Interested Article - Оберон (спутник)

Оберо́н — второй по размеру и массе спутник Урана , девятый по массе и десятый по размеру спутник в Солнечной системе . Известен также как Уран IV . Открыт Уильямом Гершелем в 1787 году. Назван в честь царя фей и эльфов из произведения Уильяма Шекспира « Сон в летнюю ночь ». Самый далёкий от Урана среди его крупных спутников . Его орбита частично расположена вне магнитосферы планеты .

Вполне вероятно, что Оберон сформировался из аккреционного диска , окружавшего Уран сразу после образования. Спутник состоит примерно из равного количества камня и льда и, вероятно, дифференцирован на каменное ядро и ледяную мантию. На их границе, возможно, есть слой жидкой воды .

Поверхность Оберона тёмная с красным оттенком. Его рельеф формировался в основном ударами астероидов и комет , создавшими многочисленные, до 210 км в диаметре, кратеры . Оберон обладает системой каньонов ( грабенов ), образовавшихся при растяжении коры в результате расширения недр на раннем этапе его истории .

Оберон, как и всю систему Урана, изучал с близкого расстояния лишь один космический аппарат — « Вояджер-2 ». Пролетев вблизи спутника в январе 1986 года, он сделал несколько снимков, которые позволили изучить около 40 % его поверхности. .

История открытия, наименования и изучения

Оберон был открыт Уильямом Гершелем 11 января 1787 года (в один день с Титанией и через 6 лет после Урана) . Позднее Гершель сообщил об открытии ещё четырёх спутников , но эти наблюдения оказались ошибочными . В течение 50 лет после их открытия Титанию и Оберон не наблюдал никто, кроме Гершеля из-за слабой проницающей способности телескопов того времени. Сейчас эти спутники можно наблюдать с Земли с помощью любительских телескопов высокого класса .

Первоначально Оберон называли «Вторым спутником Урана», а в 1848 году Уильям Лассел дал ему имя «Уран II» , хотя он иногда использовал и нумерацию Уильяма Гершеля, в которой Титания и Оберон именовались «Уран II» и «Уран IV» соответственно . Наконец, в 1851 году Лассел обозначил четыре известных на тот момент спутника римскими цифрами в порядке их удаления от планеты. С тех пор Оберон носит обозначение «Уран IV» .

Впоследствии все спутники Урана были названы в честь персонажей произведений Вильяма Шекспира и Александра Поупа . Оберон получил своё название в честь Оберона — царя фей и эльфов из пьесы Шекспира « Сон в летнюю ночь » . Названия для всех четырёх известных на тот момент спутников Урана были предложены сыном Гершеля, Джоном в 1852 году по просьбе Уильяма Лассела , который годом ранее обнаружил два других спутника — Ариэль и Умбриэль .

Единственные на сегодняшний день изображения Оберона, где видно детали поверхности, были получены космическим аппаратом « Вояджер-2 ». В январе 1986 года он сблизился с Обероном на расстояние в 470 600 км и сделал снимки с разрешением около 6 километров (с лучшим разрешением были сняты только Миранда и Ариэль) . Изображения охватывают 40 % поверхности спутника, но только 25 % засняты с качеством, достаточным для геологического картирования . Во время пролёта «Вояджера» Солнце освещало южное полушарие Оберона (как и других спутников), северное же полушарие было погружено в полярную ночь и, таким образом, не могло быть изучено .

До полёта « Вояджера-2 » о спутнике было известно очень мало. В результате наземных спектрографических наблюдений было установлено наличие на Обероне водяного льда. Никакой другой космический аппарат никогда не посещал систему Урана и, в частности, Оберон. Не планируются посещения и в обозримом будущем.

Орбита

Оберон — самый удалённый от Урана из пяти его крупных спутников . Радиус его орбиты — 584 000 километров. Орбита имеет небольшой эксцентриситет и наклон к экватору планеты . Его орбитальный период равен 13,46 суток и совпадает с периодом вращения вокруг своей оси. Иными словами, Оберон является синхронным спутником , всегда повёрнутым одной и той же стороной к планете . Значительная часть орбиты Оберона проходит вне магнитосферы Урана . В результате этого его поверхность подвержена прямому воздействию солнечного ветра . А ведомое полушарие бомбардируется ещё и частицами магнитосферной плазмы , которые движутся вокруг Урана намного быстрее Оберона (с периодом, равным периоду осевого вращения планеты). Такая бомбардировка может приводить к потемнению этого полушария, что и наблюдается на всех спутниках Урана, кроме Оберона .

Так как Уран вращается вокруг Солнца «на боку», а плоскость его экватора примерно совпадает с плоскостью экватора (и орбиты) его крупных спутников, смена сезонов на них очень своеобразна. Каждый полюс Оберона 42 года находится в полной темноте и 42 года непрерывно освещён, причём во время летнего солнцестояния Солнце на полюсе почти достигает зенита . Пролёт «Вояджера-2» в 1986 году совпал с летним солнцестоянием в южном полушарии, тогда как почти всё северное находилось в темноте.

Раз в 42 года, во время равноденствия на Уране, Солнце (и вместе с ним Земля) проходит через его экваториальную плоскость, и тогда можно наблюдать взаимные покрытия его спутников. Несколько таких событий наблюдалось в 2006—2007 годах, в том числе покрытие Умбриэля Обероном 4 мая 2007 года, которое продолжалось почти шесть минут .

Состав и внутреннее строение

Оберон. Самый большой кратер с тёмным дном (слева) — Гамлет; кратер Отелло находится левее и выше (около края диска)

Оберон — второй по величине и массе спутник Урана и девятый по массе спутник в Солнечной системе . Плотность Оберона составляет 1,63 г/см³ (выше, чем у спутников Сатурна ) и показывает, что Оберон состоит примерно в равных количествах из водяного льда и тяжёлых неледяных составляющих, которые могут включать камень и органику . Наличие водяного льда (в виде кристаллов на поверхности спутника) показали и спектрографические наблюдения . При сверхнизких температурах, характерных для спутников Урана, лёд становится подобным камню ( лёд I c ). Его абсорбционные полосы на ведомом полушарии сильнее, чем на ведущем, тогда как у остальных спутников Урана — наоборот . Причина этого различия полушарий неизвестна. Возможно, дело в том, что ведущее полушарие более подвержено метеоритным ударам , которые удаляют с него лёд . Тёмный материал мог образоваться в результате воздействия ионизирующего излучения на органические вещества , в частности, на метан, присутствующий там в составе клатратов .

Оберон может быть дифференцирован на каменное ядро и ледяную мантию . Если это действительно так, то по плотности спутника можно определить, что радиус ядра составляет около 63 % радиуса спутника (480 км), а масса ядра примерно равна 54 % массы Оберона. Давление в центре Оберона — около 0,5 ГПа (5 кбар ) . Состояние ледяной мантии неизвестно. Если лёд содержит достаточное количество аммиака или другого антифриза , то на границе ядра и мантии Оберона может быть жидкий океан. Толщина этого океана, если он существует, может достигать 40 километров, а температура составляет около 180 К . Впрочем, внутреннее строение Оберона во многом зависит от его термальной истории, которая сейчас малоизвестна.

Поверхность

Поверхность Оберона довольно тёмная (из крупных спутников Урана темнее него только Умбриэль ) . Его альбедо Бонда — около 14 % . Подобно Миранде, Ариэлю и Титании, Оберон демонстрирует сильный оппозиционный эффект : при увеличении фазового угла с 0° до 1° отражательная способность его поверхности уменьшается с 31 % до 22 % . Это указывает на её большую пористость (вероятно, результат микрометеоритной бомбардировки) . Поверхность спутника в основном красного цвета, за исключением белых или слегка голубоватых свежих выбросов вокруг ударных кратеров . Оберон — самый красный среди крупных спутников Урана. Его ведущее полушарие намного краснее ведомого, поскольку на нём больше тёмно-красного материала. Обычно покраснение поверхности небесных тел — результат космического выветривания , вызванного бомбардировкой поверхности заряженными частицами и микро метеоритами . Однако в случае с Обероном покраснение поверхности, вероятно, вызвано оседанием красноватого материала, который поступает из внешней части системы Урана (возможно, с нерегулярных спутников ). Это оседание происходит в основном на ведущем полушарии .

Подписаны все детали рельефа, которым присвоены имена по состоянию на 2018 год (9 кратеров и 1 каньон)

Названия на Обероне получили 9 кратеров и 1 каньон . Концентрация кратеров на Обероне больше, чем на других спутниках Урана. Поверхность насыщена ими, то есть при появлении новых кратеров разрушается примерно столько же старых, и их количество не меняется. Это показывает, что поверхность Оберона древнее, чем поверхность остальных спутников Урана , и говорит о давнем отсутствии на ней геологической активности. Диаметр самого большого из обнаруженных кратеров — кратера — составляет 206 километров. От многих кратеров расходятся светлые лучи, предположительно, выбросы льда . Дно самых больших кратеров тёмное. На некоторых снимках на лимбе Оберона видно 11-километровую возвышенность. Не исключено, что это — центральная горка ещё одного кратера, и тогда его диаметр должен быть около 375 км .

Поверхность Оберона пересечена системой каньонов (хотя там они гораздо менее распространены, чем на Титании ). Каньоны ( лат. chasma , мн. ч. chasmata ) — это длинные впадины с крутыми склонами; вероятно, они образовались вследствие разломов . Возраст разных каньонов заметно различается. Некоторые из них пересекают выбросы из кратеров с лучами, показывая, что эти кратеры старше разломов . Самый заметный каньон Оберона — .

Рельеф Оберона сформирован двумя противодействующими процессами: образованием ударных кратеров и эндогенным восстановлением поверхности . Первый процесс является основным и действует на протяжении всей истории спутника , а второй — лишь в её начале, когда недра спутника ещё сохраняли геологическую активность. Эндогенные процессы на Обероне имеют в основном тектоническую природу. Они привели к образованию каньонов — гигантских трещин в ледяной коре. Растрескивание коры было вызвано, скорее всего, расширением Оберона, которое произошло в два этапа, соответствующих появлению старых и молодых каньонов. При этом площадь его поверхности увеличилась примерно на 0,5 % и 0,4 % соответственно .

На дне крупнейших кратеров Оберона (таких как Гамлет, Макбет и Отелло) видно тёмное вещество. Кроме того, тёмные пятна есть и вне кратеров — в основном на ведущем полушарии. Некоторые учёные предполагают, что эти пятна — следствие криовулканизма , когда сквозь образовавшиеся разрывы в ледяной коре на поверхность изливалась загрязнённая вода, которая при застывании образовала тёмную поверхность. Таким образом, это — аналоги лунных морей , где вместо воды была лава. По другой версии тёмное вещество выбито из глубинных слоёв ударами метеоритов, что возможно, если Оберон в некоторой мере дифференцирован , то есть имеет ледяную кору и недра из более тёмного материала .

Названия деталей рельефа Оберона
(даны в честь персонажей произведений Шекспира и связанных с ними географических объектов)
Наименование Названо в честь Тип Длина (диаметр), км Координаты
Каньон Моммур — волшебный лес, где правит Оберон Каньон 537
Антоний Марк Антоний из произведения «Антоний и Клеопатра» Кратер 47
Цезарь Цезарь из произведения « Юлий Цезарь » 76
Кориолан Гней Кориолан из произведения « Кориолан » 120
Фальстаф Фальстаф из произведения « Виндзорские насмешницы » 124
Гамлет Принц Гамлет из произведения « Гамлет, принц датский » 206
Лир Лир из произведения « Король Лир » 126
Макбет Макбет из одноимённого произведения 203
Отелло Отелло из произведения « Отелло, венецианский мавр » 114
Ромео Ромео Монтекки из произведения « Ромео и Джульетта » 159

Происхождение и эволюция

Как и все крупные спутники Урана , Оберон, вероятно, сформировался из газо-пылевого аккреционного диска , который либо существовал вокруг Урана в течение какого-то времени после формирования планеты, либо появился при гигантском столкновении, которое, скорее всего, и дало Урану очень большой наклон оси вращения . Точный состав диска неизвестен, однако более высокая плотность спутников Урана по сравнению со спутниками Сатурна указывает на то, что он содержал относительно мало воды . Значительное количество углерода и азота могло находиться в виде оксида углерода (CO) и молекулярного азота (N 2 ), а не метана и аммиака . Спутник, сформировавшийся из такого диска, должен содержать меньше водяного льда (с клатратами CO и N 2 ) и больше каменистых пород, что объяснило бы его высокую плотность .

Образование Оберона, вероятно, продолжалось в течение нескольких тысяч лет . Столкновения, сопровождавшие аккрецию, нагревали внешние слои спутника . Максимальная температура (около 230 K), вероятно, была достигнута на глубине около 60 километров . После завершения формирования внешний слой Оберона остыл, а внутренний стал нагреваться из-за распада радиоактивных элементов в его недрах . Поверхностный слой за счёт охлаждения сжимался, в то время как нагревающийся внутренний расширялся. Это вызвало в коре Оберона сильное механическое напряжение , которое могло привести к образованию разломов . Возможно, именно так появилась существующая сейчас система каньонов. Этот процесс длился около 200 миллионов лет и, следовательно, прекратился несколько миллиардов лет назад .

Тепла от изначальной аккреции и продолжавшегося далее распада радиоактивных элементов могло хватить для плавления льда в недрах, если в нём присутствовали какие-либо антифризы аммиак или соль . Таяние могло привести к отделению льда от камня и формированию каменного ядра, окруженного ледяной мантией. На их границе мог появиться слой жидкой воды, содержащей аммиак. Эвтектическая температура их смеси — 176 К . Если температура океана опускалась ниже этого значения, то сейчас он замёрзший. Замерзание привело бы к его расширению и растрескиванию коры и образованию каньонов . Тем не менее, современные знания о геологической истории Оберона являются весьма ограниченными.

Оберон в культуре

Вокруг событий, произошедших с земной экспедицией на Обероне, строится сюжет научно-фантастической дилогии Сергея Павлова « Лунная радуга ». По первой повести дилогии был снят одноимённый позднесоветский фильм.

Одна из повестей американского писателя-фантаста Эдмонда Гамильтона — « Сокровище Громовой Луны » — описывает Оберон как планету, покрытую вулканами, с каменной поверхностью и с океанами из жидкой лавы, живыми существами-«огневиками» и залежью редчайшего элемента-антигравитанта — «левиума».

Оберон также упомянут в песне Юрия Визбора «Да будет старт», посвященной космонавтам: Мы построим лестницу до звёзд, мы пройдем сквозь чёрные циклоны от смоленских солнечных берез до туманных далей Оберона… .

Профессор Никлаус Вирт назвал свой последний язык программирования Обероном в честь этого спутника Урана .

См. также

Комментарии

  1. Диаметр спутника вычисляется по r таким образом: .
  2. Площадь поверхности спутника вычисляется по r таким образом: .
  3. Объём v вычисляется по радиусу r таким образом: .
  4. Ускорение свободного падения вычисляется с помощью массы m , гравитационной постоянной G и радиуса r таким образом: .
  5. Пять основных спутников Урана: Миранда , Ариэль , Умбриэль , Титания и Оберон.
  6. Восемь спутников, более массивных, чем Оберон: Ганимед , Титан , Каллисто , Ио , Луна , Европа , Тритон и Титания .
  7. Например, Тефия — спутник Сатурна — имеет плотность 0,97 г/см³ , что указывает на то, что он более чем на 90 % состоит из воды .

Примечания

  1. Herschel William, Sr. (англ.) // Philosophical Transactions of the Royal Society of London . — 1787. — Vol. 77 , no. 0 . — P. 125—129 . — doi : .
  2. . Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology. Дата обращения: 7 июля 2011. 22 августа 2011 года.
  3. Thomas P. C. Radii, shapes, and topography of the satellites of Uranus from limb coordinates (англ.) // Icarus . — Elsevier , 1988. — Vol. 73 , no. 3 . — P. 427—441 . — doi : . — Bibcode : .
  4. Jacobson R. A.; ampbell, J.K.; Taylor, A.H. and Synnott, S.P. The masses of Uranus and its major satellites from Voyager tracking data and Earth based Uranian satellite data (англ.) // The Astronomical Journal . — IOP Publishing , 1992. — Vol. 103 , no. 6 . — P. 2068—2078 . — doi : . — Bibcode : .
  5. Smith B. A.; Soderblom, L.A.; Beebe, A. et al. Voyager 2 in the Uranian System: Imaging Science Results (англ.) // Science . — 1986. — Vol. 233 , no. 4759 . — P. 97—102 . — doi : . — Bibcode : . — .
  6. Karkoschka E. Comprehensive Photometry of the Rings and 16 Satellites of Uranus with the Hubble Space Telescope (англ.) // Icarus . — Elsevier , 2001. — Vol. 151 . — P. 51—68 . — doi : . — Bibcode : .
  7. Newton Bill; Teece, Philip. . — Cambridge: Cambridge University Press , 1995. — P. 109. — ISBN 978-0-521-44492-7 .
  8. Grundy W. M.; Young, L.A.; Spencer, J.R.; et al. Distributions of H 2 O and CO 2 ices on Ariel, Umbriel, Titania, and Oberon from IRTF/SpeX observations (англ.) // Icarus . — Elsevier , 2006. — Vol. 184 , no. 2 . — P. 543—555 . — doi : . — Bibcode : . — arXiv : .
  9. Herschel William, Sr. On George's Planet and its satellites (англ.) // Philosophical Transactions of the Royal Society of London . — 1788. — Vol. 78 , no. 0 . — P. 364—378 . — doi : . — Bibcode : .
  10. Herschel William, Sr. On the Discovery of Four Additional Satellites of the Georgium Sidus; The Retrograde Motion of Its Old Satellites Announced; And the Cause of Their Disappearance at Certain Distances from the Planet Explained (англ.) // Philosophical Transactions of the Royal Society of London . — 1798. — Vol. 88 , no. 0 . — P. 364—378 . — doi : . — Bibcode : .
  11. Struve O. Note on the Satellites of Uranus (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . — Oxford University Press , 1848. — Vol. 8 , no. 3 . — P. 44—47 . — doi : . — Bibcode : .
  12. Herschel, John. On the Satellites of Uranus (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . — Oxford University Press , 1834. — Vol. 3 , no. 5 . — P. 35—36 . — doi : . — Bibcode : . — JSTOR .
  13. Lassell, W. Observations of Satellites of Uranus (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . — Oxford University Press , 1848. — Vol. 8 , no. 3 . — P. 43—44 . — doi : . — Bibcode : .
  14. Lassell, W. Bright Satellites of Uranus (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . — Oxford University Press , 1850. — Vol. 10 , no. 6 . — P. 135 . — Bibcode : .
  15. Lassell, W. Letter from William Lassell, Esq., to the Editor (англ.) // The Astronomical Journal . — IOP Publishing , 1851. — Vol. 2 , no. 33 . — P. 70 . — doi : . — Bibcode : .
  16. Kuiper G. P. The Fifth Satellite of Uranus (англ.) // Publications of the Astronomical Society of the Pacific . — 1949. — Vol. 61 , no. 360 . — P. 129 . — doi : . — Bibcode : .
  17. Lassell W. Beobachtungen der Uranus-Satelliten (англ.) // Astronomische Nachrichten . — Wiley-VCH , 1852. — Vol. 34 . — P. 325 . — Bibcode : .
  18. Lassell W. On the interior satellites of Uranus (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . — Oxford University Press , 1851. — Vol. 12 . — P. 15—17 . — Bibcode : .
  19. Stone E. C. The Voyager 2 Encounter With Uranus (англ.) // (англ.) . — 1987. — Vol. 92 , no. A13 . — P. 14,873—14,876 . — doi : . — Bibcode : .
  20. Plescia J. B. Cratering history of the Uranian satellites: Umbriel, Titania and Oberon (англ.) // (англ.) . — 1987. — Vol. 92 , no. A13 . — P. 14918—14932 . — doi : . — Bibcode : .
  21. Ness N. F.; Acuna, Mario H.; Behannon, Kenneth W.; et al. Magnetic Fields at Uranus (англ.) // Science . — 1986. — Vol. 233 , no. 4759 . — P. 85—89 . — doi : . — Bibcode : . — .
  22. Hidas M.G.; Christou, A.A.; Brown, T.M. An observation of a mutual event between two satellites of Uranus (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters. — 2008. — Vol. 384 , no. 1 . — P. L38–L40 . — doi : . — Bibcode : .
  23. Hussmann H.; Sohl, Frank; Spohn, Tilman. (англ.) // Icarus . — Elsevier , 2006. — Vol. 185 , no. 1 . — P. 258—273 . — doi : . — Bibcode : . 11 октября 2007 года.
  24. Bell III J.F.; McCord, T.B. (англ.) // Lunar and Planetary Science Conference, 21st, Mar. 12-16, 1990. — Houston, TX, United States: Lunar and Planetary Sciences Institute, 1991. — P. 473—489 . — Bibcode : . 17 февраля 2023 года.
  25. Buratti B. J., Thomas P. C. // Encyclopedia of the Solar System / T. Spohn, D. Breuer, T. Johnson. — 3. — Elsevier, 2014. — P. 774. — 1336 p. — ISBN 9780124160347 .
  26. Helfenstein P.; Hiller, J.; Weitz, C. and Veverka, J. Oberon: color photometry and its geological implications (англ.) // Abstracts of the Lunar and Planetary Science Conference. — Houston: Lunar and Planetary Sciences Institute, 1990. — Vol. 21 . — P. 489—490 . — Bibcode : .
  27. Buratti B. J.; Mosher, Joel A. Comparative global albedo and color maps of the Uranian satellites (англ.) // Icarus . — Elsevier , 1991. — Vol. 90 . — P. 1—13 . — doi : . — Bibcode : .
  28. . Gazetteer of Planetary Nomenclature . USGS Astrogeology. Дата обращения: 21 октября 2022. 21 октября 2022 года.
  29. . Gazetteer of Planetary Nomenclature . USGS Astrogeology. Дата обращения: 21 октября 2022. 21 сентября 2022 года.
  30. Moore J. M.; Schenk, Paul M.; Bruesch, Lindsey S. et.al. (англ.) // Icarus . — Elsevier , 2004. — Vol. 171 , no. 2 . — P. 421—443 . — doi : . — Bibcode : . 2 октября 2018 года.
  31. Croft S.K. (англ.) // Proceeding of Lunar and Planetary Sciences. — Houston: Lunar and Planetary Sciences Institute, 1989. — Vol. 20 . — P. 205C . 31 августа 2017 года.
  32. . Gazetteer of Planetary Nomenclature . USGS Astrogeology. Дата обращения: 21 октября 2022. 21 января 2022 года.
  33. (англ.) . Gazetteer of Planetary Nomenclature . International Astronomical Union (IAU) Working Group for Planetary System Nomenclature (WGPSN). Дата обращения: 21 октября 2022. 21 октября 2022 года.
  34. Strobell M.E.; Masursky, H. New Features Named on the Moon and Uranian Satellites (англ.) // Abstracts of the Lunar and Planetary Science. — 1987. — Vol. 18 . — P. 964—965 . — Bibcode : .
  35. Mousis O. Modeling the thermodynamical conditions in the Uranian subnebula — Implications for regular satellite composition (англ.) // Astronomy and Astrophysics . — EDP Sciences , 2004. — Vol. 413 . — P. 373—380 . — doi : . — Bibcode : .
  36. Squyres S. W.; Reynolds, Ray T.; Summers, Audrey L.; Shung, Felix. Accretional heating of satellites of Saturn and Uranus (англ.) // (англ.) . — 1988. — Vol. 93 , no. B8 . — P. 8,779—8,794 . — doi : . — Bibcode : .
  37. Hillier J.; Squyres, Steven. Thermal stress tectonics on the satellites of Saturn and Uranus (англ.) // (англ.) . — 1991. — Vol. 96 , no. E1 . — P. 15,665—15,674 . — doi : . — Bibcode : .
  38. . Дата обращения: 15 октября 2009. 25 марта 2016 года.

Ссылки

  • на сайте ГАИШ.
  • Arnett, Bill. . The Nine Planets (22 декабря 2004).
  • Arnett, Bill. . The Nine Planets (17 ноября 2004).
  • Hamilton, Calvin J. . Views of the Solar System web site (2001).
  • . NASA 's Solar System Exploration web site. Дата обращения: 26 июня 2020. Архивировано из 25 сентября 2015 года.
  • . USGS Planetary Nomenclature web site.
Источник —

Same as Оберон (спутник)