IO (СУПУТНИК): ХАРАКТЕРИСТИКИ, СКЛАД, ОРБІТА, РУХ, СТРУКТУРА - АРТЕ - 2025

Іо є частиною чотирьох галілейських супутників (Іо, Європа, Ганімед, Каллісто), названих так, оскільки їх було відкрито в 1610 році Галілео Галілеєм за допомогою рудиментарного телескопа, який він сам побудував.

Це третій за величиною з Галілейських супутників та 75 решти супутників Юпітера. За порядком орбітального радіуса це п’ятий супутник і перший із Галілеїв. Його назва походить від грецької міфології, в яку Іо був однією з численних служниць, в яку закохався бог Зевс, який у римській міфології також називали Юпітером.

Малюнок 1. Іо є частиною чотирьох супутників, виявлених Галілео Галілеєм у 1610 році, і з чотирьох він найближчий до планети. (wikimedia commons).

Іо - це третина діаметра Землі і приблизно розмір нашого супутника Місяця. Порівняно з іншими супутниками Сонячної системи, Іо посідає п’яте місце за розміром, передуючи Місяцю.

Поверхня Іо має гірські хребти, які виділяються з величезних рівнин. Ніяких ударних кратерів не спостерігається, що свідчить про те, що вони були стерті великою геологічною та вулканічною активністю, що вважається найбільшою з усіх у Сонячній системі. Його вулкани утворюють хмари сірчаних сполук, що піднімаються на 500 км над її поверхнею.

На його поверхні є сотні гір, деякі вище Евересту, які утворилися завдяки інтенсивному вулканізму супутника.

Відкриття Іо в 1610 році та інших галілейських супутників змінило перспективу нашого становища у Всесвіті, оскільки в той час нас вважали центром усього.

Відкривши «інші світи», як Галілей називав супутники, що оберталися навколо Юпітера, ідея, запропонована Коперником, про те, що наша планета обертається навколо Сонця, стала більш здійсненною і відчутною.

Завдяки Іо перше вимірювання швидкості світла було зроблено датським астрономом Оле Крістенсеном Ромером у 1676 році. Він зрозумів, що тривалість затемнення Іо Юпітером була на 22 хвилини коротшою, коли Земля була ближче до Юпітера, ніж коли він був у самому віддаленому місці.

У той час, коли світлу потрібно було подорожувати орбітальний діаметр Землі, звідти Рімер оцінив швидкість світла 225 000 км / с, що на 25% менше, ніж прийняте на даний момент значення.

Загальна характеристика Іо

На той момент, коли місія Вояджера наблизилася до системи Джовіан, вона виявила на Іо вісім вивержених вулканів, і місія Галілео, не в змозі наблизитися до супутника, створила зображення вулканів чудової роздільної здатності. Не менше 100 вивержених вулканів виявили цей зонд.

Малюнок 2. Поверхня Іо, що демонструє великі рівнини та великі вулкани, у справжніх кольорах, сфотографованих зондом Галілео Джерело: NASA.

Основними фізичними характеристиками Іо є:

-Діаметр його становить 3643,2 км.

-Маса: 8,94 х 10 ²² кг.

-Середня щільність 3,55 г / см ³ .

-Поверхнева температура: (ºC): від -143 до -168

-Поскорення сили тяжіння на його поверхні становить 1,81 м / с ² або 0,185г.

-Період обертання: 1d 18h ​​27,6m

-Період перекладу: 1d 18h ​​27.6m

-Атмосфера, що складається з 100% діоксиду сірки (SO2).

Короткий зміст основних характеристик Іо

Склад

Найвидатнішою характеристикою Іо є його жовтий колір, який обумовлений сіркою, що осідає на по суті вулканічної поверхні. З цієї причини, хоча удари від метеоритів, які привертає гігантський Юпітер, є частими, вони швидко стираються.

Базальти, як вважається, рясніють у супутнику, як завжди, кольором жовтого кольору сіркою.

Розплавлені силікати рясніють у мантії (див. Детальну інформацію про внутрішню структуру нижче), а кора складається із замороженої сірки та діоксиду сірки.

Іо - найгустіший супутник Сонячної системи (3,53 г / куб. См) і порівнянний із скелястими планетами. Силікатна порода мантії оточує серцевину розплавленого сульфіду заліза.

Нарешті, атмосфера Іо складається майже на 100% діоксиду сірки.

Атмосфера

Спектральний аналіз виявляє тонку атмосферу діоксиду сірки. Незважаючи на те, що сотні діючих вулканів виділяють тонну газів в секунду, супутник не може утримати їх через низьку гравітацію, а швидкість втечі супутника також не дуже висока.

Крім того, іонізовані атоми, що виходять з околиць Іо, захоплені магнітним полем Юпітера, утворюючи на орбіті свого роду пончик. Саме ці іони сірки надають крихітному та сусідньому супутнику Амальтея, орбіта якого нижче Іо, червонуватого кольору.

Тиск тонкої та тонкої атмосфери дуже низький і температура її нижче -140ºC.

Поверхня Іо є ворожою для людини через низькі температури, токсичну атмосферу та величезне випромінювання, оскільки супутник знаходиться в радіаційних поясах Юпітера.

Атмосфера Іо згасає і запалюється

Через орбітальний рух Іо настає час, коли супутник перестає приймати світло Сонця, оскільки Юпітер затьмарює його. Цей період триває 2 години і, як очікувалося, температура падає.

Дійсно, коли Іо стикається із Сонцем, його температура становить -143 ° C, але коли воно затемнене гігантським Юпітером, його температура може опуститися до -168 ° C.

Під час затемнення тонка атмосфера супутника конденсується на поверхні, утворюючи лід діоксиду сірки і повністю зникає.

Потім, коли затемнення припиняється і температура починає зростати, конденсований діоксид сірки випаровується і повертається тонка атмосфера Іо. Такий висновок дійшов у 2016 році командою NASA.

Таким чином, атмосфера Іо утворюється не газами вулканів, а сублімацією льоду на його поверхні.

Перекладацький рух

Іо робить повний оберт навколо Юпітера за 1,7 земних днів, і кожен поворот супутника затьмарюється його планетою-господарем протягом 2 годин.

Через величезну силу припливу орбіта Іо повинна бути круговою, однак це не так через взаємодію з іншими Галілейськими місяцями, з якими вони перебувають у орбітальному резонансі.

Коли Іо виповнюється 4 роки, Європі виповнюється 2 роки, а Ганімед 1. Цікаве явище можна побачити в такій анімації:

Малюнок 3. Орбітальний резонанс Іо та його сестринських супутників: Ганімед і Європа. Джерело: Wikimedia Commons.

Ця взаємодія спричиняє орбіту супутника певного ексцентриситету, обчисленого в 0,0041.

Найменший радіус орбіти (периастер або перигелій) Іо становить 420 000 км, тоді як найбільший радіус орбіти (апостер або афелій) - 423 400 км, що дає середній орбітальний радіус 421 600 км.

Орбітальна площина нахилена відносно орбітальної площини Землі на 0,040 °.

Іо вважається найближчим супутником Юпітера, але насправді є ще чотири супутники нижче його орбіти, хоча і надзвичайно малі.

Насправді Іо в 23 рази більший, ніж найбільший із цих малих супутників, які, ймовірно, метеорити, захоплені гравітацією Юпітера.

Назви крихітних лун в порядку близькості до їхньої планети-господаря такі: Метіс, Адрастея, Амальтея та Фіва.

Після орбіти Іо наступний супутник - галілейський: Європа.

Незважаючи на те, що вона дуже близька до Іо, Європа зовсім інша за складом та структурою. Вважається, що це так, тому що невелика різниця орбітального радіуса (249 тис. Км) робить силу припливу на Європі значно меншою.

Орбіта Іо та магнітосфера Юпітера

Вулкани на Іо видувають іонізовані атоми сірки в простір, захоплені магнітним полем Юпітера, утворюючи пончик плазмового провідника, що відповідає орбіті супутника.

Саме власне магнітне поле Юпітера переносить іонізований матеріал з тонкої атмосфери Іо.

Явище створює струм у 3 мільйони ампер, що посилює і без того потужне магнітне поле Юпітера, щоб більше ніж удвічі перевищити значення, якби не було Іо.

Обертальний рух

Період обертання навколо власної осі збігається з орбітальним періодом супутника, який обумовлений силою припливу, яку Юпітер чинить на Іо, його значення становить 1 день, 18 годин і 27,6 секунди.

Нахил осі обертання незначний.

Внутрішня структура

Оскільки його середня щільність становить 3,5 г / см ^{3, то} робиться висновок, що внутрішня структура супутника скеляста. Спектральний аналіз Іо не виявляє наявності води, тому існування льоду малоймовірне.

За підрахунками на основі зібраних даних, супутник, як вважають, має невелике ядро ​​із заліза або заліза, змішаного з сіркою.

За ним слідують глибока і частково розплавлена ​​скельна мантія та тонка скеляста кірка.

На поверхні є кольори погано виготовленої піци: червона, блідо-жовта, коричнева та помаранчева.

Спочатку кору вважали сіркою, але інфрачервоні вимірювання показують, що вулкани вивергають лаву при температурі 1500ºC, що вказує на те, що вона складається не тільки з сірки (яка кипить при 550ºC), але є і розплавлена ​​порода.

Ще одне свідчення наявності скелі - існування деяких гір з висотами, що дублюють гору Еверест. Сама Сірка не мала б сил пояснити ці утворення.

Внутрішня структура Іо за теоретичними моделями узагальнена на наступній ілюстрації:

Малюнок 4. Структура Іо. Джерело: Wikimedia Commons.

Геологія Іо

Геологічна активність планети чи супутника визначається теплом її внутрішніх приміщень. І найкращий приклад - Іо, найпотаємніший з найбільших супутників Юпітера.

Величезна маса його планети-хазяїна є прекрасним притягателем для метеоритів, як той, що згадував Шокер-Леві 9 у 1994 році, проте Іо не виявляє кратерів удару, і причина в тому, що інтенсивна вулканічна активність їх стирає.

У Іо є понад 150 діючих вулканів, які висипають достатньо золи для поховання кратерів, що вражають. Вулканізм Іо набагато інтенсивніше, ніж у Землі і є найбільшим у всій Сонячній системі.

Що посилює виверження вулканів Іо - це сірка, розчинена в магмі, яка при вивільненні свого тиску рухає магму, викидаючи золу і газ висотою до 500 м.

Попіл повертається на поверхню супутника, утворюючи навколо вулканів шари сміття.

Білуваті ділянки спостерігаються на поверхні Іо через замерзлого діоксиду сірки. У щілинах розломів розплавлена ​​лава тече і вибухає вгору.

Малюнок 5. Послідовність, взята зондом "New Horizons", показує виверження вулкана на поверхні Іо. Джерело: NASA.

Звідки береться енергія Іо?

Оскільки Іо трохи більший за Місяць, який холодний і геологічно мертвий, можна задатися питанням, звідки береться енергія цього маленького супутника Джовіана.

Це не може бути тепло, що залишається, тому що Іо недостатньо великий, щоб утримати його. Це також не радіоактивний розпад його внутрішніх приміщень, оскільки насправді енергія, що розсіюється його вулканами, легко потроїть радіаційне тепло, яке випромінює тіло такого розміру.

Джерелом енергії Іо є припливна сила, що зумовлено величезною силою Юпітера і через близькість до неї.

Ця сила настільки велика, що поверхня супутника піднімається і падає на 100 м. Тертя між скелями - це те, що виробляє це величезне тепло, безумовно, набагато більше, ніж у земних припливних сил, які ледь переміщують тверду поверхню материків на кілька сантиметрів.

Величезне тертя, спричинене гігантською припливною силою на Іо, змушує генерувати достатньо тепла для розплавлення глибоких шарів. Двоокис сірки випаровується, створюючи достатній тиск для магми, що викликається вулканами, щоб охолонути і покрити поверхню.

Ефект припливу зменшується з кубом відстані до центру притягання, тому цей ефект менш важливий у супутниках, що знаходяться далі від Юпітера, де в геології переважають удари метеориту.

Список літератури

1. 20 хвилин. (2016) Спостереження за затемненням в Іо розкриває його таємниці. Відновлено з: 20minutos.es
2. Кутнер, М. (2010) Астрономія: фізична перспектива. Cambridge University Press.
3. Насінина та Бєкмен. (2011 р.) Сонячна система. Cengage Learning.
4. Вікіпедія. Іо (супутник). Відновлено: es. wikipedia.com
5. Вікіпедія. Супутники Юпітера. Відновлено: es. wikipedia.com
6. Вікіпедія. Галілейський супутник. Відновлено з: wikipedia.com