wiki

Спутники Урана

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 начало 2013 года известно 27 спутников[1]. Все они получили названия в честь персонажей из 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 шесть спутников, и, возможно, даже кольцо (см. ниже). В течение почти 50 лет инструмент Гершеля был единственным, в который можно было различить спутники Урана[2]. 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[3].

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)[4]. 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[5]. 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. Джерард Койпер обнаружил наименьший из пяти крупнейших, сферических спутников — Миранду. Несколько десятилетиями спустя, в январе 1986, космический зонд «Вояджер-2» открыл 10 внутренних спутников. «Вояджером» наблюдался ещё один спутник — Пердита, но тогда он не был опознан как спутник. Пердиту «повторно» открыли в 2001 году при изучении старых фотографий с «Вояджера-2».

Уран был единственной планетой-гигантом, у которой не было известно нерегулярных спутников, но с 1997 года наземными наблюдениями было обнаружено девять отдалённых нерегулярных спутников. Ещё два маленьких внутренних спутника, Купидон и Маб, были открыты в 2003 году с использованием космического телескопа «Хаббл». Последний из обнаруженных на 2008 год спутников Урана — Маргарита — был открыт в 2003 году[6].

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, 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[7]. Как считалось, у четырёх мнимых спутников Гершеля были следующие сидерические периоды: 5,89 дней (ближе к Урану, чем Титания), 10,96 дней (между Титанием и Обероном), 38,08 и 107,69 дней (дальше Оберона)[8].

Названия

Основная статья: Названия спутниковСм. также: Конфликты имён небесных тел

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 «Сон в летнюю ночь» Уильяма Шекспира и сильфов Ариэля и Умбриэль из «Похищения локона» 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[9]. 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 человека из этой пьесы.

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»[10].

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 (2758) Корделия.

Особенности и группы

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

Внутренние спутники

Схема лун и колец УранаСм. также: Внутренние луны и Кольца Урана

На 2013 год известно 13 внутренних лун Урана[1]. Это небольшие тёмные объекты, сходные характеристиками и происхождением с кольцами планеты. Их орбиты лежат внутри орбиты Миранды. Все внутренние луны тесно связаны с кольцами Урана, которые, возможно, возникли вследствие распада одной или нескольких маленьких внутренних лун. Две самые внутренние луны (Корделия и Офелия) служат «пастухами» кольца ε, а небольшая луна Маб, возможно, — источник наиболее удалённого кольца μ. Пак кружит на орбите между Пердитой и Мабом, и, возможно, представляет собой нечто вроде переходного объекта между внутренними лунами и крупными спутниками Урана.

Все внутренние луны — тёмные объекты; их геометрическое альбедо не превышает 10 %. Внутренние луны 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[11].

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 лун Урана не составит и половины от массы Тритона, седьмого крупнейшего спутника Солнечной системы (масса Тритона составляет около 2,14⋅1022 кг[12], когда как совокупная масса спутников Урана составляет около 1⋅1022 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⋅1025 кг, масса четырёх самых крупных спутников — 8,82⋅1021 кг[13], 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⋅1019 кг (Миранда) до 3,5⋅1021 кг (Титания). Для сравнения, масса земной Луны — 7,5⋅1022 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[14].

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 Умбриеля) 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[15]. 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[16][17]. К такому выводу приводит высокое наклонение орбиты Миранды, странное для столь близкого к планете тела[18][19]. 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.

Примечания

  1. ↑ 1 2 Sheppard, Scott S. The Giant Planet Satellite and Moon Page (неопр.). Departament of Terrestrial Magnetism at Carniege Institution for science (4 января 2013). Дата обращения 1 марта 2013. Архивировано 9 марта 2013 года.
  2. ↑ Herschel, John (1834). “On the Satellites of Uranus”. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 3 (5): 35—36. Bibcode:1834MNRAS…3Q..35H.
  3. ↑ Lassell W. (1851). “On the interior satellites of Uranus”. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 12: 15—17. Bibcode:1851MNRAS..12…15L.
  4. ↑ Lassell, W. (1848). “Observations of Satellites of Uranus”. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 8 (3): 43—44. Bibcode:1848MNRAS…8…43.
  5. ↑ Lassell, W. (1851). “Letter from William Lassell, Esq., to the Editor”. Astronomical Journal. 2 (33): 70. Bibcode:1851AJ……2…70L. DOI:10.1086/100198.
  6. ↑ Green, Daniel W. E. IAUC 8217: S/2003 U 3; 157P; AG Dra (неопр.). IAU Circular (9 октября 2003). Дата обращения 21 декабря 2008. Архивировано 9 марта 2013 года.
  7. ↑ Denning W.F. (October 22, 1881). “The centenary of the discovery of Uranus”. Scientific American Supplement (303).
  8. ↑ Hughes D. W. (1994). “The Historical Unravelling of the Diameters of the First Four Asteroids”. R.A.S. Quarterly Journal. 35 (3): 334—344. Bibcode:1994QJRAS..35..331H.
  9. ↑ Lassell, William (1852). “Beobachtungen der Uranus-Satelliten”. Astronomische Nachrichten. 34: 325. Bibcode:1852AN…..34..325. Дата обращения 2008-12-18.
  10. ↑ Kuiper Gerard P. (1949). “The Fifth Satellite of Uranus”. Publications of the Astronomical Society of the Pacific. 61 (360): 129. Bibcode:1949PASP…61..129K. DOI:10.1086/126146.
  11. ↑ Duncan, Martin J.; Jack J. Lissauer (1997). “Orbital Stability of the Uranian Satellite System”. Icarus. 125 (1): 1—12. Bibcode:1997Icar..125….1D. DOI:10.1006/icar.1996.5568. Используется устаревший параметр |coauthors= (справка)
  12. ↑ Tyler, G.L.; Sweetnam, D.L.; Anderson, J.D. et al (1989). “Voyager radio science observations of Neptune and Triton”. Science. 246: 1466—73. Bibcode:1989Sci…246.1466T. DOI:10.1126/science.246.4936.1466. PMID 17756001. Используется устаревший параметр |coauthors= (справка)
  13. ↑ Mass of four largest moons
  14. ↑ Hunt, Garry E. Atlas of Uranus. — Cambridge University Press, 1989. — P. 78—85. — ISBN 0521343232.
  15. ↑ Pappalardo, R. T.; Reynolds, S. J., Greeley, R. (1996). “Extensional tilt blocks on Miranda: Evidence for an upwelling origin of Arden Corona”. Journal of Geophysical Research. 102 (E6): 13, 369—13, 380. DOI:10.1029/97JE00802. Используется устаревший параметр |coauthors= (справка)
  16. ↑ Tittemore, W. C.; Wisdom, J. (1990). “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”. Icarus. 85 (2): 394—443. Bibcode:1990Icar…85..394T. DOI:10.1016/0019-1035(90)90125-S. Используется устаревший параметр |coauthors= (справка)
  17. ↑ Tittemore, W.C. (1990). “Tidal Heating of Ariel”. Icarus. 87: 110—139. Bibcode:1990Icar…87..110T. DOI:10.1016/0019-1035(90)90024-4.
  18. ↑ Tittemore, W. C.; Wisdom, J. (1989). “Tidal Evolution of the Uranian Satellites II. An Explanation of the Anomalously High Orbital Inclination of Miranda”. Icarus. 78: 63—89. DOI:10.1016/0019-1035(89)90070-5. Используется устаревший параметр |coauthors= (справка)
  19. ↑ Malhotra, R., Dermott, S. F. (1990). “The Role of Secondary Resonances in the Orbital History of Miranda”. Icarus. 85: 444—480. DOI:10.1016/0019-1035(90)90126-T.
  20. ↑ NASA/NSSDC

См. также

Ссылки

Параметры спутников Урана[20]
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⋅1016? 49751 0,335034 0,08479 1986
2 Уран VII Офелия 46 ± 8 5,1⋅1016? 53764 0,376400 0,1036 1986
3 Уран VIII Бианка 54 ± 4 9,2⋅1016? 59165 0,434579 0,193 1986
4 Уран IX Крессида 82 ± 4 3,4⋅1017? 61766 0,463570 0,006 1986
5 Уран X Дездемона 68 ± 8 2,3⋅1017? 62658 0,473650 0,11125 1986
6 Уран XI Джульетта 106 ± 8 8,2⋅1017? 64360 0,493065 0,065 1986
7 Уран XII Порция 140 ± 8 1,7⋅1018? 66097 0,513196 0,059 1986
8 Уран XIII Розалинда 72 ± 12 2,5⋅1017? 69927 0,558460 0,279 1986
9 Уран XXVII Купидон ~ 18 3,8⋅1015? 74800 0,618 0,1 2003
10 Уран XIV Белинда 90 ± 16 4,9⋅1017? 75255 0,623527 0,031 1986
11 Уран XXV Пердита 30 ± 6 1,8⋅1016? 76420 0,638 0,0 1986
12 Уран XV Пак 162 ± 4 2,9⋅1018? 86004 0,761833 0,3192 1985 Puck.png
13 Уран XXVI Маб ~ 25 1,0⋅1016? 97734 0,923 0,1335 2003
14 Уран V Миранда 471,6 ± 1,4 (6,6 ± 0,7)⋅1019 129390 1,413479 4,232 1948
15 Уран I Ариэль 1157,8 ± 1,2 (1,35 ± 0,12)⋅1021 191020 2,520379 0,260 1851
16 Уран II Умбриэль 1169,4 ± 5,6 (1,17 ± 0,13)⋅1021 266300 4,144177 0,205 1851
17 Уран III Титания 1577,8 ± 3,6 (3,53 ± 0,09)⋅1021 435910 8,705872 0,340 1787 Titania.jpg
18 Уран IV Оберон 1522,8 ± 5,2 (3,01 ± 0,07)⋅1021 583520 13,463239 0,058 1787 Voyager 2 picture of Oberon.jpg
19 Уран XXII Франциско ~ 12 1,3⋅1015? 4276000 −267,12** 147,459 2001
20 Уран XVI Калибан ~ 98 7,3⋅1017? 7231000 −579,39** 139,885 1997
21 Уран XX Стефано ~ 20 6⋅1015? 8004000 −677,48** 141,873 1999
22 Уран XXI Тринкуло ~ 10 7,5⋅1014? 8504000 −748,83** 166,252 2001
23 Уран XVII Сикоракса ~ 190 5,4⋅1018? 12179000 −1285,62** 152,456 1997
24 Уран XXIII Маргарита ~ 11 1,3⋅1015? 14345000 +1654,32 51,455 2003
25 Уран XVIII Просперо ~ 30 2,1⋅1016? 16256000 −1962,95** 146,017 1999
26 Уран XIX Сетебос ~ 30 2,1⋅1016? 17418000 −2196,35** 145,883 1999
27 Уран XXIV Фердинанд ~ 12 1,3⋅1015? 20901000 −2805,51** 167,346 2001
28 Уран XXVIII Sk2013F ~3 ? ? ? ? 2013

Шаблон:Link FAШаблон:Link FLШаблон:Link GA

Читайте также