| |||||||||||||
| Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы! |
|
Исследование Солнечной Системы - Уран
| |||||
 Спутники |
|||||
Страница:
Основные спутники,
Особенности и группы,
Внутренние спутники,
Крупные спутники (Part #1, Part #2, Part #3,
Part #4, Part #5),
Нерегулярные спутники;
|
|
Уран - третий из гигантов
Уран - вокруг Солнца "лежа на боку" Ариэль (Уран I) Ариэль - четвертый по величине спутник Урана. Ариэль был открыт вместе с Умбриэлем 24 октября 1851 года Уильямом Ласселом. Уильям Гершель, открывший в 1787 году два крупных спутника Урана - Титанию и Оберон, - утверждал, что наблюдал еще 4 спутника, но, по-видимому, эти наблюдения были ошибочными. Имя этого спутника (как и других трех известных тогда спутников Урана) предложил в 1852 году Джон Гершель по просьбе Лассела. Ариэль назван в честь ведущей сильфиды из поэмы Александра Поупа 'Похищение локона'. Так же назывался дух, служивший Просперо в пьесе Шекспира 'Буря'. Ариэль также обозначается как Уран I. Почти все имеющиеся (на 2015 год) данные об Ариэле получены в ходе пролета космического аппарата 'Вояджер-2' в 1986 году. Заснято лишь 35% его поверхности. Больше ни один космический аппарат с ним не сближался; нет и утвержденных планов их запуска к системе Урана в будущем.
Ариэль - один из наименьших шарообразных спутников в Солнечной системе (14-й по размеру из 19). Среди спутников Урана он четвертый по размеру (из пяти крупных спутников меньше него только Миранда) и имеет рекордное альбедо. Он состоит примерно наполовину изо льда и наполовину из камня и, вполне возможно, дифференцирован на каменное ядро и ледяную мантию. Как и все крупные спутники Урана, Ариэль, вероятно, образовался из аккреционного диска, окружавшего планету первое время после ее формирования. У Ариэля сложный рельеф поверхности - сильно кратерированные участки пересечены обрывами, каньонами и горными хребтами. На нем есть более молодые, чем на других спутниках Урана, следы геологической активности. Источником энергии для нее, скорее всего, был приливный нагрев. Орбитальные характеристики:
Среди пяти крупных спутников Урана Ариэль занимает второе место в порядке удаленности. Он находится на расстоянии 190 000 километров от планеты. Эксцентриситет орбиты и ее наклонение к экватору Урана очень малы. Орбитальный период составляет приблизительно 2,5 земных дня и совпадает с периодом вращения. Таким образом, Ариэль всегда повернут к Урану одной и той же стороной. Орбита Ариэля целиком лежит внутри магнитосферы Урана. Поэтому с его ведомым полушарием постоянно сталкиваются частицы магнитосферной плазмы, которые движутся по орбите намного быстрее Ариэля (с периодом, равным периоду осевого вращения Урана). Видимо, это и приводит к потемнению ведомого полушария. Эта особенность наблюдается у всех крупных спутников Урана, кроме Оберона.
Так как Уран вращается вокруг Солнца 'на боку', а орбиты его спутников находятся в экваториальной плоскости планеты, смена сезонов на них очень своеобразна. Каждый полюс Ариэля 42 года находится в полной темноте и 42 года непрерывно освещен, причем во время летнего солнцестояния Солнце на полюсе почти достигает зенита. Пролет 'Вояджера-2' в 1986 году совпал с летним солнцестоянием в южном полушарии, и при этом почти все северное было в тени. Раз в 42 года - во время равноденствия на Уране - Земля проходит примерно через его экваториальную плоскость, и тогда можно наблюдать взаимные покрытия его спутников. Несколько таких событий наблюдалось в 2007-2008 годах (в том числе покрытие Ариэля Умбриэлем 19 августа 2007 года).
Сейчас у Ариэля нет орбитального резонанса ни с одним спутником Урана. В прошлом, вероятно, был резонанс 5:3 с Мирандой, который мог быть причиной нагревания последней (хотя максимальный нагрев недр Миранды из-за ее резонанса 1:3 с Умбриэлем был примерно втрое больше). Ариэль, вероятно, когда-то был заблокирован в резонансе 4:1 с Титанией, из которого позже ушел. Спутникам Урана гораздо проще уйти от орбитального резонанса, чем аналогичным по массе спутникам Сатурна или Юпитера, из-за его меньшей сплющенности. Резонанс, в которым, вероятно, находился Ариэль 3,8 миллиардов лет назад, увеличил эксцентриситет орбиты. Результатом этого стало трение в недрах Ариэля из-за регулярного изменения величины приливных сил, что могло привести к нагреву недр спутника на 20њ. Физические характеристики:
Ариэль - четвертый по величине и, возможно, третий по массе спутник Урана. Его плотность составляет 1,66 г/см3, что указывает на то, что спутник состоит примерно из равных частей водяного льда и более плотных пород. Последние могут состоять из камня и углеродистого материала, в том числе из высокомолекулярных органических соединений, называемых толинами. При помощи инфракрасной спектроскопии на поверхности обнаружен водяной лед. Его абсорбционные полосы сильнее выражены на ведущем полушарии (направленном в сторону движения по орбите). Причины такой асимметрии неизвестны, но предполагается, что она вызвана бомбардировкой поверхности заряженными частицами из магнитосферы Урана, которая действует на заднее полушарие. Эти ионы распыляют лед, разлагая содержащийся в нем метан (образующий клатрат) и воздействуют на другие органические вещества, оставляя темный остаток, богатый углеродом.
Кроме водяного льда, при помощи инфракрасной спектроскопии на Ариэле был обнаружен углекислый газ (CO2), который сконцентрирован в основном на ведомом полушарии. На этом спутнике Урана он просматривается в ходе таких наблюдений лучше (и был открыт раньше), чем на всех остальных. Происхождение углекислого газа не вполне ясно. Он мог образоваться на поверхности из карбонатов или органических веществ под влиянием солнечного ультрафиолетового излучения или ионов, прибывающих из магнитосферы Урана. Последнее может объяснить асимметрию в распределении углекислого газа по поверхности спутника, потому что эти ионы бомбардируют именно ведомое полушарие. Другой возможный источник - дегазация водяного льда в недрах Ариэля. В таком случае высвобождение CO2 может быть следствием прошлой геологической активности спутника. Учитывая размер Ариэля, соотношение в нем льда и камня и возможное присутствие соли или аммиака (понижающих температуру замерзания воды), можно сделать вывод, что спутник может быть дифференцирован на каменное ядро и ледяную мантию. Если это так, то масса ядра составляет около 56% массы Ариэля, а его радиус - 64% от радиуса спутника (около 372 км). Эти параметры расчитаны исходя из состава Ариэля. Давление в центре спутника составляет около 0,3 ГПа (3 кбар). Текущее состояние ледяной мантии неясно, но существование подземного океана считается маловероятным. Ариэль - самый светлый из спутников Урана. Его альбедо Бонда составляет 23%, а геометрическое альбедо - 53%. Поверхность Ариэля демонстрирует сильный оппозиционный эффект: при увеличении фазового угла с 0њ до 1њ отражательная способность уменьшается с 53% до 35%. Цвет поверхности этого спутника почти серый и не зависит ни от альбедо, ни от рельефа. Например, у каньонов такой же цвет, как и у кратерированных участков. Однако яркие выбросы из свежих кратеров чуть более синие. Кроме того, на поверхности есть несколько пятен немного синее обычного. В рельефе они, по-видимому, никак не выражены. Ведомое полушарие в целом краснее ведущего примерно на 2%. Геология Ариэля: Ариэль испещрен извилистыми каньонами и долинами. Его каньоны представляют собой широкие грабены. Есть обширные области, где очень мало ударных кратеров. Это говорит о геологической активности спутника по крайней мере в относительно недавнем прошлом. Поверхность спутника во многих местах покрыта отложениями очень светлого материала, по-видимому, водяного инея. Высота стенок рифтовых долин достигает 10 км. Некоторые области гладкие, как бы покрытые жидкой грязью, что может свидетельствовать о потоках жидкости в геологически недавнем прошлом. Это могут быть и пластичные льды (подобно медленно текущим ледникам на Земле), но при столь низких температурах для достижения пластичности водяной лед должен быть смешан с другими веществами, например, аммиаком и метаном. Не исключено наличие криовулканизма. На Ариэле три основных типа участков поверхности: гладкие участки, кратерированные, пересеченные каньонами. Самые обычные детали рельефа - ударные кратеры, каньоны, обрывы со сдвигами, горные хребты и впадины.
Происхождение и эволюция Ариэля
Как и все главные спутники Урана, Ариэль, вероятно, сформировался из аккреционного диска газа и пыли, который либо существовал вокруг Урана в течение какого-то времени после формирования планеты, либо появился при огромном столкновении, которое, скорее всего, и дало Урану очень большой наклон оси вращения. Точный состав туманности неизвестен, однако более высокая плотность спутников Урана по сравнению со спутниками Сатурна указывает на то, что она, вероятно, содержала меньше воды. Значительные количества углерода и азота могут находиться в виде оксида углерода (CO) и молекулярного азота (N2), а не метана и аммиака. Спутник, сформировавшийся из такой туманности, должен содержать меньшее количество водного льда (с клатратами CO и N2) и большее количество каменистых пород, что объясняло бы его высокую плотность. Образование Ариэля путем аккреции, вероятно, продолжалось в течение нескольких тысяч лет. Столкновения, сопровождавшие аккрецию, вызывали нагрев наружных слоев спутника. Максимальная температура (около 195 K) была достигнута на глубине около 31 км. После завершения формирования внешний слой остыл, а внутренний стал нагреваться из-за распада радиоактивных элементов. Поверхностный слой за счет охлаждения сжимался, в то время как нагревающийся внутренний расширялся. Это вызвало в коре Ариэля сильные напряжения (по оценкам, до 30 МПа), что, вероятно, и привело к образованию многочисленных разломов, в том числе, возможно, части видимых сейчас. Этот процесс должен был длиться около 200 млн лет. Тепла от изначальной аккреции и продолжавшегося далее распада радиоактивных элементов могло хватить для плавления льда, если в нем есть 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, насыщенной аммиаком. Эвтектическая температура их смеси - 176 К. Но, скорее всего, этот подземный океан давно замерз. Расширение, которое сопровождало замерзание, могло привести к растрескиванию коры, появлению каньонов и сглаживанию более древних деталей рельефа. До своего замерзания вода, возможно, вырывалась на поверхность (процесс, известный как криовулканизм) и затапливала дно каньонов. Моделирование термической истории спутника Сатурна Дионы, которая похожа на Ариэль по размерам, плотности и поверхностной температуре, предполагает, что конвекция в недрах Ариэля, несмотря на их твердое состояние, вероятно, продолжалась в течение миллиардов лет. Температура выше 173 К (точки плавления раствора аммиака) около поверхности спутника сохранялась в течение несколько сотен миллионов лет после его образования, а ближе к ядру - в течение миллиарда лет. Источники: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|