Астраномія
Выдавец: Выдавецтва БДУ
Памер: 224с.
Мінск 2003
Невялікія спадарожнікі памерам у дзесяткі кіламетраў уяўляюць сабой каменныя ці ледзяныя целы няправільнай формы. Іх паверхні ўсеяны кратэрамі і пакрыты дробным пылам. Сярэднія спадарожнікі (у некалькі соцень кіламетраў) у асноўным шарападобныя і маюць малую шчыльнасць. Па знешнім выглядзе іх паверхня нагадвае ме-сяцавую. Адрозніваюцца разнастайнасцю сем буйнейшых спадарож-нікаў. Па сваёй будове яны больш падобныя на планеты зямной групы. Буйнейшыя спадарожнікі Юпітэра былі адкрыты даўно, яшчэ ў 1610 г., Галілеем. Аднак асноўныя звесткі аб прыродзе буйных спадарожнікаў планет-гігантаў атрыманы ў выніку даследаванняў з дапамогай касмічных апаратаў.
Табліца 15.1
БУЙНЫЯ СПАДАРОЖНІКІ ПЛАНЕТ
ХАРАКТАРЫСТЫКІ Ганімед Тытан СПАДАРОЖНІКІ Еўропа Трытон
Каліста Іо Месяц
Планета Юпітэр Сатурн Юпітэр Юпітэр Зямля Юпітэр Нептун
Дыяметр, км 5270 5150 4820 3640 3480 3120 2710
Маса, х10гз кг 1,48 1,40 1,08 0,893 0,735 0,480 0,214
Шчыльнасць, кг/м3 1940 1900 1840 3530 3340 3010 2070
Тэмпература паверхні, К -140 94 -140 130 Ад -100 да 400 -140 38
97
Рыс. 15.8. Io — спадарожнік Юпі-тэра. На фата-графіі, зробле-най касмічным апаратам «Галі-лео», бачнае вы-вяржэнне вулкана
Рыс. 15.9. Еўропа — спадарожнік Юпітэра
ПАРАЎНАЛЬНАЯ ПЛАНЕТАЛОГІЯ
Мадэль унутранай будовы буйных спадарожнікаў прадугледж-вае наяўнасць у іх трох абалонак: кары, мантыі і ядра. Ядро, якое ўтрымлівае злучэнні жалеза і займае ад 0,3 да 0,6 радыуса спада-рожніка, маюць Іо (рыс. 15.8), Еўропа (рыс. 15.9) і Ганімед. У Тры-тона і Каліста (рыс. 15.10) камяністыя ядры такія ж ці нават буй-нейшыя.
Сілікатная (камяністая) кара Іо мае таўшчыню 30 км. Пад ёй на глыбіні 100 км знаходзіцца вадкая магма, тэмпература якой дасягае 2000 К. Магма жывіць шматлікія вулканы Іо. Астатнія спадарожнікі пакрытыя ледзяной абалонкай рознай таўшчыні, пад якой размеш-чана камяністая мантыя.
На паверхні Трытона і Ганімеда бачныя сляды тэктанічнай дзейнасці: разломы, сцісканні, расколіны, дробныя хрыбты. Каліста адрозніваецца ад іх наяўнасцю шматлікіх кратэраў удар-
нага паходжання.
Ледзяную абалонку Еўропы перасякае сетка светлых і цём-ных вузкіх палос. Гэта расколіны ў тоўстай ледзяной кары, якія выкліканы прыліўнымі ўздзеян-нямі Юпітэра. Шматгадовыя на-зіранні за рысункам, які ўтвара-юць расколіны, паказалі, што ледзяныя масы крыху зрушваюц-ца адны адносна другіх. Гэта азна-чае, што пад лёдам ёсць вада. У некаторых месцах ледзянога панцыра Еўропы касмічны апа-рат «Галілео» сфатаграфаваў дзіўныя хаатычныя нагрувашч-
Рыс. 15.10. Каліста — спадарожнік
Юпітэра
98
Рыс. 15.11. Хаосы на Еўропе
ванні старых ільдзін, умарожаных у свежы лёд. Гэтыя структуры называюцца «хаосы» (рыс. 15.11). Яны сведчаць аб тым, што час ад часу лёд падтае, а потым зноў застывае. Ільдзіны, якія не паспелі растаць, будуць умарожаны ў новы лёд. Аб тым, што ледзяная па-верхня Еўропы маладая, сведчыць і амаль поўная адсутнасць на ёй ударных кратэраў.
На Іо няма прыкмет існавання значнай колькасці вады ні ўнут-ры спадарожніка, ні тым больш на яго паверхні. Затое там адкры-ты шматлікія вулканічныя вывяржэнні. Злучэнні серы, якія выкі-нуты вулканамі і аселі на паверхні, надаюць спадарожніку афарбоўку ад белай да ярка-чырвонай і чорнай (гл. рыс. 15.8). Пры гэтым колер залежыць ад тэмпературы рэчыва. 3 жарала вулкана газы выкідваюцца на вышыню каля 200 км са скорасцю выцякан-ня прыкладна 1 км/с. Газавыя гейзеры заўважаны над палярнай шапкай Трытона. Струмені цёмнага рэчыва вырываюцца ўверх з яго паверхні і дасягаюць вышыні 8 км.
Рыс. 15.12. Спадарожнік Сатурна Ты-тан мае вельмі шчыльную атмасферу
Найбольш магутную атмасферу мае Тытан (рыс. 15.12). Яна на 60 % больш шчыльная, чым на Зямлі, і прыкладна на 85 % складаецца з азоту. Ціск каля паверхні ў 1,5 раза перавышае зямны. Метанавыя воб-лакі і смуга не дазваляюць разглед-зець паверхню Тытана. Вучоныя мяркуюць, што паверхневае асярод-дзе спадарожніка можа быць падоб-ным на зямное асяроддзе таго перыяду, калі жыццё не распачало папаўняць атмасферу нашай планеты кісларо-дам. Хутчэй за ўсё, на паверхні Ты-
99
Рыс. 15.13. Фобас — спадарожнік Марса. На пярэднім плане кратэр Стыкні (10 км)
Рыс. 15.14. Міранда — спадарожнік Урана
тана існуюць моры і азёры з ацэ-тылену, этану, этылену, якія мо-гуць быць пакрыты замарожанымі метанам і аміякам. Таксама выказ-ваецца меркаванне аб наяўнасці вадзянога лёду.
Разрэджаную атмасферу з азо-ту і метану мае Трытон (10-5 зям-ной). Слабую атмасферу з малеку-лярнага кіслароду маюць Ганімед і Еўропа (109 і 10~" зямной). Утва-раецца яна так: сонечнае святло, касмічныя прамяні і мікраметэа-рыты выбіваюць з ледзяной па-верхні малекулы вады, якія пад уздзеяннем ультрафіялетавага выпрамянення распадаюцца на атамы вадароду і кіслароду. Атамы вадароду адразу ж пакідаюць атма-сферу, а атамы кіслароду аб’ядноў-ваюцца ў малекулы. Разрэджаную атмасферу з вуглякіслага газу мае Каліста, такую ж разрэджаную атмасферу з вокіслаў серы і вул-канічных газаў мае Io (10-9 зям-ной).
У буйных спадарожнікаў выяў-лены ўласныя магнітныя палі.
Рыс. 15.15. Мімас — спадарожнік Са-турна. Вялікі кратэр мае дыяметр звыш 100 км
Рыс. 15.16. Энцэлад — спадарожнік Сатурна
100
ПАРАЎНАЛЬНАЯ ПЛАНЕТАЛОГІЯ
IV
3 планет зямной групы, акрамя Зямлі, толькі Марс мае два спа-дарожнікі, адкрытыя ў 1877 г. амерыканскім астраномам Асафам Хо-лам. Гэта невялікія камяністыя целы няправільнай формы памерамі 27x19 км — Фобас (рыс. 15.13) і 16x11 км — Дэймас.
Відарысы некаторых прыкметных спадарожнікаў планет Сонеч-най сістэмы прадстаўлены на рыс. 15.14—15.16.
Пытанні і практыкаванні
1. Ахарактарызуйце фізічныя ўмовы на Месяцы. Чым яны адрозніва-юцца ад звыклых для нас умоў на Зямлі? 2. Якія дэталі на Месяцы бач-ныя простым вокам і ў тэлескоп? 3. Прывядзіце прыклады назваў нека-торых месяцавых кратэраў, мораў і хрыбтоў. 4. Чаму адваротны бок Ме-сяца ўдалося сфатаграфавайь толькі пры яго аблёце на касмічным апараце? 5. Вось вярчэння Месяца амаль перпендыкулярная да плоскасці яе арбіты. Ці будзе на небе Месяца а Малой Мядзведзіцы адыгрываць ролю Палярнай зоркі? 6. Што ўяўляе сабой месяцавая глеба? Ці моцна яна адрозніваецца ад зямной? 7. Апішыце ўнутраную будову Месяца. Якім чынам яе вывучылі? 8. Якія гіпотэзы ўтварэння Месяца вы ведае-це? 9. Назавіце буйнейшыя спадарожнікі планет Сонечнай сістэмы. Рас-кажыце аб некаторых характэрных асаблівасцях кожнага з іх.
МАЛЫЯ ЦЕЛЫ СОНЕЧНАЙ СІСТЭМЫ
1. Астэроіды. Яшчэ Іаган Кеплер прыйшоў да высновы, што да-сканаласці Сонечнай сістэмы перашкаджае вялікі пусты прамежак паміж арбітамі Марса і Юпітэра, і выказаў меркаванне, што там павінна знаходзіцца планета. Гэту гіпотэзу Кеплера пацвердзіла пра-віла планетных адлегласцей, адкрытае Іаганам Тыцыусам у 1766 г. Паводле гэтага правіла на адлегласці 2,8 а. а. ад Сонца павінна знаходзіцца планета. Астраномы на працягу многіх гадоў спрабавалі яе адшукаць. Нарэшце італьянскі астраном Джузепе Піяцы 1 сту-дзеня 1801 г. адкрыў новы нябесны аб’ект на разлічанай адлегласці. Але памеры аб’екта былі вельмі малыя. Так была адкрыта першая малая планета— астэроід Цэрэра, дыяметр якой каля 1000 км. Да 1807 г. удалося адкрыць яшчэ 3 малыя планеты: Паладу, Юнону і Весту, якія абарачаюцца вакол Сонца на адлегласці 2,4—2,8 а. а. 3 выкарыстаннем фатаграфіі ў астраноміі (рыс. 16.1) тэмпы адкрыц-ця астэроідаў рэзка ўзраслі. Толькі ў 1999 г. было адкрыта 340 астэ-роідаў. Да кастрычніка 2000 г. у каталозе малых планет было больш за 18 200 астэроідаў, з якіх амаль 9 тыс. мелі назвы.
101
Значная частка (98 %) астэ-роідаў рухаецца ў плоскасцях, блізкіх да экліптыкі, па арбітах з ма-лым эксцэнтрысітэтам, размешча-ных паміж арбітамі Марса і Юпі-тэра на адлегласці 2,2—4,5 а. а. ад Сонца. Вакол Сонца астэроіды абарачаюцца ў тым самым на-прамку, што і вялікія планеты. Частка прасторы паміж арбітамі Марса і Юпітэра, дзе знаходзіц-
ПАРАЎНАЛЬНАЯ ПЛАНЕТАЛОГІЯ
ца пераважная большасць астэ- „ г -
к Рыс. 16.1. След, які пакінуу рухомы
рОІДаў, НаЗЫВабЦЦа Галоўным ПО- астэроід на фотапласцінцы
ясам астэроідаў. Агульная маса
ўсіх астэроідаў складае прыкладна 10~3 масы Зямлі.
У Галоўным поясе астэроідаў 30 малых планет маюць памеры большыя за 200 км. Форма большасці з іх выцягнутая, перыяд вяр-чэння вакол восі — некалькі гадзін. Тэмпература паверхні на такім вялікім аддаленні ад Сонца складае ад —100 да —150 °C. Астэроіды
IV
не маюць атмасфер.
Астэроіды ўяўляюць сабой рэшткі мноства планецезімалей, якія некалі існавалі. Працэс фарміравання іх у планету быў калісьці прыпынены з прычыны ўзбурэнняў з боку гіганта Юпітэра, які хутка верціцца. У выніку гэтага аб’яднанне рэчыва змянілася на драблен-не. Узбурэнні планет-гігантаў мяняюць арбіты астэроідаў, у выніку чаго адбываюцца сутыкненні іх паміж сабой, з планетамі і з іх спа-дарожнікамі.
У 1951 г. амерыканскі астраном Джэрард Койпер прадказаў існа-ванне пояса астэроідаў за арбітай Нептуна. Тэарэтычна гэты пояс павінен знаходзіцца на адлегласці 35—50 а. а. ад Сонца. Магчы-
ма, гэта рэшткі першапачатковай туманнасці, з якой сфармірава-лася Сонечная сістэма. Сумарная маса цел пояса Койпера супараў-нальная з масай Зямлі. У выніку сістэматычных пошукаў гэтых
аб’ектаў да чэрвеня 1999 г. былі ад-крыты 113 вялікіх астэроідаў. Паме-ры астэроідаў пояса Койпера вага-юцца ад 100 да 1000 км.
Упершыню фатаграфіі астэроідаў былі атрыманы пры дапамозе між-планетнага касмічнага апарата «Га-лілео». Пры палёце да Юпітэра ён сфатаграфаваў астэроіды Гаспра, Іда (рыс. 16.2) і Дактыль.
Рыс. 16.2. Астэроіды Іда і Дактыль
102
ПАРАЎНАЛЬНАЯ ПЛАНЕТАЛОПЯ
Першая мяккая пасадка касмічнага апарата на паверхню астэ-роіда адбылася 12 лютага 2001 г. Астэроід Эрас аказаўся камяністым целам няправільнай формы з памерамі 33x13x13 км і раўнамернай шчыльнасцю 2700 кг/м3, блізкай да шчыльнасці парод зямной кары. Паверхня астэроіда пакрыта пылам і ўсеяна кратэрамі і валунамі (дыяметрам да 100 м).
На сучасны момант у Сонечнай сістэме на адлегласці да 100 а. а. знаходзіцца каля 1 млн малых цел памерамі да 1 км. 3 прычыны ўздзеяння гравітацыйных сіл з боку планет-гігантаў амаль круга-выя арбіты астэроідаў павялічваюць свой эксцэнтрысітэт да 0,8. У выніку гэтага некаторыя з іх пранікаюць унутр арбіт Марса, Зямлі і нават Меркурыя. Колькасць астэроідаў з дыяметрам большым за 1 км, якія перасякаюць арбіту Зямлі, ацэньваецца ў 6500 аб’ектаў. Такія нябесныя целы могуць сутыкацца з Зямлёй не радзей чым адзін раз у 20 млн гадоў. Існуе не менш 200 тыс. астэроідаў з папярочнікам 100 м і болей, арбіты якіх могуць пе-расякаць арбіту Зямлі. Магчымасць сутыкнення з такім целам — прыблізна 1 раз у 5 тыс. гадоў, пры гэтым на Зямлі ўтвараец-ца кратэр з папярочнікам каля 1 км.
КНІГІ ОНЛАЙН
