Спутники Урана

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
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[править | править вики-текст]

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 десятилетий 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[править | править вики-текст]

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[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[править | править вики-текст]

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[править | править вики-текст]

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

Внутренние спутники[править | править вики-текст]

Схема лун и колец 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[править | править вики-текст]

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[править | править вики-текст]

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

Параметры спутников Урана[править | править вики-текст]

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[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? 49 751 0,335034 0,08479 1986
2 Уран VII Офелия 46 ± 8 5,1·1016? 53 764 0,376400 0,1036 1986
3 Уран VIII Бианка 54 ± 4 9,2·1016? 59 165 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? 62 658 0,473650 0,11125 1986
6 Уран XI Джульетта 106 ± 8 8,2·1017? 64 360 0,493065 0,065 1986
7 Уран XII Порция 140 ± 8 1,7·1018? 66 097 0,513196 0,059 1986
8 Уран XIII Розалинда 72 ± 12 2,5·1017? 69 927 0,558460 0,279 1986
9 Уран XXVII Купидон ~ 18 3,8·1015? 74 800 0,618 0,1 2003
10 Уран XIV Белинда 90 ± 16 4,9·1017? 75 255 0,623527 0,031 1986
11 Уран XXV Пердита 30 ± 6 1,8·1016? 76 420 0,638 0,0 1986
12 Уран XV Пак 162 ± 4 2,9·1018? 86 004 0,761833 0,3192 1985
Puck.png
13 Уран XXVI Маб ~ 25 1,0·1016? 97 734 0,923 0,1335 2003
14 Уран V Миранда 471,6 ± 1,4 (6,6 ± 0,7)·1019 129 390 1,413479 4,232 1948
Miranda.jpg
15 Уран I Ариэль 1157,8 ± 1,2 (1,35 ± 0,12)·1021 191 020 2,520379 0,260 1851
Ariel (moon).jpg
16 Уран II Умбриэль 1169,4 ± 5,6 (1,17 ± 0,13)·1021 266 300 4,144177 0,205 1851
Umbriel (moon).jpg
17 Уран III Титания 1577,8 ± 3,6 (3,53 ± 0,09)·1021 435 910 8,705872 0,340 1787
Titania.jpg
18 Уран IV Оберон 1522,8 ± 5,2 (3,01 ± 0,07)·1021 583 520 13,463239 0,058 1787
Voyager 2 picture of Oberon.jpg
19 Уран XXII Франциско ~ 22 1,3·1015? 4 276 000 −267,12** 147,459 2001
20 Уран XVI Калибан ~ 98 7,3·1017? 7 231 000 −579,39** 139,885 1997
21 Уран XX Стефано ~ 20 6·1015? 8 004 000 −677,48** 141,873 1999
22 Уран XXI Тринкуло ~ 10 7,5·1014? 8 504 000 −748,83** 166,252 2001
23 Уран XVII Сикоракса ~ 190 5,4·1018? 12 179 000 −1285,62** 152,456 1997
24 Уран XXIII Маргарита ~ 11 1,3·1015? 14 345 000 +1654,32 51,455 2003
25 Уран XVIII Просперо ~ 30 2,1·1016? 16 256 000 −1962,95** 146,017 1999
26 Уран XIX Сетебос ~ 30 2,1·1016? 17 418 000 −2196,35** 145,883 1999
27 Уран XXIV Фердинанд ~ 12 1,3·1015? 20 901 000 −2805,51** 167,346 2001

Примечания[править | править вики-текст]

  1. 1 2 Sheppard, Scott S. The Giant Planet Satellite and Moon Page. Departament of Terrestrial Magnetism at Carniege Institution for science (4 января 2013). Проверено 1 марта 2013. Архивировано из первоисточника 9 марта 2013.
  2. Herschel, John (1834). «On the Satellites of Uranus». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 3 (5): 35–36. Bibcode1834MNRAS...3Q..35H.
  3. Lassell W. (1851). «On the interior satellites of Uranus». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 12: 15–17. Bibcode1851MNRAS..12...15L.
  4. Lassell, W. (1848). «Observations of Satellites of Uranus». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 8 (3): 43–44. Bibcode1848MNRAS...8...43..
  5. Lassell, W. (1851). «Letter from William Lassell, Esq., to the Editor». Astronomical Journal 2 (33): 70. DOI:10.1086/100198. Bibcode1851AJ......2...70L.
  6. Green, Daniel W. E. IAUC 8217: S/2003 U 3; 157P; AG Dra. IAU Circular (9 октября 2003). Проверено 21 декабря 2008. Архивировано из первоисточника 9 марта 2013.
  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. Bibcode1994QJRAS..35..331H.
  9. Lassell, William (1852). «Beobachtungen der Uranus-Satelliten». Astronomische Nachrichten 34. Bibcode1852AN.....34..325.. Проверено 2008-12-18.
  10. Kuiper Gerard P. (1949). «The Fifth Satellite of Uranus». Publications of the Astronomical Society of the Pacific 61 (360): 129. DOI:10.1086/126146. Bibcode1949PASP...61..129K.
  11. Duncan, Martin J.; Jack J. Lissauer (1997). «Orbital Stability of the Uranian Satellite System». Icarus 125 (1): 1–12. DOI:10.1006/icar.1996.5568. Bibcode1997Icar..125....1D.
  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. DOI:10.1126/science.246.4936.1466. PMID 17756001. Bibcode1989Sci...246.1466T.
  13. Mass of four largest moons
  14. Hunt Garry E. Atlas of Uranus. — Cambridge University Press. — 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.
  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. DOI:10.1016/0019-1035(90)90125-S. Bibcode1990Icar...85..394T.
  17. Tittemore, W.C. (1990). «Tidal Heating of Ariel». Icarus 87: 110–139. DOI:10.1016/0019-1035(90)90024-4. Bibcode1990Icar...87..110T.
  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.
  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[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]