
- •Міністерство аграрної політики та продовольства України
- •Розділ 1 характеристика, народногосподарське значення горного кришталю та цікаві відомості про нього
- •Розділ 2 морфологічна будова і характеристика основних властивостей заданого підтипу грунту
- •2.1 Межі і площа заданої зони. Умови процесів ґрунтотворення
- •2.2. Будова ґрунтового профілю і характеристика морфологічних ознак
- •2.3. Гранулометричний склад ґрунту
- •2.4. Агрегатний склад ґрунту
- •Оцінка структури ґрунту за вмістом водотривких агрегатів
- •2.5. Фізичні властивості
- •Оцінка щільності суглинкових та глинистих ґрунтів (за м.О. Качинським)
- •Оцінка шпаруватості ґрунтів (за м.О. Качинським)
- •2.6. Фізико-механічні властивості
- •2.7. Водні властивості
- •2.8. Теплові і повітряні властивості
- •2.9. Агрохімічні властивості
- •2.9.1. Вміст поживних елементів у ґрунті
- •Валовий хімічний склад ґрунту, %
- •Валовий хімічний склад мулистої фракції, %
- •Рухомі силікатна кислота та півтораоксиди
- •Валовий вміст азоту, %
- •2.9.2. Гумус
- •Вміст і склад гумусу у верхньому горизонті зональних типів ґрунтів (за м.М. Кононовою)
- •Вміст гумусу (за Тюріним), %
- •2.9.3. Ґрунтовий розчин і його властивості
- •Іонний склад водної витяжки (в чисельнику мг.-екв./100 г ґрунту, в знаменнику %)
- •Агрохімічні показники
- •2.10 Класифікація заданого типу ґрунту
- •Класифікація солонців
- •2.11. Сільськогосподарське використання
- •2.12. Агромеліоративні заходи по збереженню і підвищенню родючості
- •Розділ з супутники планет сонячної системи, їх характеристика
- •Розділ 4 розрахункова частина курсової роботи Завдання 4.1. Морфологія ґрунту
- •Таксономічні одиниці:
- •Завдання 4.2. Загальні фізичні властивості ґрунту
- •Визначення щільності складення ґрунту непорушеної будови
- •Визначення щільності твердої фази ґрунту
- •Визначення показників шпаруватості ґрунту
- •Завдання 4.3. Вміст в ґрунті гумусу
- •Основні показники гумусного стану ґрунту
- •Завдання 4.4. Агрегатний склад ґрунту
- •Вміст водотривких агрегатів ґрунту, %
- •Завдання 4.5. Гранулометричний склад ґрунту
- •Розрахунок гранулометричного складу ґрунту
- •Завдання 4.6. Розрахунок водних властивостей ґрунту
- •Розрахунок ґрунтово-гідрологічних констант
- •Завдання 4.7. Вміст валових і рухомих форм азоту, фосфору і калію
- •Завдання 4.8. Розрахунок показників фізико-хімічних властивостей ґрунту
- •Фізико-хімічні властивості ґрунту
- •Завдання 4.9. Маса розрахункового шару ґрунту. Склад водної витяжки, сума токсичних солей і розрахунок промивної норми
- •Визначення типу та ступені засолення ґрунту
- •Завдання 4.10. Рішення тестових завдань
- •Висновки
- •Список використаних джерел
Розділ з супутники планет сонячної системи, їх характеристика
Сонячна
система (рис.3.1) – це система космічних
тіл, включаючи, крім центрального світила
(Сонця), дев'ять великих планет, їх
супутники, безліч малих планет, комети,
дрібні метеорні тіла і космічний пил,
рухомі у області переважаючої гравітаційної
дії Сонця.
Рис.3.1.
Сонячна система
Перші супутники планет Сонячної системи (не рахуючи Місяця) були відкриті в 1609 році Галілеєм. Це були 4 супутника Юпітера - Ганімед, Каллісто, Іо і Європа. Всього на сьогоднішній день відкрито136 супутників планет. З них 101 супутник має власні назви, а решта - тимчасові позначення.
Найближчі до Сонця планети - Меркурій і Венера не мають природних супутників. З розвитком досліджень Космосу у дальніх планет майже щороку відкриваються нові супутники. В Сонячній системі найбільший супутник у Юпітера (Ганімед), діаметр його близько 5 тисяч кілометрів, що більше розміру планети Меркурій. Найменший супутник у Марса (Деймос), діаметр його близько 15 кілометрів. Більшість супутників обертаються по кругових орбітах. Винятком є 4 супутника у трьох планет: у Нептуна - Нереїда; у Юпітера - Синопі; у Сатурна - Гіперіон і Феба. Ці супутники мають дуже витягнуті орбіти, їх ексцентриситет дорівнює 0,1-0,75. У більшості супутників орбіти «правильні», тобто лежать в екваторіальній площині. Винятком є 7 супутників у чотирьох планет, з «неправильними» орбітами (у Землі - Місяць; у Юпітера - Синопі і Леда; у Сатурна - Япет і Феб; у Нептуна - Тритон і Нереїда). Всі супутники обертаються по орбіті в напрямі добового обертання планет, крім 6 дальніх супутників трьох планет, які обертаються у зворотному напрямку (у Юпітера - Ананке, Карма, Пасіфе, Синопі; у Сатурна - Феб; у Нептуна - Тритон). Але не всі космічні об'єкти, які обертаються близько планет, можуть бути істинними супутниками цих планет. Більшість з них, швидше за все, є захопленими астероїдами. Супутники від астероїдів в основному відрізняються наступними властивостями.
Астероїди - це деградуючі об'єкти і вони: не мають внутрішнього ядра, не мають магнітної оболонки, мають неправильну форму, поступово по спіралі зближуються з планетою або Сонцем. Супутники на відміну від астероїдів являються об'єктами, що розвиваються, вони мають: внутрішнє ядро, магнітне поле, правильну форму, по спіралі віддаляються від своєї планети, обертаються близько планети в тому ж прямому обертанні, що і планета навколо Сонця.
Походження природних супутників планет
Рис
3.2.
Формування супутника внаслідок космічної
катастрофи
Ну а, супутники планет, як стверджує наука, сформувалися двома способами. Ті супутники, що обертаються навколо планет – супутники планет, сформовані на орбіті цих самих планет. І процес створення цих супутників був точно такий же, як і планет. Вони з’явилися, завдяки міжзоряному пилу, який обертається одночасно навколо зірки Сонця і материнської планети. Тому вони мають меншу масу по відношенню до планети, навколо якої, обертаються. А також той факт, що їх орбіти проходять в екваторіальній площині материнської планети. Існують також ще супутники, які обертаються на орбітах далеко від своїх господарів. Їх прозвали «нерегулярні супутники». Орбіти у них як правило, витягнуті і ексцентричні.
Вчені вважають, що ці маленькі планети притягнулися гравітацією на останніх стадіях формування планет. Але виникнення Місяця не може пояснити жодна з існуючих теорій. Є гіпотези, які стверджують, що супутник планети Земля з’явився в результаті зіткнень прото-Марса і прото-Землі, ще на найперших стадіях свого формування. Одна з теорій твердить, що в процесі формування планети Марс, а це відбувалося на внутрішній орбіті нашої Сонячної системи, він зіткнувся з майбутньою планетою Земля. Це зіткнення сталося на маленькій швидкості за космічними мірками. В результаті сталося руйнування прото-Землі. І як наслідок багато кори і мантії потрапило в космос. Саме з цього викинутого матеріалу і сформувався Місяць.
Дана теорія дає відповідь на деякі питання. Супутник планети Земля за хімічним складом досить схожий на земний, але в теж час, Місяць не має важких елементів – заліза. Цей факт вчені пояснюють, що виникнення Місяця відбулося саме з того матеріалу кори і мантії, які були з областей Землі, де практично немає важких металів. Це підтверджує схожість хімічних складів між планетами.
Супутники планет Земної групи
До навколосонячних планет Земної групи (рис 3.3) належать Меркурій, Венера, Земля й Марс. Вони відрізняються від планет-гігантів меншими розмірами і, відповідно, меншою масою. Ці планети рухаються усередині пояса малих планет. Планети близькі за такими фізичними характеристиками, як густина, розміри, хімічний склад, але при цьому кожна планета має свої особливості.
Рис.
3.3.
Планети Земної групи
Супутники Меркурія
Супутників у Меркурія, за сучасними даними, немає, хоча такі припущення висувалися раніше.
Супутники Венери
У минулому мали місце численні заяви про спостереження супутників Венери, але, за сучасними даними, природних супутників у Венери немає, а астероїд 2002 VE68 є лише квазіспутніком.
Супутники Землі
Рис.3.4.
Земля і Місяць
Відношення маси Місяця до маси Землі у порівнянні з подібною величиною для супутників інших планет дуже велике і становить 1:81. Друге місце (якщо не враховувати систему Плутон-Харон, 7:1) посідає супутник Нептуна Тритон, але його маса вже у 700 разів менша за масу планети. Тому є всі підстави вважати систему Земля-Місяць подвійною планетою.
Період обертання Місяця навколо осі дорівнює періоду його обертання навколо Землі. І через це Місяць завжди повернутий до Землі одним боком. Обертання такого типу називається синхронним. Однак, хоча в кожний даний момент спостерігач на Землі бачить рівно половину поверхні Місяця, через особливості його руху по орбіті насправді можна бачити не 50 %, а 60 % поверхні.
Рис.3.5.
Рельєф Місяця
Проте найефектнішими деталями місячної поверхні є кратери, які носять імена видатних учених. Серед них одинадцять імен належать українцям. Кратерів на видимому із Землі боці налічується близько 30 000. Найбільші серед них - кратер Клавій з діаметром 235 км і Гримальді - 200 км. На фотографіях з космічних апаратів кратерів з діаметром від 60 см налічується більше 200 000. Біля деяких кратерів добре видно яскраві промені, де речовина відбиває до 20 % падаючого на неї світла. Найвідоміші серед таких кратерів -Тіхо і Коперник. У деяких кратерах є центральні гірки. Більшість кратерів на Місяці мають метеоритне походження.
Відповідні вимірювання показали, що в полудень на екваторі температура поверхні Місяця сягає 390 К, а вночі 120 К.
Близько 40 % невидимої з Землі місячної поверхні залишалися недосяжними для досліджень доти, доки радянська міжпланетна станція «Луна-3» (1959 р.) не здійснила обліт навколо Місяця. З'ясувалося, що на зворотному боці Місяця є такі ж деталі рельєфу, що й на видимому, але в меншій кількості. Найбільший кратер - Ціолковський (діаметр 789 км).
Від
початку космічної ери досліджень в
астрономії до Місяця було відправлено
понад 60 космічних апаратів. Два з них
доставили на Місяць самоходи «Луноход-1»
і «Луноход-2», а дев'ять були пілотовані
американськими астронавтами (з них
шість апаратів здійснили м'яку посадку).
Рис.3.6.
Едвін Олдрін на Місяці, липень 1969 р.
(фото НАСА)
Зразки місячних порід мають магматичне походження, їхній хімічний склад загалом такий же, як і склад земних порід, але з нестачею нікелю і кобальту і перевагою заліза, титану, цирконію та ітрію.
В місячних породах особливо багато кремнезему, глинозему, окисів заліза та кальцію. Вік місячних порід становить 3-4,6 млрд. років.
Місяць являє собою спокійне в тектонічному відношенні небесне тіло. Найбурхливіша епоха у його формуванні закінчилася ще 3,16 млрд. років тому. У наш час повна енергія місяцетрусів, зареєстрована сейсмометрами, менша, ніж енергія землетрусів, у 1 млрд. разів. В основному це місяцетруси, викликані падінням метеоритів. Але у 1958 р. співробітники Кримської астрофізичної обсерваторії М. Козирєв та В. Єзерський спостерігали в телескоп виверження газів з кратера Альфонс. А в листопаді 1971 р. група американських дослідників виявила в районі Океану Бур діючий гейзер.
Стале магнітне поле Місяця принаймні у 1 000 разів менше, ніж геомагнітне. Це свідчить про відсутність у Місяця рідкого ядра. Місяць оточений надзвичайно розрідженою газовою оболонкою з водню, гелію, неону та аргону, а також протяжною пиловою хмарою.
Знаходячись на невеликій відстані від Землі, Місяць спричиняє на її поверхні явища припливів і відпливів. Припливи і відпливи виникають через те, що розміри Землі порівняно з відстанню до Місяця не безмежно малі, тому дія сили місячного тяжіння на різні її точки неоднакова. Уявимо собі, що вся поверхня Землі вкрита океаном. Тоді частинки води, найближчі до Місяця у певний момент (у т. А), притягаються сильніше, а частинки найвіддаленіші від нього (у т. В) - слабкіше, ніж частинки в центрі Землі. Як наслідок, водна оболонка, створюючи припливний горб, набирає форми еліпсоїда, витягнутого в напрямку до Місяця. На відверненому від Місяця боці Землі також спостерігається припливний горб, але менших розмірів.
Земля обертається навколо осі, а тому припливні виступи пересуваються вздовж поверхні морів та океанів услід за Місяцем зі сходу на захід зі швидкістю 1 800 км/год. Над кожним пунктом припливна хвиля проходить двічі на добу. У відкритому морі рівень води піднімається на 1-2 м, а біля узбережжя, особливо у вузьких затоках чи бухтах, рівень води піднімається значно вище - на 4-5 м. Найбільші припливи - близько 18 м - спостерігаються на узбережжі Канади, де берег порізаний вузькими глибокими фіордами.
Тяжіння Місяця створює припливні деформації не тільки у гідросфері, але і в атмосфері, викликаючи двічі на добу зміну тиску повітря на кілька мм рт. ст., і в літосфері, викликаючи підйом поверхні Землі у середньому на 40 см.
Сонячне тяжіння також спричиняє припливи і відпливи, але через значно більшу віддаленість Землі від Сонця вони у 2,2 рази менші, ніж місячні. Через систематичну дію припливного тертя Земля поступово сповільнює своє обертання на 0,001 секунди за 100 років. Вивчення річних кілець у коралів дозволило встановити, що близько 500 млн років тому тривалість земної доби становила приблизно 21 год.
Супутники Марса
Рис.3.7.
Супутники Марса
Під час протистояння Марса у серпні 1877 р. американець А. Холл (1829-1907), архітектор за фахом, випробовуючи новий 66-сантиметровий рефрактор, узявся відкрити ці супутники. Ось його спогади: «Шанси виявити супутник здавалися дуже малими, так що я міг би відмовитись від пошуку, якби не моя дружина, яка наполегливо вселяла мені віру в успіх». Проте трапилось неймовірне: 2 серпня Холл уперше побачив супутник, згодом названий Деймосом, а 17 серпня він відкрив Фобос. Імена супутників - Фобос і Деймос - в перекладі з давньогрецької означають відповідно «страх» і «жах». Це, за легендою, - сини бога війни Ареса (Марса), вічні супутники свого батька.
Відстань Фобоса і Деймоса від центра Марса відповідно 2,76 і 6,9 радіуса планети (Фобос у 40 разів ближчий до поверхні Марса, ніж Місяць до Землі), період обертання відповідно 7 год 39 хв і 30 год 18 хв. Супутники Марса дуже «оригінально» розташовуються на його небі: Фобос за одну марсіанську добу встигає зробити три оберти навколо планети, сходячи на заході і заходячи на сході, а Деймос, зійшовши на сході, перебуває над горизонтом близько 65 год, тобто понад 2,5 марсіанської доби. Супутники рухаються в площині екватора і по колових орбітах.
Супутники Марса - дрібні небесні тіла, які за формою нагадують картоплини. Розміри Фобоса становлять 28x20x18 км, Деймоса - 16x12x10 км.
Середня щільність Фобоса - менше 2 г/см3, а прискорення вільного падіння складає 0,5 см/с2. Людина важила б на Фобосі декілька десятків грам, тому з Фобоса, підстрибнувши, легко відлетіти в космос. Найбільший кратер на Фобосі має діаметр 8 км., порівнянний з найменшим поперечником супутника. На Деймосі найбільша западина має діаметр 2 км.
Невеликими кратерами поверхні супутників усіяні приблизно також як і Місяць. При загальній схожості, великій кількості дрібно роздробленого матеріалу, що покриває поверхні супутників Фобос виглядає більш "обідраним", а Деймос має більш згладжену, засипану пилом поверхню. На Фобосі виявлені загадкові борозни, що пересікають майже весь супутник. Борозни мають ширину 100-200 м і тягнуться на десятки кілометрів. Глибина їх від 20 до 90 метрів. Є декілька гіпотез, що пояснюють походження цих борозен, але доки немає досить переконливого пояснення, як втім, і пояснення походження самих супутників. Швидше за все це захоплені астероїди.
У 1945 р. американський астроном Б. Шарплесс виявив вікове прискорення в русі Фобоса по орбіті. Це означало, що Фобос, строго кажучи, рухається по дуже пологій спіралі, поступово наближаючись до поверхні Марса. Якщо так продовжуватиметься і далі, то через 15 млн. літ (термін з точки зору космогонії вельми невеликий , тобто1/300 віку Марса) Фобос впаде на Марс.
Проте лише через 14 років на це звернули увагу. На той час з'явилися небесні тіла, що рухалися таким самим чином. Це були штучні супутники Землі. Гальмування в земній атмосфері заставляло їх знижуватися, а наближення до центру Землі викликало прискорення їх руху. У 1959 р. радянський астрофізик І. С. Шкловський підрахував, що дія атмосферного тертя на Фобос може викликати спостережуваний ефект лише в тому випадку, якщо Фобос порожнистий. Друга гіпотеза, що пояснює прискорення Фобоса приливною взаємодією була висунута геофізиком Н.Н. Парійським.
Наявність вікового прискорення Фобоса не раз оскаржувалося через низьку точність перших спостережень, і остаточну відповідь на це питання може дати лише час. Проте цікаво, що в Деймоса жодного вікового прискорення виявлено не було.
Супутники планет-гігантів
Газові планети (планети-гіганти) – планети, які мають у своєму складі значну частку газу (водень і гелій).
У Сонячній системі це Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун.
Відповідно до гіпотези походження Сонячної системи, планети-гіганти (рис.3.8) утворилися пізніше за планети земної групи, коли температура навколосонячної туманності опустилася до точки кристалізації газу. В цей час всі тугоплавкі елементи вже були у твердій формі в складі більш близьких до Сонця планет.
Рис.
3.8.
Планети-гіганти
Відомі 67 супутників Юпітера; це найбільша кількість відкритих супутників серед усіх планет Сонячної системи. Крім того, Юпітер має систему кілець.
1610 року Галілео Галілей, спостерігаючи Юпітер в телескоп, відкрив чотири найбільших супутники – Іо, Європу, Ганімед і Каллісто, які також носять назву «галілеєвих». Вони досить яскраві й обертаються доволі віддаленими від планети орбітами, що дає змогу спостерігати їх у польовий бінокль. На першість у відкритті супутників претендував також німецький астроном Симон Маріус, який пізніше дав їм назви, взявши імена з давньогрецьких міфів.Галілеєві супутники названі на честь персонажів давньогрецької міфології – коханок Зевса (Ганімед – коханець), оскільки Юпітер – аналог Зевса у римському пантеоні.
Завдяки наземним спостереженням системи Юпітера, на кінець 1970-х років було відомо вже 13 супутників. 1979 року, пролітаючи повз Юпітер, космічний апарат «Вояджер-1» виявив ще три супутники.
За допомогою наземних телескопів нового покоління ще 47 супутників Юпітера було відкрито групою астрономів з Астрономічного інституту Гавайського університету наприкінці 2000-го (діаметром 4-10 км) і 2001-го років (діаметром від 2 до 4 км). Оцінки розмірів отримані в припущенні, що їхнє альбедо становить 4%. Блиск супутників становить від 22 до 23m. Усі вони обертаються по помітно витягнутих еліптичних орбітах з ексцентриситетом від 0,16 до 0,48. Напрямок орбітального руху всіх нових супутників зворотний (тобто вони обертаються в напрямку, протилежному руху планет навколо Сонця і великих супутників навколо Юпітера). Орбіти сильно нахилені до площини екліптики – від 15 до 38 градусів. Періоди обертання складають від 534 до 753 діб, великі півосі орбіт – від 19 до 24 млн км.
Рис.
3.9.
Система супутників Юпітера
За кількістю супутників Юпітер обігнав у 2011 році Сатурн. Останній відкритий супутник – S/2010 J 2. Він був відкритий 8 вересня 2010 року Крістіаном Вейллетом за допомогою 3,6-метрового телескопу Канада-Франція-Гаваї. Повідомлення про відкриття було зроблено 1 червня 2011 року.
Виділяють дві групи постійних супутників:
Внутрішні супутники або група Амальтеї – обертаються дуже близько до Юпітера: Метида, Адрастея, Амальтея і Теба. Найближчі два обертаються навколо планети менше, ніж за юпітеріанський день, інші два є відповідно п'ятим і сьомим за розмірами супутниками Юпітера. Спостереження наводять на думку, що принаймні найбільший з них, Амальтея, утворився не на теперішній, а на більш віддаленій орбіті, або це тіло сонячної системи, захоплене гравітацією планети.
Ці супутники, а також ряд поки ще незафіксованих внутрішніх супутників розташовані близько межі Роша, тому їх матеріалом поповнюються кільця системи Юпітера. Метида і Адрастея допомагають підтримувати основне кільце Юпітера, а Амальтея і Теба підтримують свої власні слабкі зовнішні кільця.
Рис.3.10. Галілеєві супутники
Основна група або Галілеєві супутники (рис.3.10) – це чотири масивні супутники: Ганімед, Каллісто, Іо та Європа. З радіусами, більшими за радіус будь-якої карликової планети, вони належать до найбільших (за масою) об'єктів Сонячної системи, за винятком Сонця і восьми планет, а Ганімед перевершує за діаметром Меркурій. Вони є, відповідно, першим, третім, четвертим і шостим за розмірами природними супутниками в сонячній системі і сукупно зосереджують у собі 99,999% усієї маси на орбіті навколо Юпітера. Сам Юпітер у 5000 разів важчий за Галілеєві супутники.
Внутрішні супутники також утворюють орбітальний резонанс 1:2:4. Моделі доводять, що вони утворилися повільною акрецією в розрідженій субтуманності Юпітера — диску газів і пилу, що існував навколо Юпітера після його утворення. У випадку Каллісто утворення тривало близько 10 мільйонів років.
Зображення чотирьох великих супутників були передані на Землю в 1996 році космічним апаратом « Галілео». На трьох супутниках Європі , Ганімеді і Каллісто був виявлений лід (у Іо його немає). Іо і Європа майже цілком складаються з речовини гірських порід , а Ганімед і Каллісто з цих порід мають тільки внутрішнє ядро.
Рис.
3.11.
Іо
Причиною вулканічної діяльності на Іо вчені вважають приливний розігрів його надр. Справа в тому, що під впливом тяжіння Європи і Ганімеда виникають обурення ексцентриситету синхронної орбіти Іо всередині Юпітера. Це і викликає зміни амплітуди постійних великомасштабних припливів. Крім приливної розігріву надр передбачається й інший механізм генерації тепла - внаслідок нагрівання електричним струмом , які порушуються при взаємодії Іо з магнітосферою Юпітера. Ця ідея поширюється на всі провідні тіла, що рухаються в магнітному полі або обтічні сонячним вітром. Астрофізиками було доведено, що планета і супутник утворюють свого роду генератор. Це було підтверджено в період з 1979 по 1981 рік апаратами "Вояджер-1" і "Вояджер-2", коли було доведено, що між Юпітером та Іо весь час виникають блискавки. Вчені вважають , що електромагнітні поля такого генератора дуже сприятливі навіть для атмосфери Землі.
Рис.
3.12.
Європа
Рис.
3.13. Ганімед
Рис.
3.14.
Каллісто
Три супутника Юпітера - Європа, Ганімед і Каллісто - є основними кандидатами для колонізації космосу в межах Сонячної системи поряд з Марсом, Венерою, Місяцем, Меркурієм і поясом астероїдів.
Основна складність у колонізації Європи полягає сильному радіаційному поясі Юпітера. Людина без скафандра на поверхні Європи отримала б смертельну дозу радіації менше ніж за 10 хв.. Вважається, що під льодовою поверхнею супутника існує океан. Життя в ньому може бути більш захищене від радіації.
Ганімед - найбільший супутник у Сонячній системі і, крім того, єдиний супутник Юпітера, який має магнітосферу, яка захистить колонізаторів від згубної дії радіації.
За оцінками НАСА, Каллісто може стати першим колонізованим супутником Юпітера. Каллісто геологічно дуже стабільний і знаходиться поза зоною дії радіаційного поясу Юпітера. Цей супутник може стати центром подальших досліджень околиць Юпітера, зокрема, Європи.
Супутники Сатурна
Сатурн є шостою по розташуванню від Сонця і другий за розмірами (після Юпітера) планетою Сонячної системи. Його інакше ще називають газовим гігантом, а свою назву він отримав на честь римського бога землеробства.
На питання, скільки супутників у Сатурна, складно дати точну відповідь. До 1997 року астрономам було відомо всього лише 18 з них. В даний час з появою новітніх потужних телескопів вдалося нарахувати їх набагато більше. Природні супутники Сатурна представлені пристойною кількістю (62 штуки – з підтвердженою орбітою). 53 з них володіють власними назвами. Велика їх частина складається з льоду, гірських порід і має невеликі розміри. Це пояснює їх головну особливість – високу здатність відбивати сонячне світло. У більш великих супутниках формується кам’янисте ядро. Більшість з них (крім Феби і Гіперіона) постійно повернуто до планеті тільки однією стороною.
Рис. 3.15. Супутники Сатурна
Супутники Сатурна (рис. 3.15.) бувають регулярними і нерегулярними. Перших налічують 24 штуки, а других – 38. Рух регулярних супутників відбувається майже по кругових орбітах, що знаходяться поблизу екваторіальній площині планети. Вони обертаються виключно в напрямку обертання Сатурна. Це вказує на те, що регулярні супутники Сатурна сформувалися в газопиловому хмарі, яка оточувало планету в період її зародження.
До нерегулярних представникам відносяться планети, рух які відрізняється від загальних правил. У них може бути більш витягнута орбіта або ексцентриситет, рух у зворотному напрямку по орбіті або більший нахил до екваторіальній площині. Вони обертаються по хаотичним орбітах на далекій відстані від планети. Це вказує на те, що Сатурн нещодавно захопив ці тіла з пролітали повз нього ядер комет або астероїдів.
Найбільший супутник Сатурна – Титан (рис. 3.16.) У Сонячній системі лише він один має щільну атмосферу, а за величиною він займає почесне 2-е місце. Його можна розглянути в телескоп, так як він менше Землі всього лише вдвічі. Це дуже цікаве небесне тіло, яке вченим вдалося вже вивчити досить добре. Виявлено, що супутник Сатурна Титан має складом, імовірно дуже схожим з складом Землі, яким вона володіла на початку зародження. Вчені висловлюють думку, що в його атмосфері також відбуваються процеси, які мільярди років тому були характерними для нашої планети.
Через
свою непрозорою газової оболонки, що
має товщину близько 300 км, він був
практично недоступний для астрономів,
що намагаються виміряти його діаметр.
Тільки з появою останніх досягнень в
області телескопічною техніки проведені
дослідження показали, що надра Титана
можуть складатися з рівних частин
замерзлої води і твердих порід. В
основному атмосфера його сформована з
азоту, що робить його схожим на Землю.
Рис.
3.16.
Титан
У Титана немає магнітного поля, а це означає, що він не має ядра, що проводить струм. Температура поверхні оцінюється в 95 кельвінів, а тиск перевищує земний у півтора рази. Низька температура не дає утворюватися більш складним органічним речовинам. Однак у нього є свій магнітний хвіст, утворений від взаємодії з магнітним полем Сатурна, в магнітосфері якого Титан служить джерелом заряджених і нейтральних водневих атомів.
При вивченні питання про те, скільки супутників у Сатурна, напевно, самим вірним буде розгляд найбільш великих. Одним з них є Мімос, що володіє величезним кратером під назвою Гершель, який складає в діаметрі близько 130 км. Це більше, ніж розмір багатьох супутників Сатурна. Діона, Тефия, Енцелад і Рея – всі вони відносяться до великих об’єктів і мають глибокі кратери і каньйони, а Енцелад є ще і найсвітлішим небесним тілом Сонячної системи.
Супутники Урана
Рис.
3.17.
Супутники Урана
Супутники Урана можна поділити на три групи:
5 великих
13 внутрішніх
9 нерегулярних супутників
П'ять великих супутників (рис.3.18) досить масивні, щоб гідростатична рівновага надала їм сфероїдальної форми. На чотирьох з них помічено ознаки внутрішньої і зовнішньої активності, такі як формування каньйонів і передбачуваний вулканізм на поверхні. Найбільший з них, Титанія, має діаметр 1578 км і є восьмим за розміром супутником у Сонячній Системі. Її маса у 20 разів менша земного Місяця.
Рис. 3.18. П’ятірка найбільших супутників Урана
Внутрішні супутники — це невеликі, темні об'єкти, схожі за характеристиками та походженням на кільця планети.
Нерегулярні супутники Урана мають еліптичні і дуже нахилені (збільшого ретроградні) орбіти на великій відстані від планети.
Два перші відомі супутники, Титанію та Оберон, було виявлено Вільямом Гершелем 11 січня 1787 року, через шість років після відкриття ним Урана. Пізніше Гершель вважав, що виявив шість супутників, і, можливо, навіть кільце. Протягом майже 50 років телескоп Гершеля був єдиним, за допомогою якого можна було розрізнити супутники Урана. У 1840-х роках досконаліші інструменти спостережень і сприятливе розташування Урана дозволили помітити ознаки інших супутників, окрім Титанії і Оберона. Нарешті 1851 року Вільямом Ласселом було відкрито два наступні супутники — Аріель і Умбріель.
Протягом тривалого часу в нумерації супутників Урана існували суперечки між позначеннями Гершеля (де Титанія і Оберон — Уран II і IV) і Лассела (де вони часом — I і II). Після того, як існування Умбріеля і Аріеля було підтверджено, Лассел пронумерував супутники від I до IV в порядку віддалення. З того часу нумерація не змінювалася. 1852 року син Вільяма Гершеля — Джон Гершель дав назви чотирьом відомим тоді супутникам.
На протязі майже століття нових відкриттів супутників Урана не було. 1948 року Джерард Койпер виявив найменший серед п'яти великих, сферичних супутників — Міранду. Декілька десятиліть потому, у січні 1986 за допомогою космічного зонду «Вояджер-2» було відкрито 10 внутрішніх супутників. «Вояджер» зафіксував ще один супутник, але тоді його не було помічено. «Відкрили» його 2001 року під час вивчення старих фотографій з «Вояджера-2», він отримав назву Пердіта.
До 1997 року Уран був єдиною планетою-гігантом, в якої не було виявлено нерегулярних супутників. Саме тоді наземними спостереженнями було виявлено дев'ять віддалених нерегулярних супутників. Ще два маленькі внутрішні супутники, Купідон і Меб, було відкрито 2003 року з використанням космічного телескопа «Хаббл». Останній з виявлених на 2008 рік супутників Урана — Маргарита — було відкрито 2003 року.
Перші два супутники Урана, відкриті 1787 року, отримали назву лише 1852 року, через рік після виявлення ще двох. Обов'язок дати їм назви взяв на себе Джон Гершель, син першовідкривача Урана. Він вирішив не брати назви для супутників із грецької міфології, назвавши їх на честь магічних духів з англійської літератури: царя і цариці фей та ельфів Оберона і Титанії із комедії «Сон літньої ночі» Вільяма Шекспіра і сильфів Аріеля і Умбріеля з «Викрадання локона» Олександра Поупа (Аріель також ельф із Шекспірівської «Бурі»). Причини такого вибору, мабуть, полягали в тому, що Уран, як бог піднебесся і повітря, супроводжується духами повітря. Замість того, щоб продовжити традицію давати імена духів повітря (лише Пак і Маб продовжили цю традицію), подальші назви зосередилися на джерелах Шекспіра. 1949 року п'ятий супутник, Міранду, було названо його першовідкривачем Джерардом Койпером на честь смертного персонажа з Шекспірівської «Бурі».
Поточна практика іменування супутників, усталена Міжнародним астрономічним союзом (МАС), використовує персонажів п'єс Шекспіра та поеми Поупа «Викрадання локона» (втім, наразі лише Аріель, Умбріель і Белінда мають імена з останньої поеми; всі інші названі за Шекспіром). Спочатку найвіддаленіші від центру супутники називали іменами персонажів лише з однієї п'єси («Буря»); але з Маргаритою, яка отримала ім'я з «Багато галасу даремно», ця традиція припинилася.
Система супутників Урана найменш масивна серед систем супутників планет-гігантів; загальна маса 5 найбільших супутників Урана не складе і половини маси Тритона (сьомого за розміром супутника у Сонячній системі). Найбільший із супутників Урана, Титанія, має радіус 788,9 км, що менше радіусу Земного Місяця, але трохи більше, ніж Реї, другого за розміром супутника Сатурна, що робить Титанію восьмим за розміром супутником у Сонячній системі. Уран приблизно в 10 000 разів масивніший, ніж його супутники.
Серед супутників Урана виділяють п'ять найбільших: Міранда, Аріель, Умбріель, Титанія і Оберон. Їх діаметри становлять від 472 км для Міранди до 1578 км для Титанії. Всі великі супутники Урана — порівняно темні обьекти: їх геометричне альбедо змінюєтся в діапазоні 30—50 %, а альбедо Бонда — 10—23 %. Умбріель — найтемніший з цих супутників, а Аріель — найяскравіший. Маси супутників складають від 6,7×1019 кг (Міранда) до 3,5×1021 кг (Титанія). Для порівняння, маса земного Місяця — 7,5×1022 кг. Найбільші супутники Урана, як вважають, сформувалися в акреційному диску, який існував навколо Урана протягом деякого часу в ранній період його історії, після того, як він сформувався або утворився в результаті зіткнення з іншим небесним тілом. Всі великі супутники Урана складаються наполовину з льоду та гірських порід, за винятком Міранди, що складається переважно з льоду. Складовими льоду можуть бути аміак та вуглекислий газ. Їх поверхня поцяткована кратерами, але всі вони (за винятком Умбрієля) демонструють ознаки «оновлення» поверхні, що спостерігаються у формі утворення каньйонів і, у випадку з Мірандою, яйцеподібними, схожими на гоночні треки структурами, так званими «коронами». Вважається, що «корони» утворені підняттями діапірів. Поверхня Аріеля, можливо, наймолодша, із найменшою кількістю кратерів. Поверхня Умбріеля ж здається найстарішою. Вважається, що резонанси між Мірандою і Умбріелем (3:1) та між Аріелем і Титанією (4:1), які мали місце у минулому, відповідають за нагрівання, яке викликало істотну ендогенну активність на Міранді та Аріелі. До такого висновку приводить наявність у Міранди високого орбітального нахилу, невластивого для настільки близького до планети тіла. Найбільші супутники Урана складаються з ядра із гірських порід у центрі та крижаного покриву зовні. Титанія і Оберон можуть мати океан з рідкої води на межі ядра і мантії.
За даними на 2008 рік, Уран має 13 внутрішніх супутників. Їх орбіти лежать всередині орбіти Міранди. Всі внутрішні «місяці» тісно пов'язані з кільцями Урана, які, можливо, являють собою результат розпаду одного або декількох маленьких внутрішніх «місяців». Корделія і Офелія служать «пастухами» кільця ε, а невеликий Маб, можливо, є джерелом найвіддаленішого кільця μ. Пак обертається на орбіті між Пердітою і Мабом, і, можливо є перехідним об'єктом між внутрішніми і великими супутниками Урана. Розрахунки показують, що внутрішні супутники виступають в ролі суперечливих факторів один для одного у випадку, якщо їх орбіти перетинаються; кінець кінцем, це може привести до зіткнень між ними. Дездемона може зіткнутися з Крессидою або Джульєтою протягом подальших 100 мільйонів років. Система є хаотичною та, імовірно, нестабільною.
Всі внутрішні місяці – темні об'єкти; їх геометричне альбедо не перевищує 10 %. Вони складаються з водяного льоду із домішкою темного матеріалу, можливо – перетвореної радіацією органіки.
Супутники Нептуна
Рис.
3.19.
Супутники Нептуна
Вісь Тритона теж незвичайна: вона нахилена на цілих 157 градусів щодо осі самої планети. А оскільки сам Нептун нахилений на 30 градусів, Тритон виявляється "лежачим на боці". Є версії, що Тритон - захоплена колись Нептуном самостійна планета. Має велику відбивну спроможність (альбедо) – 60-90% (Місяць 12%), бо здебільшого складається з водяного льоду. У Тритона була виявлена незначна газова оболонка, тиск якої на поверхні в 70000 разів менше земного атмосферного тиску. Походження цієї атмосфери, що повинна була би давно розсіятися, пояснюють частими виверженнями на супутнику, що поповнюють її газами. Коли ж були отримані знімки Тритона, то на крижаній його поверхні дійсно помітили гейзероподібні виверження азоту і темних часток пилу різного розміру. Все це розсіюється в навколишньому просторі. Є припущення, що після захоплення Нептуном супутник був розігрітий припливними силами, і він був навіть рідким перший мільярд років після захоплення. Можливо, у надрах своїх він як і раніше зберіг цей агрегатний стан. Поверхня Тритона нагадує своєю подобою полярні шапки супутників Юпітера: Європу, Ганімед, Іо, а також Аріель Урана.
Нереїда – це другий за розмірами супутник Нептуна. Середня відстань від Нептуна 6,2 млн. км, діаметр 200 км. Нереїда – найвіддаленіший від Нептуна супутник із відомих. Вона робить один виток навколо планети за 360 днів. Орбіта Нереїди сильно витягнута, її ексцентриситет складає 0,75. Найбільша відстань від супутника до планети перевищує найменшу в сім разів. Нереїда була відкрита у 1949-му році Койпером (США).
В 1989 «Вояджер-2» відкрив ще шість супутників Нептуна. Всі вони рухаються по кругових орбітах практично в площині екватора планети. П'ять із них мають періоди обертання менші за період обертання планети, і тому на небі Нептуна сходять на заході й заходять на сході; це також означає, що через гравітаційне тертя вони рано чи пізно впадуть на Нептун. Найбільший відкритий у 1989 р. супутник – Протей – неправильної форми із середнім діаметром близько 420 км. Він темніший за Нереїду, і відбиває всього 6 % падаючого світла. Протей має сірий колір; на його поверхні помітні кратероподібні утворення й тріщини.
Ще один супутник, Лариса, темний об'єкт неправильної форми розміром 210*180 км, що відбиває 5 % світла. На ньому помітні кілька кратерів розмірами 30-50 км. Неправильна форма Протея і Лариси вказує на те, що протягом всієї своєї історії вони залишалися холодними брилами льоду. Радіуси орбіт супутників 117,6 тис. км і 74 тис. км відповідно. Про інші супутники відомо ще менше. Деспіна й Галатея обертаються на відстанях 62 тис. км і 52 тис. км, відповідно. Таласса обертається навколо Нептуна за 7,5 години на відстані 50 тис. км. Наяда, з періодом обігу 7,1 години, має орбіту, яка помітно нахилена до площини екватора Нептуна – на 4,5°.
В 2002-2003 відкриті ще п'ять супутників Нептуна, таким чином, їх загальне число досягло 13. Кожний з нововідкритих об'єктів має діаметр 30-60 км і непостійну, витягнуту орбіту з більшим нахилом. Період їхнього обертання навколо Нептуна становить від 5 до 26 земних років.
Супутники карликової планети Плутона
Можливо, Плутон і втратив статус «планети», але це не робить його менш цікавим для вивчення космічним об’єктом всередині нашої Сонячної системи.
Рис.
3.20.
Плутон і Харон
У Плутона й Харона істотно різний колір. За даними затемнень складена попередня карта альбедо Плутона. Поверхня Харона, гірше відбиває світло, чим Плутона, вона на 30% темніша . Вважається що Харон, на відміну від Плутона, покритий товстим шаром води, яка заледеніла.
Центр мас системи Плутон-Харон знаходиться поза поверхнею Плутона, тому деякі астрономи вважають Плутон і Харон подвійною планетою.
Згідно з проектом Резолюції 5 XXVI Генеральної асамблеї МАС (2006) Харону (поряд з Церерою і Ерида) передбачалося надати статус планети. У примітках до проекту резолюції вказувалося, що в такому разі Плутон-Харон буде вважатися подвійною планетою.
Інші супутники Плутона, Гідра (S/2005 P1) та Нікс (S/2005 P2), були відкриті в травні 2005 року за допомогою космічного телескопа Хаббл. Вони набагато менші Харона за розмірами, близько 100-150 км. Маса кожного із супутників приблизно в 300 разів менше маси Харона. Гідра розташована на відстані 65 000 км від Плутона, Нікс – приблизно 50 000 км.
В 2011 і 2012 роках космічний телескоп "Хаббл" виявив два нових супутники, що отримали тимчасові позначення P4 і P5. Розміри супутника P4 – від 13 до 34 кілометрів, P5 – від 15 до 24 кілометрів.
Група першовідкривачів під керівництвом Марка Шуолтера з Інституту проекту SETI звернулася до інтернет-співтовариства з пропозицією вибрати назви для супутників. Згідно з правилами Міжнародного астрономічного союзу, вони мають отримувати імена персонажів, пов'язаних із царством мертвих греко-римської міфології. Тому вчені запропонували для голосування 12 варіантів: Ахерон, Стікс і Лета (річки в підземному царстві), Алекто (богиня помсти), Цербер, Ереб, Евридіка, Геркулес, Гіпнос (бог сну), Обол (монета, яку потрібно сплатити Харону), Орфей, Персефона.
У голосуванні взяло участь майже 500 тисяч осіб, які також запропонували близько 30 тисяч своїх варіантів. У результаті, "Цербер" посів друге місце, а "Стікс" – третє. Лідером голосування став "Вулкан".
Це ім'я запропонував Уїльям Шетнер, зірка серіалу "Зоряний шлях". Вулкан – це рідна планета персонажа серіалу містера Спока та ім'я бога вогню в давньоримській міфології. Але цей варіант був знехтуваний, оскільки Вулкан не має прямого відношення до царства мертвих і так вже була названа планета, що знаходилася між Меркурієм і Сонцем, за припущеннями вчених 19-го століття, існування якої не підтвердилося.