Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Астрономическое тело, обращающееся вокруг планеты, естественные спутники в целом.
Astronomical body that orbits a planet
natural satellites in general
Естественный спутник, в наиболее распространенном понимании, – это астрономическое тело, обращающееся вокруг планеты, карликовой планеты или малого тела Солнечной системы (или иногда другого естественного спутника). В разговорной речи естественные спутники называют лунами, что происходит от названия Луны Земли. В Солнечной системе существует шесть планетных спутниковых систем, включающих в себя 284 известных естественных спутника. Семь объектов, обычно классифицируемых астрономами как карликовые планеты, также имеют естественные спутники: Плутон, Салация, Хаумеа, Макемаке и Эрида. Система Земля-Луна является уникальным исключением в Солнечной системе: диаметр Луны составляет 3474 километра (2158 миль), что в 0,273 раза больше диаметра Земли и примерно 1/80 её массы. Следующими по величине соотношениями являются система Нептун-Тритон (0,055, с отношением масс около 1 к 4790), система Сатурн-Титан (0,044, со вторым по величине отношением масс после системы Земля-Луна – 1 к 4220), система Юпитер-Ганимед (0,038) и система Уран-Титания (0,031). Среди карликовых планет наибольшее соотношение у Харона: его диаметр составляет 0,52 диаметра Плутона, а масса – 12,2% массы Плутона.
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
Первым известным естественным спутником была Луна, но она считалась «планетой» до публикации Коперником труда «De revolutionibus orbium coelestium» в 1543 году. До открытия галилеевских спутников в 1610 году не было возможности говорить об этих объектах как о классе. Галилей назвал свои открытия *Planetæ* («планеты»), но последующие исследователи выбрали другие термины, чтобы отличать их от тел, вокруг которых они обращались. Первым, кто использовал термин «спутник» для описания обращающихся тел, был немецкий астроном Иоганн Кеплер в своей брошюре «Narratio de Observatis a se quatuor Iouis satellitibus erronibus» («Повествование о четырех спутниках Юпитера, открытых им») в 1610 году. Он вывел этот термин из латинского слова *satelles*, означающего «сопровождающий», «охранник» или «спутник», поскольку спутники сопровождали свою основную планету в её движении по небу. Таким образом, термин «спутник» стал общепринятым для обозначения объекта, обращающегося вокруг планеты, поскольку он избегал неоднозначности термина «луна». Однако в 1957 году, с запуском искусственного спутника «Спутник», возникла потребность в новой терминологии. Некоторые современные авторы определяют «луну» как «спутник планеты или малой планеты», а «планету» – как «спутник звезды», и считают Землю «естественным спутником Солнца».
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".
Определение луны
Нижняя граница того, что считается "луной", не установлена. Любое естественное небесное тело с идентифицированной орбитой вокруг планеты Солнечной системы, даже размером всего в километр, считается луной, хотя объекты в десять раз меньше в кольцах Сатурна, которые не были непосредственно наблюдаемы, называют лунками. Малые луны астероидов (естественные спутники астероидов), такие как Дактиль, также называют лунками. Верхняя граница также размыта. Иногда два вращающихся тела описывают как двойную планету, а не основную планету и её спутник. Астероиды, такие как 90 Антиопа, считаются двойными астероидами, но они не привели к чёткому определению того, что представляет собой луну. Некоторые авторы рассматривают систему Плутон-Харон как двойную (карликовую) планету. Наиболее распространённым критерием для определения луны является положение барицентра ниже поверхности более массивного тела, хотя это в некоторой степени произвольно, поскольку зависит как от расстояния, так и от относительной массы.
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.
Происхождение и орбитальные характеристики
Считается, что естественные спутники, вращающиеся относительно близко к планете по прогрессивным, не наклоненным круговым орбитам (регулярные спутники), сформировались из той же области коллапсирующего протопланетного диска, из которой образовалось и само центральное тело. В отличие от них, нерегулярные спутники (обычно вращающиеся по удаленным, наклонным, эксцентричным и/или ретроградным орбитам) предположительно являются захваченными астероидами, возможно, дополнительно фрагментированными в результате столкновений. Большинство крупных естественных спутников Солнечной системы имеют регулярные орбиты, тогда как большинство малых естественных спутников – нерегулярные. Луна и спутники Плутона являются исключениями среди крупных тел, поскольку считается, что они образовались в результате столкновения двух крупных протопланетных объектов на ранних этапах истории Солнечной системы (см. гипотезу гигантского столкновения). Предполагается, что материал, выброшенный на орбиту вокруг центрального тела в результате этого столкновения, аккрецировал, образовав один или несколько орбитальных естественных спутников. В отличие от тел планетарных размеров, луны астероидов, как полагают, часто формируются именно таким образом. Тритон – еще одно исключение; несмотря на свои большие размеры и близкую круговую орбиту, его движение ретроградное, и считается, что он является захваченной карликовой планетой.
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.
Временные спутники
Захват астероида с гелиоцентрической орбиты не всегда постоянен. Согласно результатам моделирования, временные спутники должны быть распространенным явлением. На сегодняшний день наблюдались лишь несколько таких объектов: 1991 VG, 2006 RH, 2020 CD. В 2006 и 2007 годах 2006 RH являлся временным спутником Земли на протяжении девяти месяцев.
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.
Приливная блокировка
Большинство регулярных спутников (естественных спутников, движущихся по относительно близким и прямым орбитам с небольшим наклоном и эксцентриситетом) в Солнечной системе находятся в приливной синхронизации со своими планетами, то есть одна и та же сторона спутника всегда обращена к планете. Это происходит из-за потери энергии, вызванной приливными силами планеты, которые замедляют вращение спутника до пренебрежимо малого значения. Однако известны исключения: например, спутник Сатурна Гиперион вращается хаотично из-за гравитационного влияния Титана. Четыре небольших спутника Плутона также вращаются хаотично под влиянием Харона. Данные о возможной системе колец вокруг спутника Сатурна Реи указывают на то, что спутники, обращающиеся вокруг Реи, могут иметь стабильные орбиты. Более того, предполагается, что эти кольца узкие, что обычно связано с лунами-пастухами. Однако целенаправленные снимки, сделанные космическим аппаратом "Кассини", не обнаружили колец вокруг Реи. Также высказывалось предположение, что у спутника Сатурна Япет в прошлом был спутник; это одна из нескольких гипотез, предложенных для объяснения его экваториального хребта. Анализ кривой блеска показывает, что нерегулярный спутник Сатурна Кивиук имеет сильно вытянутую форму и, вероятно, является контактной двойной системой или даже двойным спутником.
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.
Троянские спутники
Известно, что два естественных спутника имеют небольшие спутниковые объекты в точках Лагранжа L4 и L5 – на шестьдесят градусов впереди и позади основного тела по его орбите. Эти спутники называются троянскими лунами, так как их орбиты аналогичны орбитам троянских астероидов Юпитера. Троянскими лунами являются Телесто и Калипсо, которые являются спутниками, идущими впереди и позади, соответственно, луны Сатурна Тефии; и Елена и Полидевк, спутники, идущие впереди и позади, соответственно, луны Сатурна Дионы.
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.
Спутники астероидов
Открытие естественного спутника астероида 243 Ида, Дактиля, в начале 1990-х годов подтвердило, что у некоторых астероидов есть естественные спутники; действительно, у 87 Сильвии их два. Некоторые, например, 90 Антиопа, представляют собой двойные астероиды, состоящие из двух компонентов примерно одинакового размера.
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.
Форма
Луна Нептуна Протеус является крупнейшим естественным спутником неправильной формы; формы лун Эриды Дисномии и луны Ванта неизвестны. Все остальные известные естественные спутники, размер которых сопоставим с Мирандой Урана, приобрели форму округлых эллипсоидов в состоянии гидростатического равновесия, то есть являются "округлыми/закругленными спутниками" и иногда классифицируются как спутники планетарной массы. (Плотность Дисномии, как известно, достаточно высока, чтобы она, вероятно, также представляла собой твердый эллипсоид.) Более крупные естественные спутники, будучи приливно зафиксированы, склонны к овальной (яйцевидной) форме: сплюснуты у полюсов и с более длинными экваториальными осями в направлении своих планет (первичных тел), чем в направлении движения. Например, у спутника Сатурна Мимаса большая ось на 9% превышает полярную и на 5% превышает другую экваториальную ось. Метона, еще один спутник Сатурна, имеет диаметр всего около 3 км и заметно яйцевидную форму. Этот эффект менее выражен у самых крупных естественных спутников, где их собственная гравитация больше по сравнению с эффектами приливных искажений, особенно у тех, которые вращаются вокруг менее массивных планет или, как в случае Луны, на большем расстоянии.
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
Название Спутник Разность осей, км % от среднего диаметра
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
Луна Земля 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
Геологическая деятельность
Из двадцати известных естественных спутников в Солнечной системе, достаточно крупных для достижения гидростатического равновесия, несколько остаются геологически активными и сегодня. Ио – наиболее вулканически активное тело в Солнечной системе, а Европа, Энцелад, Титан и Тритон демонстрируют признаки продолжающейся тектонической активности и криовулканизма. В первых трех случаях геологическая активность поддерживается приливным нагревом, вызванным эксцентричными орбитами вблизи своих планет-гигантов. (Этот механизм действовал и на Тритоне в прошлом, до кругового упрощения его орбиты.) Многие другие естественные спутники, такие как Луна Земли, Ганимед, Тефия и Миранда, демонстрируют признаки прошлой геологической активности, обусловленной источниками энергии, такими как распад первичных радиоизотопов, более высокие орбитальные эксцентриситеты в прошлом (в некоторых случаях из-за орбитальных резонансов) или дифференциация и замерзание их недр. Энцелад и Тритон имеют активные образования, напоминающие гейзеры, хотя в случае Тритона источником энергии, по-видимому, является солнечное тепло. Титан и Тритон обладают значительными атмосферами; на Титане также есть углеводородные озера. Все четыре галилеевых спутника имеют атмосферы, хотя и очень разреженные. Предполагается, что у четырех крупнейших естественных спутников – Европы, Ганимеда, Каллисто и Титана – существуют подповерхностные океаны жидкой воды, а у меньшего Энцелада также есть глобальный подповерхностный океан жидкой воды.
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.