Astronomical body that orbits a planet
natural satellites in general
Табиғи серік – ең көп қолданылатыны бойынша, планета, карлик планета немесе Кіші Күн жүйесі денесінің (немесе кейде басқа табиғи серіктің) орбитасында айналатын астрономиялық дене. Табиғи серіктерді көбінесе "ай" деп атайды, бұл Жердің Айдан алынған термин. Күн жүйесінде барлығы 284 белгілі табиғи серікті қамтитын алты планеталық серік жүйесі бар. Астрономдар карлик планета деп санайтын жеті нысанның да табиғи серіктері бар екені белгілі: Плутон, Салация, Хаумеа, Макемаке және Эрис. Жер-Ай жүйесі Күн жүйесіндегі бірегей ерекшелік болып табылады; 3474 шақырым (2158 миль) диаметрі бар Ай, Жердің диаметрінің 0,273 есесі және оның массасының шамамен 1/80 бөлігін құрайды. Келесі ең үлкен қатынастар: Нептун-Тритон жүйесі 0,055 (массалық қатынасы шамамен 1:4790), Сатурн-Титан жүйесі 0,044 (массалық қатынасы Жер-Ай жүйесінен кейінгі екінші орында, 1:4220), Юпитер-Ганимед жүйесі 0,038 және Уран-Титания жүйесі 0,031. Карлик планеталар санатында Харон ең үлкен қатынасқа ие, диаметрі Плутонның 0,52 есесі және массасының 12,2% құрайды.
A natural satellite is, in the most common usage, an astronomical body that orbits a planet, dwarf planet, or small Solar System body (or sometimes another natural satellite). Natural satellites are colloquially referred to as moons, a derivation from the Moon of Earth. In the Solar System, there are six planetary satellite systems containing 284 known natural satellites altogether. Seven objects commonly considered dwarf planets by astronomers are also known to have natural satellites: Pluto, Salacia, Haumea, , Makemake, , and Eris. The Earth–Moon system is a unique exception in the Solar System; at 3,474 kilometres (2,158 miles) across, the Moon is 0.273 times the diameter of Earth and about 1/80 of its mass. The next largest ratios are the Neptune–Triton system at 0.055 (with a mass ratio of about 1 to 4790), the Saturn–Titan system at 0.044 (with the second mass ratio next to the Earth–Moon system, 1 to 4220), the Jupiter–Ganymede system at 0.038, and the Uranus–Titania system at 0.031. For the category of dwarf planets, Charon has the largest ratio, being 0.52 the diameter and 12.2% the mass of Pluto.
Терминология
Бірінші белгілі табиғи серік – Ай болды, бірақ Коперник 1543 жылы *De revolutionibus orbium coelestium* еңбегін жариялағанға дейін ол «планета» деп есептелді. 1610 жылы Галилейдің серіктерін ашқанға дейін мұндай объектілерді бір класс ретінде атауға мүмкіндік болмады. Галилей өз жаңалығын *Planetæ* («планеталар») деп атады, бірақ кейінірек жаңадан ашқандар оларды айналып өтетін денелерден айыру үшін басқа терминдерді таңдады. Орбиталық денелерді сипаттау үшін «серік» терминін алғаш рет неміс астрономы Иоганн Кеплер 1610 жылы *Narratio de Observatis a se quatuor Iouis satellitibus erronibus* («Жүпітердің төрт серігі туралы хабарлама») атты памфлетінде қолданды. Ол бұл терминді латын тіліндегі *satelles* сөзінен алған, ол «қорғаушы», «ілесуші» немесе «серік» деген мағына береді, себебі серіктер аспандағы саяхатында өздерінің негізгі планетасына ілесіп жүреді. Осылайша, «серік» термині планетаның айналасында айналатын объектіні атау үшін қалыпты терминге айналды, себебі ол «ай» сөзінің мағыналық беймәлімдігін болдырмады. Дегенмен, 1957 жылы жасанды объект Спутниктің ұшырылуы жаңа терминологияға қажеттілік тудырды. Кейбір жазушылар «айды» «планетаның немесе кіші планетаның серігі» деп, ал «планетаны» «жұлдыздың серігі» деп анықтайды – мұндай жазушылар Жерді «Күннің табиғи серігі» деп санайды.
The first known natural satellite was the Moon, but it was considered a "planet" until Copernicus' introduction of De revolutionibus orbium coelestium in 1543. Until the discovery of the Galilean satellites in 1610 there was no opportunity for referring to such objects as a class. Galileo chose to refer to his discoveries as Planetæ ("planets"), but later discoverers chose other terms to distinguish them from the objects they orbited. The first to use the term satellite to describe orbiting bodies was the German astronomer Johannes Kepler in his pamphlet Narratio de Observatis a se quatuor Iouis satellitibus erronibus ("Narration About Four Satellites of Jupiter Observed") in 1610. He derived the term from the Latin word satelles, meaning "guard", "attendant", or "companion", because the satellites accompanied their primary planet in their journey through the heavens. The term satellite thus became the normal one for referring to an object orbiting a planet, as it avoided the ambiguity of "moon". In 1957, however, the launching of the artificial object Sputnik created a need for new terminology. A few recent authors define "moon" as "a satellite of a planet or minor planet", and "planet" as "a satellite of a star" – such authors consider Earth as a "natural satellite of the Sun".
Айдың анықтамасы
"Ай" деп есептелетін нәрсенің белгілі бір төменгі шегі жоқ. Күн жүйесі планеталарының айналасында анықталған орбитасы бар кез келген табиғи аспан денесі, олардың кейбіреулері бір километрге дейін диаметрі бар, "ай" деп саналады. Дегенмен, Сатурн сақиналарындағы осы көлемнің оннан бір бөлігі ғана болатын, тікелей байқалмаған нысандар "айшағын" деп аталады. Дактил сияқты кішкентай астероид айлары (астероидтардың табиғи серіктері) де айшағын деп аталады. Жоғарғы шегі де нақты емес. Кейде екі айналасында айналатын денелерді негізгі планета мен серік емес, "қосар планета" деп сипаттайды. 90 Антиопа сияқты астероидтар "қосар астероидтар" деп саналады, бірақ олар "ай" дегеніміз не екенін нақты анықтауға себеп болған жоқ. Кейбір авторлар Плутон-Харон жүйесін "қосар (карлик) планета" деп қарастырады. "Ай" деп саналатын нәрсенің аражігін ажырату үшін ең көп қолданылатын өлшем – барицентрдің үлкен дененің бетінен төмен орналасуы, бірақ бұл шартты, себебі ол қашықтыққа және салыстырмалы массаға да байланысты.
There is no established lower limit on what is considered a "moon". Every natural celestial body with an identified orbit around a planet of the Solar System, some as small as a kilometer across, has been considered a moon, though objects a tenth that size within Saturn's rings, which have not been directly observed, have been called moonlets. Small asteroid moons (natural satellites of asteroids), such as Dactyl, have also been called moonlets. The upper limit is also vague. Two orbiting bodies are sometimes described as a double planet rather than primary and satellite. Asteroids such as 90 Antiope are considered double asteroids, but they have not forced a clear definition of what constitutes a moon. Some authors consider the Pluto–Charon system to be a double (dwarf) planet. The most common dividing line on what is considered a moon rests upon whether the barycentre is below the surface of the larger body, though this is somewhat arbitrary, because it depends on distance as well as relative mass.
Шығу тегі және орбиталық сипаттамалары
Планетаға салыстырмалы түрде жақын, проградты, көлбеусіз және дөңгелек орбитада айналатын табиғи спутниктер (тұрақты спутниктер) әдетте оның негізгі денесін құраған протопланеталық дискінің құлдыраған аймағынан пайда болған деп есептеледі. Керісінше, тұрақсыз спутниктер (әдетте алыс, көлбеу, эксцентрлі және/немесе ретроградты орбиталарда айналатын) тұтқынға алынған астероидтер болуы мүмкін, олар соқтығысулар нәтижесінде одан әрі фрагменттелген. Күн жүйесінің көптеген ірі табиғи спутниктері тұрақты орбитаға ие, ал кіші табиғи спутниктерінің көпшілігі тұрақсыз орбитаға ие. Ай және Плутонның серіктері ірі денелердің арасында ерекшеліктер болып табылады, олар Күн жүйесінің қалыптасу кезеңінде екі ірі протопланеталық нысанның соқтығысуынан пайда болған деп саналады (ғыганттық соқтығысу гипотезасын қараңыз). Орталық денедің төңірегіндегі орбитаға түскен материал бір немесе бірнеше табиғи спутниктерді құру үшін қайта жинақталатын болады деп болжанады. Планеталар сияқты денелерден өзгеше, астероидтардың серіктері көбінесе осы процесте қалыптасады деп есептеледі. Тритон да ерекшелік болып табылады; үлкен және жақын, дөңгелек орбитада болғанымен, оның қозғалысы ретроградты және ол тұтқынға алынған кішкентай планета деп саналады.
The natural satellites orbiting relatively close to the planet on prograde, uninclined circular orbits (regular satellites) are generally thought to have been formed out of the same collapsing region of the protoplanetary disk that created its primary. In contrast, irregular satellites (generally orbiting on distant, inclined, eccentric and/or retrograde orbits) are thought to be captured asteroids possibly further fragmented by collisions. Most of the major natural satellites of the Solar System have regular orbits, while most of the small natural satellites have irregular orbits. The Moon and the Moons of Pluto are exceptions among large bodies in that they are thought to have originated from the collision of two large protoplanetary objects early in the Solar System's history (see the giant impact hypothesis). The material that would have been placed in orbit around the central body is predicted to have reaccreted to form one or more orbiting natural satellites. As opposed to planetary sized bodies, asteroid moons are thought to commonly form by this process. Triton is another exception; although large and in a close, circular orbit, its motion is retrograde and it is thought to be a captured dwarf planet.
Уақытша спутниктер
Астероидты гелиоцентрлік орбитадан ұстап алу әрқашан тұрақты бола бермейді. Модельдеулерге сәйкес, уақытша серіктер жиі кездесетін құбылыс болуы керек. Қазірге дейін 1991 VG, 2006 RH, 2020 CD мысалдары ғана тіркелді. 2006 RH 2006 және 2007 жылдары тоғыз ай бойы Жердің уақытша серігі болды.
The capture of an asteroid from a heliocentric orbit is not always permanent. According to simulations, temporary satellites should be a common phenomenon. The only observed examples are 1991 VG, 2006 RH, 2020 CD. 2006 RH was a temporary satellite of Earth for nine months in 2006 and 2007.
Жауын-шашынның тұйықталуы
Күн жүйесіндегі көптеген тұрақты айлар (табиғи серіктер салыстырмалы түрде жақын және проградтық орбиталармен, аз орбиталық еңістігі және эксцентриктігімен қозғалады) өз негізгі планеталарына құлыпталған, яғни табиғи серіктің бір жағы әрқашан өз планетасына қарап тұрады. Бұл құбылыс планетаның тудырған құйылыс күштерінен энергия жоғалту нәтижесінде пайда болады, бұл серіктің айналуын баяулатып, ең соңында тоқтатып жібереді. Ерекше жағдайлар да бар; мысалы, Сатурнның табиғи серігі Гиперион Титанның гравитациялық әсерінен хаотикалық түрде айналады. Плутонның төрт кішкентай айы да Харонның әсерінен хаотикалық айналысқа ие. Сатурнның Рея айының айналасындағы мүмкін сақина жүйесі туралы зерттеулер Реяның серіктерінің тұрақты орбиталары болуы мүмкін екенін көрсетеді. Бұған қоса, күдікті сақиналар тар болып саналады, бұл әдетте "қошқар айлармен" байланысты құбылыс. Дегенмен, Кассини ғарыш кемесі түсірген нақты суреттер Реяның айналасында сақиналарды анықтамады. Сондай-ақ, Сатурнның Иапетус айында бұрын серік болған деген гипотеза бар; бұл оның экваторлық қыртысын түсіндіруге ұсынылған бірнеше гипотезаның бірі. Жарық қисығын талдау Сатурнның иррегулярлы серігі Кивиуқ өте сопақта екенін және байланысқан екілік немесе тіпті екі айдан тұратын жүйені құрастыруы мүмкін екенін көрсетеді.
Most regular moons (natural satellites following relatively close and prograde orbits with small orbital inclination and eccentricity) in the Solar System are tidally locked to their respective primaries, meaning that the same side of the natural satellite always faces its planet. This phenomenon comes about through a loss of energy due to tidal forces raised by the planet, slowing the rotation of the satellite until it is negligible. Exceptions are known; one such exception is Saturn's natural satellite Hyperion, which rotates chaotically because of the gravitational influence of Titan. Pluto's four, circumbinary small moons also rotate chaotically due to Charon's influence. of a possible ring system around Saturn's moon Rhea indicate that satellites orbiting Rhea could have stable orbits. Furthermore, the suspected rings are thought to be narrow, a phenomenon normally associated with shepherd moons. However, targeted images taken by the Cassini spacecraft failed to detect rings around Rhea. It has also been proposed that Saturn's moon Iapetus had a satellite in the past; this is one of several hypotheses that have been put forward to account for its equatorial ridge. Light curve analysis suggests that Saturn's irregular satellite Kiviuq is extremely prolate, and is likely a contact binary or even a binary moon.
Трояндық спутниктер
Екі табиғи спутниктің орбиталарындағы алдында және артында алтымыш градусқа орналасқан Лагранж нүктелерінде кішкентай серіктері бар екені белгілі. Бұл серіктер трояндық айлар деп аталады, себебі олардың орбиталары Юпитердің трояндық астероидтарына ұқсас. Трояндық айлар – Телесто және Калипсо, олар Сатурн айы Тетистің алдындағы және артындағы серіктері; сондай-ақ Хелена және Полидеукс, Сатурн айы Дионың алдындағы және артындағы серіктері.
Two natural satellites are known to have small companions at both their and Lagrangian points, sixty degrees ahead and behind the body in its orbit. These companions are called trojan moons, as their orbits are analogous to the trojan asteroids of Jupiter. The trojan moons are Telesto and Calypso, which are the leading and following companions, respectively, of the Saturnian moon Tethys; and Helene and Polydeuces, the leading and following companions of the Saturnian moon Dione.
Астероидтік спутниктер
1990 жылдардың басында 243 Ида астероидінің табиғи серігі Дактилдің табылуы, кейбір астероидтердің табиғи серіктері болатынын растады. Шындығында, 87 Сильвия астероидінің екі серігі бар. Ал 90 Антиоп сияқтылары, шамамен бірдей өлшемдегі екі бөліктен тұратын қос астероидтар болып табылады.
The discovery of 243 Ida's natural satellite Dactyl in the early 1990s confirmed that some asteroids have natural satellites; indeed, 87 Sylvia has two. Some, such as 90 Antiope, are double asteroids with two comparably sized components.
Пішіні
Нептунның Proteus айы – ең үлкен, дұрыс емес пішіндегі табиғи спутник; Эрис айлары Дисномия мен Ванттың пішіні белгісіз. Басқа барлық белгілі табиғи спутниктер, ең болмағанда Уранның Мирандасының мөлшерімен тең, гидростатикалық тепе-теңдікке ие дөңгеленген эллипсоидтарға айналды, яғни «дөңгелек/дөңгеленген спутниктер» деп аталады және кейде планеталық массалы айлар ретінде жіктеледі. (Дисномияның тығыздығы оның қатты эллипсоид болуы мүмкін екенін көрсетеді.) Ірі табиғи спутниктер, толқындық құлыпталғандықтан, жұмыртқа тәрізді пішінге бейім: полюстерінде қысқарып, экваторлық осьтері өз планеталарына (негізгі планеталарына) қарағанда қозғалыс бағытына қарағанда ұзын болады. Мысалы, Сатурнның Мимас айының негізгі осі полярлық осінен 9%-ға, ал екінші экваторлық осінен 5%-ға үлкен. Сатурнның тағы бір серігі – Метонның диаметрі шамамен 3 км және оның пішіні жұмыртқа тәрізді. Бұл әсер ең ірі табиғи спутниктерде азырақ байқалады, себебі олардың өз гравитациясы толқындық бұрмалану әсеріне қарағанда күштірек, әсіресе, бұл аз массалы планеталардың орбитасында немесе Айдың жағдайындағыдай, үлкен қашықтықта орналасқанда.
Neptune's moon Proteus is the largest irregularly shaped natural satellite; the shapes of Eris' moon Dysnomia and ' moon Vanth are unknown. All other known natural satellites that are at least the size of Uranus's Miranda have lapsed into rounded ellipsoids under hydrostatic equilibrium, i. e. are "round/rounded satellites" and are sometimes categorized as planetary mass moons. (Dysnomia's density is known to be high enough that it is probably a solid ellipsoid as well.) The larger natural satellites, being tidally locked, tend toward ovoid (egg like) shapes: squat at their poles and with longer equatorial axes in the direction of their primaries (their planets) than in the direction of their motion. Saturn's moon Mimas, for example, has a major axis 9% greater than its polar axis and 5% greater than its other equatorial axis. Methone, another of Saturn's moons, is only around 3 km in diameter and visibly egg shaped. The effect is smaller on the largest natural satellites, where their own gravity is greater relative to the effects of tidal distortion, especially those that orbit less massive planets or, as in the case of the Moon, at greater distances. Name Satellite of Difference in axes km % of meandiameter Mimas Saturn 33.4 8.4 Enceladus Saturn 16.6 3.3 Miranda Uranus 14.2 3.0 Tethys Saturn 25.8 2.4 Io Jupiter 29.4 0.8 Luna Earth 4.3 0.1
Атауы Осьтер арасындағы айырмашылықты көрсететін спутник км % орташа диаметрі
Мимас Сатурн 33,4 8,4
Энцелад Сатурн 16,6 3,3
Миранда Уран 14,2 3,0
Тетис Сатурн 25,8 2,4
Ио Юпитер 29,4 0,8
Ай Жер 4,3 0,1
Neptune's moon Proteus is the largest irregularly shaped natural satellite; the shapes of Eris' moon Dysnomia and ' moon Vanth are unknown. All other known natural satellites that are at least the size of Uranus's Miranda have lapsed into rounded ellipsoids under hydrostatic equilibrium, i. e. are "round/rounded satellites" and are sometimes categorized as planetary mass moons. (Dysnomia's density is known to be high enough that it is probably a solid ellipsoid as well.) The larger natural satellites, being tidally locked, tend toward ovoid (egg like) shapes: squat at their poles and with longer equatorial axes in the direction of their primaries (their planets) than in the direction of their motion. Saturn's moon Mimas, for example, has a major axis 9% greater than its polar axis and 5% greater than its other equatorial axis. Methone, another of Saturn's moons, is only around 3 km in diameter and visibly egg shaped. The effect is smaller on the largest natural satellites, where their own gravity is greater relative to the effects of tidal distortion, especially those that orbit less massive planets or, as in the case of the Moon, at greater distances. Name Satellite of Difference in axes km % of meandiameter Mimas Saturn 33.4 8.4 Enceladus Saturn 16.6 3.3 Miranda Uranus 14.2 3.0 Tethys Saturn 25.8 2.4 Io Jupiter 29.4 0.8 Luna Earth 4.3 0.1
Геологиялық қызмет
Күн жүйесінде гравитациялық тұрғыдан дөңгеленген, белгілі жиырма табиғи серіктің бірнешеуі бүгінге дейін геологиялық белсенділігін сақтап келеді. Ио – Күн жүйесіндегі ең белсенді вулкандық дене, ал Еуропа, Энцелад, Титан және Тритон тектоникалық белсенділік пен криовулканизмнің белгілерін көрсетеді. Алғашқы үш жағдайда геологиялық белсенділік олардың алып планеталарына жақын эксцентрлі орбиталарынан туындайтын толқындық жылудың нәтижесінде пайда болады. (Бұл механизм бұрын Тритонда да жұмыс істеген болуы мүмкін, оның орбитасы дөңгеленгенге дейін.) Жердің Ай серігі, Ганимед, Тетис және Миранда сияқты көптеген басқа табиғи серіктер де бастапқы радиоизотоптарының ыдырауы, орбиталық эксцентрицитеттің жоғары болуы (кейбір жағдайларда орбиталық резонанстарға байланысты) немесе олардың ішкі құрылымының дифференциациялануы немесе қатуы сияқты энергия көздерінен туындаған өткен геологиялық белсенділіктің белгілерін көрсетеді. Энцелад пен Тритонның екеуінде де гейзерлерге ұқсайтын белсенді құрылымдар бар, бірақ Тритон жағдайында күннің жылуы энергия көзі болып табылады. Титан мен Тритонның атмосферасы бар, ал Титанның құрамында көмірсутекті көлдер де кездеседі. Галилей серіктерінің төртеуінің де атмосферасы бар, бірақ олар өте сирек. Еуропа, Ганимед, Каллисто және Титан сияқты ең ірі төрт табиғи серіктің құрамында жер астында сұйық судан тұратын мұхиттар бар деп саналады, ал кіші Энцеладта да жаһандық жер асты мұхиты бар.
Of the twenty known natural satellites in the Solar System that are large enough to be gravitationally rounded, several remain geologically active today. Io is the most volcanically active body in the Solar System, while Europa, Enceladus, Titan and Triton display evidence of ongoing tectonic activity and cryovolcanism. In the first three cases, the geological activity is powered by the tidal heating resulting from having eccentric orbits close to their giant planet primaries. (This mechanism would have also operated on Triton in the past, before its orbit was circularized.) Many other natural satellites, such as Earth's Moon, Ganymede, Tethys and Miranda, show evidence of past geological activity, resulting from energy sources such as the decay of their primordial radioisotopes, greater past orbital eccentricities (due in some cases to past orbital resonances), or the differentiation or freezing of their interiors. Enceladus and Triton both have active features resembling geysers, although in the case of Triton solar heating appears to provide the energy. Titan and Triton have significant atmospheres; Titan also has hydrocarbon lakes. All four of the Galilean moons have atmospheres, though they are extremely thin. Four of the largest natural satellites, Europa, Ganymede, Callisto, and Titan, are thought to have subsurface oceans of liquid water, while smaller Enceladus also supports a global subsurface ocean of liquid water.