IO (САТЕЛИТ): ХАРАКТЕРИСТИКИ, СЪСТАВ, ОРБИТА, ДВИЖЕНИЕ, СТРУКТУРА - ARTE - 2024

Йо е част от четирите галилейски спътника (Io, Europa, Ganymede, Callisto), така наречени, защото са открити през 1610 г. от Галилео Галилей с рудиментарен телескоп, който самият той е построил.

Това е третият по големина от спътниците на Галилея и от останалите 75 спътника на Юпитер. По ред на орбитален радиус е петият спътник и първият от галилейците. Името му идва от гръцката митология, в която Йо беше една от многото девици, в които се влюбил бог Зевс, наричан още в римската митология Юпитер.

Фигура 1. Io е част от четирите сателита, открити от Галилео Галилей през 1610 г. и от четирите той е най-близо до планетата. (wikimedia commons).

Йо е една трета от диаметъра на Земята и е приблизително на размера на нашия спътник Луната. В сравнение с останалите спътници в Слънчевата система, Йо е на пето място по размер, предшестван от Луната.

Повърхността на Йо има планински вериги, които се открояват от необятните равнини. Не се наблюдават кратери на въздействието, което показва, че са били заличени от голямата си геоложка и вулканична активност, считана за най-голямата от всички в Слънчевата система. Вулканите му произвеждат облаци от серни съединения, които се издигат на 500 км над повърхността му.

На повърхността му има стотици планини, някои по-високи от връх Еверест, които са се образували поради интензивния вулканизъм на спътника.

Откриването на Йо през 1610 г. и другите галилейски спътници промени перспективата на нашето положение във Вселената, тъй като по това време се смяташе, че сме център на всичко.

Откривайки „други светове“, както Галилей нарече спътниците, които се въртят около Юпитер, идеята, предложена от Коперник, нашата планета да се върти около Слънцето става по-осъществима и осезаема.

Благодарение на Io първото измерване на скоростта на светлината е направено от датския астроном Оле Кристенсен Рьомер през 1676 г. Той осъзнава, че продължителността на затъмнението на Йо от Юпитер е с 22 минути по-кратка, когато Земята е по-близо до Юпитер, отколкото когато беше в най-отдалечената си точка.

Това беше времето, когато светлината отнемаше орбиталния диаметър на Земята, откъдето Rømer изчислява 225 000 km / s за скоростта на светлината, с 25% по-малко от приетата понастоящем стойност.

Общи характеристики на Io

Докато мисията Вояджър се приближи до системата на Йовиан, тя откри осем изригващи вулкана на Йо, а мисията Галилео, макар и да не може да се приближи твърде много до спътника, създаде изображения с вулкани с отлична резолюция. Не по-малко от 100 изригващи вулкана откриха тази сонда.

Фигура 2. Повърхност на Io, показваща обширни равнини и изобилни вулкани, в истински цветове, снимани от сондата Галилео. Източник: НАСА.

Основните физически характеристики на Io са:

-Диаметърът му е 3 643,2 км.

-Маса: 8,94 х 10 ²² кг.

-Средна плътност 3,55 g / cm ³.

-Повърхностна температура: (ºC): -143 до -168

-Ускорението на гравитацията върху повърхността му е 1,81 m / s ² или 0,185g.

-Период на въртене: 1d 18h ​​27.6m

-Период на превод: 1d 18h ​​27.6m

-Атмосфера, съставена от 100% серен диоксид (SO2).

Обобщение на основните характеристики на Io

композиция

Най-забележителната характеристика на Io е неговият жълт цвят, който се дължи на сярата, отложена върху главно вулканичната повърхност. Поради тази причина, въпреки че ударите, дължащи се на метеорити, които привлича гигантският Юпитер, са чести, те бързо се заличават.

Смята се, че базалтите са в изобилие в сателита, както винаги, оцветени в жълто от сяра.

Разтопените силикати са в изобилие в мантията (вижте по-долу подробности за вътрешната структура), докато кора е съставена от замразена сяра и серен диоксид.

Io е най-плътният спътник в Слънчевата система (3,53 g / cc) и е сравним с скалистите планети. Силикатната скала на мантията обгражда сърцевина от разтопен железен сулфид.

И накрая, атмосферата на Io е съставена почти 100% от серен диоксид.

атмосфера

Спектралните анализи разкриват тънка атмосфера на серен диоксид. Въпреки че стотици активни вулкани изпускат тон газове в секунда, спътникът не може да ги задържи поради ниската гравитация и скоростта на бягство на спътника също не е много висока.

Освен това йонизираните атоми, които напускат близостта на Йо, се улавят от магнитното поле на Юпитер, образувайки вид поничка на неговата орбита. Именно тези серни йони дават мъничкия и близък сателит Amalthea, чиято орбита е под тази на Io, червеникавия цвят.

Налягането на тънката и тънка атмосфера е много ниско и температурата му е под -140ºC.

Повърхността на Io е враждебна за хората поради ниските температури, токсичната му атмосфера и огромното излъчване, тъй като сателитът е в радиационните пояси на Юпитер.

Атмосферата на Йо избледнява и се запалва

Поради орбиталното движение на Io има време, в което спътникът спира да приема светлината на Слънцето, тъй като Юпитер го затъмнява. Този период продължава 2 часа и както се очаква, температурата спада.

Всъщност, когато Йо се изправи срещу Слънцето, температурата му е -143 ° C, но когато е затъмнена от гигантския Юпитер, температурата му може да падне до -168 ° C.

По време на затъмнението тънката атмосфера на спътника се кондензира на повърхността, образувайки серен диоксид лед и напълно изчезва.

След това, когато затъмнението престане и температурата започне да се повишава, кондензираният серен диоксид се изпарява и тънката атмосфера на Йо се връща. Това е заключението, постигнато през 2016 г. от екип на НАСА.

Така атмосферата на Йо не се образува от газове от вулкани, а от сублимацията на лед на повърхността му.

Движение за превод

Io прави една пълна революция около Юпитер за 1,7 земни дни, а всяко завъртане на спътника е затъмнено от неговата планета домакин за период от 2 часа.

Поради огромната сила на приливите орбитата на Io трябва да бъде кръгова, но това не е така поради взаимодействието с другите галилейски луни, с които те са в орбитален резонанс.

Когато Йо навърши 4 години, Европа навършва 2 години и Ганимед 1. Любопитното явление може да се види в следната анимация:

Фигура 3. Орбитален резонанс на Io и неговите сестри спътници: Ganymede и Europa. Източник: Wikimedia Commons.

Това взаимодействие причинява орбитата на спътника да има известна ексцентричност, изчислена на 0,0041.

Най-малкият орбитален радиус (периастър или перихелион) на Io е 420 000 км, докато най-големият орбитален радиус (апоастър или афелион) е 423 400 км, което дава среден орбитален радиус 421 600 км.

Орбиталната равнина е наклонена спрямо орбиталната равнина на Земята с 0,040 °.

Йо се счита за най-близкия спътник до Юпитер, но в действителност има още четири спътника под неговата орбита, макар и изключително малък.

Всъщност Йо е 23 пъти по-голям от най-големия от тези малки спътници, които вероятно са метеорити, хванати в гравитацията на Юпитер.

Имената на малките луни, в близост до планетата-домакин са: Метис, Адрастея, Амалтея и Тива.

След орбитата на Йо, следващият спътник е галилейски: Европа.

Въпреки че е много близка до Io, Европа е напълно различна по състав и структура. Смята се, че това е така, защото тази малка разлика в орбиталния радиус (249 хил. Км) прави приливната сила върху Европа значително по-малка.

Орбита на Йо и магнитосфера на Юпитер

Вулкани върху Io издуват йонизирани атоми на сяра в космоса, които се улавят от магнитното поле на Юпитер, образувайки поничка на плазмен проводник, която съответства на орбитата на спътника.

Именно магнитното поле на Юпитер носи йонизирания материал от тънката атмосфера на Йо.

Явлението създава ток от 3 милиона ампера, който усилва вече мощното магнитно поле на Юпитер, за да надвиши двойно стойността, което би имало, ако нямаше Io.

Въртящо движение

Периодът на въртене около собствената му ос съвпада с орбиталния период на спътника, който се причинява от приливната сила, която Юпитер упражнява върху Io, като стойността му е 1 ден, 18 часа и 27,6 секунди.

Наклонът на оста на въртене е незначителен.

Вътрешна структура

Тъй като средната му плътност е 3,5 g / cm ^3, се заключава, че вътрешната структура на спътника е скалиста. Спектралният анализ на Io не разкрива наличието на вода, така че съществуването на лед е малко вероятно.

Според изчисления въз основа на събраните данни, се смята, че спътникът има малко ядро ​​от желязо или желязо, смесено със сяра.

Следва дълбока и частично разтопена скална мантия и тънка скалиста кора.

Повърхността се отличава с цветовете на лошо направена пица: червена, бледо жълта, кафява и оранжева.

Първоначално се смята, че кора е сяра, но инфрачервените измервания показват, че вулканите изригват лава при 1500 ° C, което показва, че тя не е съставена само от сяра (която кипи при 550 ° C), но има и разтопена скала.

Друго доказателство за наличието на скала е съществуването на някои планини с височини, които дублират връх Еверест. Само сярата не би имала сили да обясни тези образувания.

Вътрешната структура на Io според теоретичните модели е обобщена на следната илюстрация:

Фигура 4. Структура на Io. Източник: Wikimedia Commons.

Геология на Йо

Геоложката активност на планета или сателит се задвижва от топлината на нейната вътрешност. И най-добрият пример е Io, най-вътрешният от най-големите спътници на Юпитер.

Огромната маса на неговата планета-домакин е чудесен атрактор за метеорити, като този, запомнен Shoemaker-Levy 9 през 1994 г., но Io не показва кратери за въздействие и причината е, че интензивната вулканична активност ги заличава.

Йо има повече от 150 активни вулкана, които изхвърлят достатъчно пепел, за да погребат ударните кратери. Вулканизмът на Йо е много по-интензивен от този на Земята и е най-големият в цялата Слънчева система.

Това, което засилва изригванията на вулканите на Йо, е сярата, разтворена в магмата, която при освобождаване на налягането задвижва магмата, хвърляйки пепел и газ до 500 m височина.

Пепелта се връща на повърхността на спътника, произвеждайки слоеве отломки около вулканите.

На повърхността на Io се наблюдават белезникави участъци поради замръзнал серен диоксид. В пукнатините на разломите разтопената лава тече и експлодира нагоре.

Фигура 5. Последователност, взета от сондата New Horizons, показваща изригване на вулкан върху повърхността на Io. Източник: НАСА.

Откъде идва енергията на Йо?

Тъй като Йо е малко по-голям от Луната, която е студена и геологически мъртва, човек се чуди откъде идва енергията на този малък спътник Джовиан.

Не може да бъде останалата топлина на образуването, защото Io не е достатъчно голям, за да го задържи. Не е и радиоактивният разпад на вътрешността му, тъй като всъщност енергията, разсеяна от вулканите му, лесно утроява радиационната топлина, която излъчва тяло с такива размери.

Източникът на енергия на Йо е приливната сила, поради огромната гравитация на Юпитер и поради близостта му до него.

Тази сила е толкова голяма, че повърхността на спътника се издига и пада 100 m. Триенето между скалите е това, което произвежда тази огромна топлина, определено много по-голяма от тази на земните приливни сили, които едва преместват твърдата повърхност на континентите с няколко сантиметра.

Огромното триене, причинено от гигантската приливна сила върху Io, предизвиква достатъчно топлина, която да разтопи дълбоките слоеве. Серен диоксид се изпарява, създавайки достатъчно налягане за магмата, завита от вулкани, за да се охлади и покрие повърхността.

Ефектът на приливите намалява с куба на разстоянието до центъра на привличане, така че този ефект е по-маловажен в спътниците по-далеч от Юпитер, където геологията е доминирана от метеоритни въздействия.

Препратки

1. 20 минути. (2016) Наблюдението на едно затъмнение в Йо разкрива неговите тайни. Възстановени от: 20minutos.es
2. Kutner, M. (2010) Астрономия: физическа перспектива. Cambridge University Press.
3. Семена и Backman. (2011).Слънчевата система. Учене в Cengage.
4. Wikipedia. Io (сателит). Възстановени от: es. wikipedia.com
5. Wikipedia. Сателити на Юпитер. Възстановени от: es. wikipedia.com
6. Wikipedia. Галилейски спътник. Възстановено от: wikipedia.com