ее можно увидеть с Земли в телескоп.

В середине 20-го века Джерард Койпер уже обнаружил метан в атмосфере Титана, но благодаря миссии Кассини-Гюйгенс теперь мы знаем, что на Титане дуют ветры со скоростью до 210 м / с.

Для сравнения: ураганы категории 5 являются наиболее сильными и имеют скорость ветра чуть более 70 м / с. Точно так же дожди на Титане - это метановые, поэтому перспектива неблагоприятная.

Мимас - еще один интересный спутник Сатурна, хотя и меньше Титана. Мы уже упоминали о нем как о пастухе на кольцах. Но что поражает в его ледяной поверхности, так это массивный ударный кратер, названный в честь его первооткрывателя Гершель. В центре кратера находится гора высотой около 6000 метров.

Со своей стороны, Япет отличается тем, что одна сторона заметно темнее другой, хотя причина неизвестна. У него также есть собственный гигантский ударный кратер диаметром 500 км, он расположен на большом расстоянии от Сатурна, намного больше, чем другие известные спутники, а также орбита очень наклонная.

Естественные спутники Урана

Спутник Миранда сфотографирован с космического корабля "Вояджер". НАСА / Лаборатория реактивного движения-Калтех

На сегодняшний день подсчитано 27 спутников планеты Уран, и все они лишены атмосферы. Среди них есть спутники-пастухи, как и на Сатурне.

На Уране выделяют две большие группы спутников: внутренние и внешние. Первые сделаны из льда и камня, а состав вторых до сих пор неизвестен.

Титания и Оберон - крупнейшие спутники Урана, но ледяной спутник Миранда, самый маленький из крупных спутников, поражает своей хаотической поверхностью, которая, кажется, подверглась бесчисленным ударам или, возможно, чрезвычайно сильным.

Также возможно, что на него сильно повлияли приливные силы, вызванные родительской планетой Уран, и поэтому он имеет тревожный вид с трещинами.

Естественные спутники Нептуна

На данный момент существует 15 спутников Нептуна, и самым ярким из них является также самый большой: Тритон. Это невероятный ледяной мир, потому что, по имеющимся данным, температура на поверхности составляет 37 К или -236,15 ºC.

На полюсах содержится много азота и других замороженных газов, таких как угарный газ и диоксид. Если смотреть из космоса, Тритон имеет красивую почти идеально сферическую форму, что отличает его от других, более неправильных спутников Нептуна.

Что касается других спутников Нептуна, они попадают в категорию нерегулярных спутников, поэтому весьма вероятно, что планета в какой-то момент захватила их.

Естественные спутники Плутона

Сравнительные размеры Земля-Луна и Плутон-Харон. Источник: НАСА через Wikimedia Commons.

Самый известный из спутников Плутона - Харон, размер которого подобен размеру родительской планеты, поэтому он считается скорее двойной системой, чем планетой и ее спутником.

Харон был открыт в 1975 году, что исключило возможность того, что Плутон когда-то был спутником Нептуна. Помимо бинома Плутон-Харон, есть еще четыре спутника меньшего размера: Никс, Гидра, Цербер и Стикс.

Плутон и Харон находятся на синхронных орбитах, то есть время, необходимое им для вращения вокруг своей оси, совпадает с временем их движения по орбите.

Ссылки

1. Кэрролл Б. Введение в современную астрофизику. Второй. Издание. Пирсон.
2. Геоэнкциклопедия. Естественные спутники. Получено с: geoenciclopedia.com.
3. Хауэлл, Э. Что такое спутник? Получено с: space.com.
4. Остер, Л. 1984. Современная астрономия. От редакции Reverté.
5. Wikipedia. Естественный спутник. Получено с: es.wikipedia.org.
6. Пил, С. 1999. Происхождение и эволюция естественных спутников. Получено с: researchgate.net.