Interested Article - Спутники Урана

seraphina
  • 2020-02-10
  • 1

Сравнительные размеры Урана и шести его самых больших спутников. Слева направо: Пак , Миранда , Ариэль , Умбриэль , Титания и Оберон

Спутники Урана — естественные спутники планеты Уран . По состоянию на 2021 год известно 27 спутников . Все они названы в честь персонажей произведений Уильяма Шекспира и Александра Поупа . Первые два спутника — Титанию и Оберон — открыл Уильям Гершель в 1787 году . Ещё два шарообразных спутника ( Ариэль и Умбриэль ) обнаружил в 1851 году Уильям Лассел . В 1948 году Джерард Койпер открыл Миранду . Остальные спутники были открыты после 1985 года , во время миссии « Вояджера-2 » или с помощью сильных наземных телескопов.

Открытие

Два первых известных спутника, Титания и Оберон , были обнаружены сэром Уильямом Гершелем 11 января 1787 года, через шесть лет после открытия им Урана. Позднее Гершель считал, что обнаружил ещё четыре спутника, и, возможно, даже кольцо (см. ниже). В течение почти 50 лет инструмент Гершеля был единственным, в который можно было различить спутники Урана . В 1840-е гг. более совершенные инструменты наблюдений и благоприятное положение Урана позволили время от времени наблюдать другие спутники, помимо Титании и Оберона. В 1851 году Уильям Лассел обнаружил два следующих спутника — Ариэль и Умбриэль .

Изначально Гершель не присвоил собственных имён спутников, ограничившись их нумерацией. Единой системы обозначения спутников Урана римскими цифрами долго не было. В публикациях фигурировали и обозначения Гершеля (где Титания и Оберон — Уран II и IV), и Лассела (где они иногда — I и II) . После того как было подтверждено существование Умбриэля и Ариэля, Лассел пронумеровал спутники от I до IV в порядке удаления. С тех пор нумерация не менялась . В 1852 году сын Уильяма Гершеля — Джон Гершель — дал названия четырём известным тогда спутникам .

В течение почти столетия никаких новых открытий спутников Урана сделано не было. В 1948 г., используя 82-дюймовый телескоп обсерватории Мак-Доналд в Техасе, Джерард Койпер обнаружил наименьший из пяти крупнейших, сферических спутников — Миранду .

Несколько десятилетий спустя, в декабре 1985 — январе 1986, космический зонд « Вояджер-2 » открыл 10 внутренних спутников :

Обозначение Первооткрыватель Дата получения снимка Номер Присвоенное название
S/1985 U1 Стивен Синнот 30 декабря 1985 года XV Пак
S/1986 U1 Стивен Синнот 3 января 1986 года XII Порция
S/1986 U2 Стивен Синнот 3 января 1986 года XI Джульетта
S/1986 U3 Стивен Синнот 13 января 1986 года IX Крессида
S/1986 U4 Стивен Синнот 13 января 1986 года XIII Розалинда
S/1986 U5 Стивен Синнот 13 января 1986 года XIV Белинда
S/1986 U6 Стивен Синнот 13 января 1986 года X Дездемона
S/1986 U7 Ричард Террил 20 января 1986 года VI Корделия
S/1986 U8 Ричард Террил 20 января 1986 года VII Офелия
S/1986 U9 23 января 1986 года VIII Бианка

По итогам наблюдений «Вояджера-2» Уран остался единственной планетой-гигантом, у которой не было известно нерегулярных спутников. Однако 6 сентября 1997 года Бреттом Глэдманом , Филом Николсоном, Дж. Э. Бёрнсом и Дж. Дж. Кавеларсом с использованием 200-дюймового телескопа Хейла были открыты первые два нерегулярных спутника, получившие временные обозначения S/1997 U1 и S/1997 U2. Ещё три спутника были открыты 18 июля 1999 года при помощи телескопа Канада-Франция-Гавайи обсерватории Мауна Кеа на Гавайских островах :

  • S/1999 U1 — Дж. Дж. Кавеларс, Б. Глэдман, М. Холмен, Ж.-М. Пёти, Г. Шолль;
  • S/1999 U2 — Б. Глэдман, М. Холмен, Ж.-М. Пёти, Г. Шолль;
  • S/1999 U3 — М. Холмен, Дж. Дж. Кавеларс, Б. Глэдман, Ж.-М. Пёти, Г. Шолль.

Название этих спутников были утверждены в 2000 году: Калибан , Сикоракса , Просперо , Сетебос , Стефано .

В мае 1999 года Эрих Каркошка ( Аризонский университет ), сравнивая фотографии «Вояджера» с новыми снимками космического телескопа Хаббл обнаружил ещё один спутник. Ему было присвоено временное обозначение S/1986 U10, а позже и собственное имя — Пердита .

Шестой нерегулярный спутник был открыт 13 августа 2001 года Мэтью Холменом, Дж. Дж. Кавеларсом и Д. Милисавлевичем на 4-метровом телескопе Межамериканской обсерватории Серро-Тололо и получил обозначение S/2001 U1. После того, как его существование было подтверждено другими наблюдениями, ему было присвоено название Тринкуло . 13 августа 2001 года теми же астрономами и Бреттом Глэдманом также были обнаружены самый удалённый и самый близкий к планете ретроградные нерегулярные спутники Урана. Они получили названия Фердинанд и Франциско .

25 августа 2003 года Марк Шоуолтер и Джек Лиссауэр , исследуя фотографии, сделанные телескопом Хаббл, открыли два внутренних нерегулярных спутника, позже получивших названия Купидон и Маб . 29 августа 2003 года Скотт Шеппард и Дэвид Джуитт открыли ещё один спутник, на этот раз на снимках 8,3-метрового телескопа Субару. Этот спутник стал первым обнаруженным проградным нерегулярным спутником Урана. Ему было присвоено имя Маргарита . На 2022 год он является последним спутником Урана, существование которых официально подтверждено .

В 2016 году исследователями университета Айдахо была опубликована статья, в которой высказывалось предположение о существовании ещё двух маленьких спутников, выступающих «пастухами» колец α и β. Такие спутники должны находиться на орбите примерно в 100 км от кольца и иметь радиус 2-7 км, что делает их недоступными для обнаружения с Земли .

Мнимые спутники

После открытия Гершелем Титании и Оберона (11 января 1787 г.) он полагал, что наблюдал ещё 4 спутника: два — 18 января и 9 февраля 1790 г. и ещё два — 28 февраля и 26 марта 1794 года. Таким образом, много последующих десятилетий считалось, что у Урана 6 спутников, хотя существование 4 из них не подтвердил ни один астроном. Наблюдения Лассела в 1851 г., когда он обнаружил Ариэль и Умбриэль , не подтвердили наблюдения Гершеля; Ариэль и Умбриэль, которые Гершель, конечно же, должен был видеть, если он видел спутники около Титании и Оберона, не соответствовали ни одному из дополнительных спутников, замеченных Гершелем, по орбитальным характеристикам. Поэтому пришли к выводу, что 4 спутника, замеченных Гершелем помимо двух, были иллюзорными — вероятно, результатом ошибочной идентификации звёзд около Урана как спутников, и открытие Ариэля и Умбриэля было признано за Ласселом . Как считалось, у четырёх мнимых спутников Гершеля были следующие сидерические периоды: 5,89 дней (ближе к Урану, чем Титания), 10,96 дней (между Титанией и Обероном), 38,08 и 107,69 дней (дальше Оберона) .

Названия

Первые два спутника Урана, открытые в 1787 г., были названы лишь в 1852 — через год после обнаружения двух следующих. Их наименованием занялся Джон Гершель , сын первооткрывателя Урана. Он решил не брать названия для спутников из греческой мифологии , назвав их в честь духов из английской литературы : царя и царицы фей и эльфов Оберона и Титании из пьесы « Сон в летнюю ночь » Уильяма Шекспира и сильфов Ариэля и Умбриэль из « » Александра Поупа (Ариэль — также ещё и эльф из Шекспировской « Бури »). Причины такого выбора, по-видимому, кроются в том, что Уран, как бог неба и воздуха, сопровождается духами воздуха . Имена следующих спутников Урана давали уже не в честь духов воздуха (продолжением этой традиции стали только Пак и Маб ), а в честь персонажей шекспировской «Бури». В 1949 г. пятый спутник, Миранда , был назван его первооткрывателем Джерардом Койпером в честь персонажа из этой пьесы. Он обосновал это тем, что имена детей бога Урана , титанов , использовать нельзя, так как они уже связаны с сыном Урана, Сатурном (и служат источником имён для спутников планеты Сатурн ) .

Международным астрономическим союзом принято соглашение называть спутники Урана в честь персонажей пьес Шекспира и поэмы Поупа «Похищение локона» (сейчас лишь Ариэль, Умбриэль и Белинда имеют имена из последней поэмы; все остальные — из Шекспира). Сначала наиболее удалённые от планеты спутники называли в честь персонажей «Бури», но эта традиция прекратилась с наименованием Маргариты , имя которой было взято из пьесы « Много шума из ничего » .

Сравнение масс спутников Урана. Доля массы спутника в их суммарной массе варьирует от 0,7 % для Миранды до более 40 % для Титании. Масса всех остальных спутников вместе составляет 0,1 % и едва различима на этой диаграмме

С названиями некоторых спутников Урана совпадают названия некоторых астероидов : (171) Офелия , (218) Бианка , (593) Титания , (666) Дездемона , (763) Купидон , (900) Розалинда и .

Особенности и группы

Спутники Урана можно разделить на три группы: тринадцать внутренних, пять крупных и девять нерегулярных спутников .

Внутренние спутники

Схема лун и колец Урана
См. также: Внутренний спутник и Кольца Урана

На 2013 год известно 13 внутренних спутников Урана . Это небольшие тёмные объекты, сходные характеристиками и происхождением с кольцами планеты . Их орбиты лежат внутри орбиты Миранды . Все внутренние спутники тесно связаны с кольцами Урана , которые, возможно, возникли вследствие распада одного или нескольких маленьких внутренних спутников. Два ближайших к планете спутника ( Корделия и Офелия ) служат «пастухами» кольца ε, а небольшой спутник Маб , возможно, — источник наиболее удалённого кольца μ. Пак , орбита которого расположена между Пердитой и Мабом, возможно, представляет собой нечто вроде переходного объекта между внутренними спутниками и крупными спутниками Урана.

Все внутренние спутники — тёмные объекты; их геометрическое альбедо не превышает 10 %. Они состоят из водяного льда с примесью тёмного материала — возможно, преобразованной радиацией органики. Небольшие внутренние спутники постоянно возмущают орбиты друг друга. Система является хаотичной и, по-видимому, нестабильной.

Расчёты показывают, что внутренние спутники в результате таких возмущений могут выходить на пересекающиеся орбиты и сталкиваться. Дездемона может столкнуться с Крессидой или Джульеттой в последующие 100 миллионов лет .

Крупные спутники

Пять крупных спутников достаточно массивны, чтобы гидростатическое равновесие придало им шарообразную форму. На четырёх из них замечены признаки внутренней и внешней активности, такие, как формирование каньонов и предполагаемый вулканизм. Наибольший из этих пяти, Титания , имеет 1578 км в диаметре. Это восьмой по величине спутник в Солнечной Системе. Она в 20 раз менее массивна, чем земная Луна .

Система спутников Урана наименее массивная среди систем спутников планет-гигантов; совокупная масса всех 5 крупнейших спутников Урана не составит и половины от массы Тритона , седьмого крупнейшего спутника Солнечной системы (масса Тритона составляет около 2,14⋅10 22 кг , тогда как совокупная масса спутников Урана составляет около 1⋅10 22 кг. Крупнейший из спутников, Титания , обладает радиусом в 788,9 км, что меньше радиуса земной Луны , но немного больше, чем у Реи , второго из крупных спутников Сатурна , что делает Титанию восьмым по размеру спутником в Солнечной системе. Уран приблизительно в 10000 раз массивнее, чем его спутники (масса Урана — 8,681⋅10 25 кг, масса четырёх самых крупных спутников — 8,82⋅10 21 кг , массой остальных спутников можно пренебречь).

Среди спутников Урана выделяются пять самых крупных: Миранда , Ариэль , Умбриэль , Титания и Оберон . По диаметру они различаются от 472 км (Миранда) до 1578 км (Титания). Все крупные спутники Урана — относительно тёмные объекты: их геометрическое альбедо меняется в диапазоне 30—50 %, а альбедо Бонда — 10—23 %. Самый тёмный из этих спутников — Умбриэль, а самый яркий — Ариэль. Массы спутников составляют от 6,7⋅10 19 кг (Миранда) до 3,5⋅10 21 кг (Титания). Для сравнения, масса земной Луны — 7,5⋅10 22 кг.

Крупнейшие спутники Урана, как полагают, сформировались в аккреционном диске , который существовал вокруг Урана в течение некоторого времени после того, как он сформировался, или возник в результате столкновения Урана с другим небесным телом в ранний период его истории .

Сравнительные размеры и яркость пяти самых крупных спутников Урана. Слева направо: Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания и Оберон

Все крупные спутники Урана состоят из смеси примерно равных количеств льда и камня, за исключением Миранды, состоящей преимущественно изо льда. Составляющими льда могут быть аммиак и углекислый газ .

Их поверхность испещрена кратерами, но все они (за исключением Умбриэля) демонстрируют признаки «обновления» поверхности, выражающиеся в образовании каньонов и, в случае Миранды, яйцевидных, похожих на гоночные треки структур, называемыми коронами. За образование «корон», как считают, ответственны резкие поднятия диапиров . Поверхность Ариэля, возможно, самая молодая, с наименьшим количеством кратеров. Поверхность Умбриэля же выглядит самой старой.

Имевшие место в прошлом резонансы 3:1 между Мирандой и Умбриэлем и 4:1 между Ариэлем и Титанией, как считают, ответственны за нагрев, который вызвал существенную эндогенную активность на Миранде и Ариэле . К такому выводу приводит высокое наклонение орбиты Миранды, странное для столь близкого к планете тела . Крупнейшие спутники Урана состоят из каменного ядра и ледяной оболочки. Титания и Оберон могут иметь океан из жидкой воды на границе ядра и мантии.

Нерегулярные спутники

Нерегулярные спутники Урана имеют эллиптические и сильно наклонённые (в большинстве своём ретроградные) орбиты на большом расстоянии от планеты.

Параметры спутников Урана

Цвета в таблице

Внутренние спутники

Крупные спутники

Нерегулярные спутники с ретроградным вращением
Нерегулярные спутники с прямым вращением

Ранжированы по степени удалённости от планеты, крупнейшие выделены, знак вопроса отражает приблизительность цифры.

Параметры спутников Урана
Номер Название (сфероидальные спутники выделены жирным шрифтом) Средний диаметр (км) Масса (кг) Большая полуось (км) Орбиталь­ный период (в днях) Наклон орбиты к экватору , градусы Дата откры­тия Фото
1 Уран VI Корделия 42 ± 6 5,0⋅10 16 ? 49 751 0,335034 0,08479 1986
2 Уран VII Офелия 46 ± 8 5,1⋅10 16 ? 53 764 0,376400 0,1036 1986
3 Уран VIII Бианка 54 ± 4 9,2⋅10 16 ? 59 165 0,434579 0,193 1986
4 Уран IX Крессида 82 ± 4 3,4⋅10 17 ? 61 766 0,463570 0,006 1986
5 Уран X Дездемона 68 ± 8 2,3⋅10 17 ? 62 658 0,473650 0,11125 1986
6 Уран XI Джульетта 106 ± 8 8,2⋅10 17 ? 64 360 0,493065 0,065 1986
7 Уран XII Порция 140 ± 8 1,7⋅10 18 ? 66 097 0,513196 0,059 1986
8 Уран XIII Розалинда 72 ± 12 2,5⋅10 17 ? 69 927 0,558460 0,279 1986
9 Уран XXVII Купидон ~ 18 3,8⋅10 15 ? 74 800 0,618 0,1 2003
10 Уран XIV Белинда 90 ± 16 4,9⋅10 17 ? 75 255 0,623527 0,031 1986
11 Уран XXV Пердита 30 ± 6 1,8⋅10 16 ? 76 420 0,638 0,0 1986
12 Уран XV Пак 162 ± 4 2,9⋅10 18 ? 86 004 0,761833 0,3192 1985
13 Уран XXVI Маб ~ 25 1,0⋅10 16 ? 97 734 0,923 0,1335 2003
14 Уран V Миранда 471,6 ± 1,4 (6,6 ± 0,7)⋅10 19 129 390 1,413479 4,232 1948
15 Уран I Ариэль 1157,8 ± 1,2 (1,35 ± 0,12)⋅10 21 191 020 2,520379 0,260 1851
16 Уран II Умбриэль 1169,4 ± 5,6 (1,17 ± 0,13)⋅10 21 266 300 4,144177 0,205 1851
17 Уран III Титания 1577,8 ± 3,6 (3,53 ± 0,09)⋅10 21 435 910 8,705872 0,340 1787
18 Уран IV Оберон 1522,8 ± 5,2 (3,01 ± 0,07)⋅10 21 583 520 13,463239 0,058 1787
19 Уран XXII Франциско ~ 22 1,3⋅10 15 ? 4 276 000 −267,12 ** 147,459 2001
20 Уран XVI Калибан ~ 98 7,3⋅10 17 ? 7 231 000 −579,39 ** 139,885 1997
21 Уран XX Стефано ~ 20 6⋅10 15 ? 8 004 000 −677,48 ** 141,873 1999
22 Уран XXI Тринкуло ~ 10 7,5⋅10 14 ? 8 504 000 −748,83 ** 166,252 2001
23 Уран XVII Сикоракса ~ 190 5,4⋅10 18 ? 12 179 000 −1285,62 ** 152,456 1997
24 Уран XXIII Маргарита ~ 11 1,3⋅10 15 ? 14 345 000 +1654,32 51,455 2003
25 Уран XVIII Просперо ~ 30 2,1⋅10 16 ? 16 256 000 −1962,95 ** 146,017 1999
26 Уран XIX Сетебос ~ 30 2,1⋅10 16 ? 17 418 000 −2196,35 ** 145,883 1999
27 Уран XXIV Фердинанд ~ 12 1,3⋅10 15 ? 20 901 000 −2805,51 ** 167,346 2001

Примечания

  1. (англ.) . NASA (4 августа 2021). Дата обращения: 23 ноября 2021. 22 ноября 2021 года.
  2. Herschel, John . On the Satellites of Uranus (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : journal. — Oxford University Press , 1834. — Vol. 3 , no. 5 . — P. 35—36 . — Bibcode : .
  3. Lassell W. On the interior satellites of Uranus (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : journal. — Oxford University Press , 1851. — Vol. 12 . — P. 15—17 . — Bibcode : .
  4. Lassell, W. Observations of Satellites of Uranus (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : journal. — Oxford University Press , 1848. — Vol. 8 , no. 3 . — P. 43—44 . — Bibcode : .
  5. Lassell, W. Letter from William Lassell, Esq., to the Editor (англ.) // Astronomical Journal : journal. — 1851. — Vol. 2 , no. 33 . — P. 70 . — doi : . — Bibcode : .
  6. ↑ (англ.) : Discovery and Mythology — Berlin, Heidelberg: Springer Science+Business Media , 2010. — P. 92—95. — 142 p. — ISBN 978-3-540-68852-5 —
  7. (неопр.) . NASA/JPL. Дата обращения: 17 января 2019. 28 ноября 2019 года.
  8. R. O. Chancia, M. M. Hedman. (англ.) // The Astronomical Journal . — IOP Publishing , 2016. — Vol. 152 , iss. 6 . — P. 211 . — ISSN . — doi : .
  9. Denning W.F. // Scientific American Supplement . — 1881. — 22 октября (№ 303). 12 января 2009 года.
  10. Hughes D. W. The Historical Unravelling of the Diameters of the First Four Asteroids (англ.) // R.A.S. Quarterly Journal : journal. — 1994. — Vol. 35 , no. 3 . — P. 334—344 . — Bibcode : .
  11. Lassell, William. (англ.) // Astronomische Nachrichten : journal. — Wiley-VCH , 1852. — Vol. 34 . — P. 325 . — Bibcode : . 9 июля 2013 года.
  12. Kuiper Gerard P. The Fifth Satellite of Uranus (англ.) // Publications of the Astronomical Society of the Pacific : journal. — 1949. — Vol. 61 , no. 360 . — P. 129 . — doi : . — Bibcode : .
  13. Sheppard, Scott S. (неопр.) . Departament of Terrestrial Magnetism at Carniege Institution for science (4 января 2013). Дата обращения: 1 марта 2013. Архивировано из 13 марта 2013 года.
  14. Duncan, Martin J.; Jack J. Lissauer. Orbital Stability of the Uranian Satellite System (англ.) // Icarus . — Elsevier , 1997. — Vol. 125 , no. 1 . — P. 1—12 . — doi : . — Bibcode : .
  15. Tyler, G.L.; Sweetnam, D.L.; Anderson, J.D. et al . Voyager radio science observations of Neptune and Triton (англ.) // Science : journal. — 1989. — Vol. 246 . — P. 1466—1473 . — doi : . — Bibcode : . — .
  16. (неопр.) . Дата обращения: 6 июля 2020. 22 мая 2009 года.
  17. Hunt, Garry E.; Patrick Moore. . — Cambridge University Press , 1989. — С. —85. — ISBN 0521343232 .
  18. ; Reynolds, S. J., Greeley, R. (англ.) // (англ.) (: journal. — 1996. — Vol. 102 , no. E6 . — P. 13,369—13,380 . — doi : . 27 сентября 2012 года.
  19. Tittemore, W. C.; Wisdom, J. Tidal evolution of the Uranian satellites III. Evolution through the Miranda-Umbriel 3:1, Miranda-Ariel 5:3, and Ariel-Umbriel 2:1 mean-motion commensurabilities (англ.) // Icarus : journal. — Elsevier , 1990. — Vol. 85 , no. 2 . — P. 394—443 . — doi : . — Bibcode : .
  20. Tittemore, W.C. Tidal Heating of Ariel (англ.) // Icarus . — Elsevier , 1990. — Vol. 87 . — P. 110—139 . — doi : . — Bibcode : .
  21. Tittemore, W. C.; Wisdom, J. Tidal Evolution of the Uranian Satellites II. An Explanation of the Anomalously High Orbital Inclination of Miranda (англ.) // Icarus : journal. — Elsevier , 1989. — Vol. 78 . — P. 63—89 . — doi : .
  22. Malhotra, R., Dermott, S. F. The Role of Secondary Resonances in the Orbital History of Miranda (англ.) // Icarus : journal. — Elsevier , 1990. — Vol. 85 . — P. 444—480 . — doi : .
  23. (неопр.) . Дата обращения: 11 октября 2005. 5 января 2010 года.

Ссылки

seraphina
  • 2020-02-10
  • 1

Same as Спутники Урана

The title for the last searches