Galilejské měsíce - Galilean moons
Tyto Galilean měsíce (nebo Galileových ) / ɡ Æ l ɪ l jsem ə n / jsou čtyři největší měsíce Jupitera - Io , Europa , Ganymede a Callisto . Poprvé je viděl Galileo Galilei v prosinci 1609 nebo v lednu 1610 a rozpoznal je jako satelity Jupitera v březnu 1610. Byly to první objekty, které byly nalezeny na oběžné dráze jiné planety než Země.
Jsou mezi největší objekty ve sluneční soustavě s výjimkou Slunce a osmi planet , s poloměrem větším než kterýkoli z trpasličích planet . Ganymede je největší měsíc ve sluneční soustavě a je dokonce větší než planeta Merkur , i když jen zhruba z poloviny hmotnější. Tyto tři vnitřní měsíce - Io , Europa a Ganymede - jsou navzájem v orbitální rezonanci 4: 2: 1 . Zatímco galilejské měsíce jsou sférické, všechny mnohem menší zbývající měsíce Jupitera mají kvůli své slabší gravitaci nepravidelné tvary .
Galileovské měsíce byly pozorovány buď v roce 1609 nebo 1610, kdy Galileo vylepšil svůj dalekohled , což mu umožnilo pozorovat nebeská tělesa zřetelněji než kdy dříve. Galileova pozorování ukázala důležitost dalekohledu jako nástroje pro astronomy tím, že dokázal, že ve vesmíru jsou objekty, které nelze vidět pouhým okem. Objev nebeských těles obíhajících něco jiného než Zemi zasadil tehdy uznávaný světový systém Ptolemaiců , geocentrickou teorii, ve které vše obíhá kolem Země, vážnou ránu .
Galileo původně jmenoval jeho Objev Cosmica Sidera (“ Cosimo ‚s hvězd "), ale jména, které nakonec zvítězil byli vybráni Simon Marius . Marius objevil měsíce nezávisle téměř ve stejnou dobu jako Galileo, 8. ledna 1610, a dal jim svá současná jména, odvozená od milovníků Zeuse , která navrhl Johannes Kepler ve svém Mundus Jovialis , publikovaném v roce 1614.
Čtyři galilejské měsíce byly jedinými známými měsíci Jupitera až do objevení Amalthea , „pátého měsíce Jupitera“, v roce 1892.
Dějiny
Objev
V důsledku vylepšení, která Galileo Galilei provedl na dalekohledu , se zvětšovací schopností 20 × byl schopen vidět nebeská tělesa zřetelněji, než bylo dříve možné. To umožnilo Galilei pozorovat buď v prosinci 1609, nebo v lednu 1610 to, co začalo být známé jako galilejské měsíce.
7. ledna 1610 napsal Galileo dopis obsahující první zmínku o měsících Jupitera. V té době viděl jen tři z nich a věřil, že jsou to pevné hvězdy poblíž Jupitera. Pokračoval ve sledování těchto nebeských koulí od 8. ledna do 2. března 1610. V těchto pozorováních objevil čtvrté těleso a také pozoroval, že čtyři nebyly pevné hvězdy, ale spíše obíhaly kolem Jupitera.
Galileův objev dokázal důležitost dalekohledu jako nástroje pro astronomy tím, že ukázal, že ve vesmíru jsou objekty, které mají být objeveny a které do té doby zůstávaly pouhým okem neviditelné. Ještě důležitější je, že objev nebeských těles obíhajících kolem něčeho jiného než Země zasadil ránu tehdy uznávanému ptolemaiovskému světovému systému , který tvrdil, že Země je ve středu vesmíru a všechna ostatní nebeská tělesa se točí kolem ní. Galileův 13. března 1610 Sidereus Nuncius ( Hvězdný posel ), který prostřednictvím svého dalekohledu oznámil nebeská pozorování, výslovně nezmiňuje kopernikovský heliocentrismus , teorii, která umístila Slunce do středu vesmíru. Přesto Galileo přijal Koperníkovu teorii.
Čínský historik astronomie Xi Zezong tvrdil, že „malá načervenalá hvězda“ pozorovaná poblíž Jupitera v roce 362 př. N. L. Čínským astronomem Gan De mohla být Ganymede . Pokud je to pravda, mohlo by to předcházet objevu Galilea zhruba o dvě tisíciletí.
Pozorování Simona Maria jsou dalším známým příkladem pozorování a později hlásil pozorování měsíců v roce 1609. Protože však tyto nálezy nezveřejnil až po Galileovi, kolem jeho záznamů panuje určitá nejistota.
Věnování lékařům
V roce 1605 byl Galileo zaměstnán jako učitel matematiky pro Cosimo de 'Medici . V roce 1609 se stal Cosimo toskánským velkovévodou Cosimem II . Galileo, který hledal záštitu u svého nyní bohatého bývalého studenta a jeho mocné rodiny, využil objevu měsíců Jupitera k jeho získání. 13. února 1610 napsal Galileo tajemníkovi velkovévody:
„Bůh mě obdařil tím, že jsem mohl prostřednictvím takového singulárního znamení zjevit svému Pánu moji oddanost a touhu, kterou mám, aby jeho slavné jméno žilo mezi hvězdami stejně, a protože je na mně, prvním objeviteli, aby Pojmenujte tyto nové planety a přeji si, abych v imitaci velkých mudrců, kteří umístili mezi hvězdy ty nejúžasnější hrdiny té doby, je zapsal jménem nejsladšího velkovévody. “
Galileo se zeptal, zda by měl měsíce pojmenovat „Kosmické hvězdy“, pouze podle Cosima, nebo „Hvězdy lékařů“, které by ocenily všechny čtyři bratry v klanu Medici. Sekretářka odpověděla, že nejlepší bude druhé jméno.
12. března 1610 napsal Galileo svůj zasvěcovací list toskánskému vévodovi a druhý den poslal kopii velkovévodovi v naději, že co nejrychleji získá velkovévodovu podporu. 19. března poslal velkovévodovi dalekohled, který použil k prvnímu pohledu na měsíce Jupitera, spolu s oficiální kopií Sidereus Nuncius ( Hvězdný posel ), který podle rady sekretářky pojmenoval čtyři měsíce Medicejské hvězdy. Ve svém zasvěcovacím úvodu Galileo napsal:
Sotva začaly na Zemi zářit nesmrtelné milosti vaší duše, než se jasné hvězdy nabízejí v nebesích, o nichž jako jazyky budou hovořit a oslavovat vaše nejlepší vlastnosti po celou dobu. Hle, tedy čtyři hvězdy vyhrazené vašemu slavnému jménu ... které ... vydávají své cesty a oběžné dráhy úžasnou rychlostí kolem hvězdy Jupitera ... jako děti ze stejné rodiny ... Skutečně se zdá, že je to Tvůrce samotných Hvězd mi jasnými argumenty napomenul, abych tyto nové planety nazýval slavným jménem Vaše Výsosti před všemi ostatními.
název
Galileo svůj objev původně nazval Cosmica Sidera („ Cosimovy hvězdy“), na počest Cosima II de 'Mediciho (1590–1621). Na Cosimův návrh změnil Galileo jméno na Medicea Sidera („ hvězdy lékařů “), čímž ocenil všechny čtyři bratry Medici (Cosimo, Francesco, Carlo a Lorenzo). Objev byl oznámen v Sidereus Nuncius („Hvězdný posel“), publikovaném v Benátkách v březnu 1610, necelé dva měsíce po prvních pozorováních.
Mezi další navrhovaná jména patří:
- I. Principharus (pro „knížete“ Toskánska), II. Victripharus (po Vittoria della Rovere ), III. Cosmipharus (po Cosimo de 'Medici ) a IV. Fernipharus (po vévodovi Ferdinandovi de 'Medici ) - od Giovanniho Battisty Hodierny , žáka Galilea a autora prvních efemeridů ( Medicaeorum Ephemerides , 1656);
- Circulatores Jovis nebo Jovis Comites - Johannes Hevelius ;
- Gardes nebo satelity (z latinských satelitů, satelit , což znamená „doprovod“) - Jacques Ozanam .
Jména, která nakonec zvítězila, vybral Simon Marius , který objevil měsíce nezávisle na sobě současně s Galileem: pojmenoval je na návrh Johannesa Keplera podle milenců boha Dia (řecký ekvivalent Jupitera): Io , Europa , Ganymede a Callisto ve svém Mundus Jovialis , publikovaném v roce 1614.
Galileo vytrvale odmítal používat Mariusova jména a v důsledku toho vynalezl schéma číslování, které se v současné době stále používá, souběžně se správnými jmény měsíce. Čísla běží od Jupitera směrem ven, tedy I, II, III a IV pro Io, Europa, Ganymede a Callisto. Galileo tento systém používal ve svých sešitech, ale ve skutečnosti ho nikdy nezveřejnil. Číslovaná jména (Jupiter x ) se používala až do poloviny 20. století, kdy byly objeveny další vnitřní měsíce, a Mariusova jména začala být široce používána.
Určení zeměpisné délky
Galileo dokázal vyvinout metodu určování zeměpisné délky na základě načasování drah galilejských měsíců. Doby zatmění měsíců bylo možné předem přesně vypočítat a porovnat s místními pozorováními na souši nebo na lodi, aby se určil místní čas a potažmo zeměpisná délka. Hlavním problémem této techniky bylo, že bylo obtížné pozorovat galilejské měsíce dalekohledem na pohybující se lodi, což je problém, který se Galileo pokusil vyřešit vynálezem celatonu . Tuto metodu použili Giovanni Domenico Cassini a Jean Picard k přemapování Francie .
Členové
Některé modely předpovídají, že v rané historii Jupitera mohlo existovat několik generací galilejských satelitů. Každá generace měsíců, která by se vytvořila, by se spirálovitě dostala do Jupitera a byla by zničena kvůli přílivovým interakcím s proto-satelitním diskem Jupitera , přičemž nové měsíce se tvoří ze zbývajících trosek. V době, kdy se vytvořila současná generace, plyn v proto-satelitním disku zřídl do té míry, že již výrazně nezasahoval do oběžných drah Měsíce.
Jiné modely naznačují, že galilejské satelity se vytvořily na proto-satelitním disku, ve kterém byly časové formace srovnatelné nebo kratší než časové okruhy migrace. Io je bezvodý a pravděpodobně má vnitřek rocku a metalu. Předpokládá se, že Evropa obsahuje 8% hmotnosti ledu a vody se zbývající horninou. Tyto měsíce jsou ve vzestupném pořadí vzdálenosti od Jupitera:
| název |
obraz | Model interiéru | Průměr (km) |
Hmotnost (kg) |
Hustota (g/cm 3 ) |
Poloviční hlavní osa (km) |
Oběžná doba ( dny ) (vztaženo na Io) |
Sklon ( ° ) |
Excentricita |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Io Jupiter já |
|
|
3 660 0,0 × 3 637 .4 × 3630 .6 |
8,93 × 10 22 | 3,528 | 421 800 | 1,769 (1) |
0,050 | 0,0041 |
|
Europa Jupiter II |
|
|
3 121 .6 | 4,8 × 10 22 | 3,014 | 671 100 | 3,551 (2,0) |
0,471 | 0,0094 |
|
Ganymedes Jupiter III |
|
|
5 268 .2 | 1,48 × 10 23 | 1,942 | 1 070 400 | 7,155 (4,0) |
0,204 | 0,0011 |
|
Callisto Jupiter IV |
.jpg)
|
|
4 820 0,6 | 1,08 × 10 23 | 1,834 | 1 882 700 | 16,69 (9,4) |
0,205 | 0,0074 |
Io
Io (Jupiter I) je nejvnitřnějším ze čtyř galilejských měsíců Jupitera; s průměrem 3642 kilometrů je čtvrtým největším měsícem sluneční soustavy a je jen okrajově větší než měsíc Země . Pojmenováno bylo podle Io , kněžky Héry, která se stala jednou z milenek Dia . Přesto byl až do poloviny 20. století jednoduše označován jako „Jupiter I“ nebo „První satelit Jupitera“.
S více než 400 aktivními sopkami je Io geologicky nejaktivnějším objektem ve sluneční soustavě. Jeho povrch je posetý více než 100 horami, z nichž některé jsou vyšší než Mount Everest Země . Na rozdíl od většiny satelitů ve vnější sluneční soustavě (které mají silný povlak ledu) je Io primárně složeno ze silikátové horniny obklopující jádro roztaveného železa nebo sulfidu železa.
Ačkoli to nebylo prokázáno, nedávná data z družice Galileo naznačují, že Io může mít své vlastní magnetické pole. Io má extrémně řídkou atmosféru tvořenou převážně oxidem siřičitým (SO 2 ). Pokud by v budoucnu na Io přistála povrchová data nebo sběrná nádoba, muselo by být extrémně těžké (podobně jako tanková těla sovětských přistávačů Venera ) přežít záření a magnetická pole pocházející z Jupiteru.
Evropa
Europa (Jupiter II), druhý ze čtyř galilejských měsíců, je druhým nejbližším k Jupiteru a nejmenším s průměrem 3121,6 kilometrů, což je o něco menší než Měsíc Země . Jméno pochází od mýtické fénické šlechtičny Europy , které se dvořil Zeus a stala se královnou Kréty , ačkoli jméno se stalo široce používaným až v polovině 20. století.
Má hladký a jasný povrch s vrstvou vody obklopující plášť planety, která je považována za tlustou 100 kilometrů. Hladký povrch obsahuje vrstvu ledu, zatímco dno ledu je teoretizováno jako kapalná voda. Zjevné mládí a hladkost povrchu vedly k hypotéze, že pod ním existuje vodní oceán, který by mohl představovat místo pro mimozemský život . Tepelná energie z přílivového ohýbání zajišťuje, že oceán zůstává tekutý a řídí geologickou aktivitu. V evropském ledovcovém oceánu může existovat život. Zatím neexistují žádné důkazy o tom, že by na Evropě existoval život, ale pravděpodobná přítomnost kapalné vody podnítila výzvy k vyslání sondy tam.
Zdá se, že prominentní značky, které křižují měsíc, jsou hlavně rysy albedo , které zdůrazňují nízkou topografii. Na Evropě je kráterů málo, protože její povrch je tektonicky aktivní a mladý. Některé teorie naznačují, že tyto značky způsobuje gravitace Jupitera, protože jedna strana Evropy neustále čelí Jupiteru. Erupce sopečné vody rozdělující povrch Evropy a dokonce gejzíry byly také považovány za příčinu. Barva označení, červenohnědá, je teoreticky způsobena sírou, ale vědci to nemohou potvrdit, protože do Evropy nebyla zaslána žádná zařízení pro sběr dat. Evropa je primárně vyrobena ze silikátové horniny a pravděpodobně má železné jádro. Má jemnou atmosféru složenou převážně z kyslíku .
Ganymede
Ganymedes (Jupiter III), třetí galilejský měsíc, je pojmenován podle mytologického Ganymeda , číšníka řeckých bohů a Zeusova milovaného. Ganymede je největší přirozenou družicí ve sluneční soustavě s průměrem 5262,4 km, což ji činí větší než planeta Merkur - i když jen asi v polovině své hmotnosti, protože Ganymede je ledový svět. Je to jediný satelit ve sluneční soustavě, o kterém je známo, že má magnetosféru , pravděpodobně vytvořenou konvekcí uvnitř jádra tekutého železa.
Ganymede se skládá převážně ze silikátové horniny a vodního ledu a věří se, že oceán slané vody existuje téměř 200 km pod povrchem Ganymede, zasazený mezi vrstvy ledu. Kovové jádro Ganymede naznačuje v určité době v minulosti větší teplo, než bylo dříve navrhováno. Povrch je směsicí dvou typů terénu - vysoce kráterových tmavých oblastí a mladších, ale stále prastarých oblastí s velkým množstvím rýh a hřebenů. Ganymede má vysoký počet kráterů, ale mnohé jsou pryč nebo jsou jen stěží viditelné, protože se nad nimi tvoří ledová kůra. Družice má tenkou kyslíkovou atmosféru, která obsahuje O, O 2 a případně O 3 ( ozon ) a nějaký atomový vodík .
Callisto
Callisto (Jupiter IV) je čtvrtým a posledním galilejským měsícem a je druhým největším ze všech čtyř a s průměrem 4820,6 kilometru je třetím největším měsícem ve sluneční soustavě a sotva menší než Merkur, i když pouze třetina jeho hmotnosti. Je pojmenována po řecké mytologické nymfě Callisto , milence Dia, která byla dcerou arkadského krále Lykaona a loveckým společníkem bohyně Artemis. Měsíc není součástí orbitální rezonance, která ovlivňuje tři vnitřní galilejské satelity, a proto nezaznamenává znatelný přílivový ohřev . Callisto se skládá z přibližně stejného množství horniny a ledu , což z něj činí nejméně hustý galilejský měsíc. Je to jeden z nejvíce kráterovaných satelitů ve sluneční soustavě a jedním z hlavních rysů je povodí široké asi 3000 km, zvané Valhalla .
Callisto je obklopeno extrémně tenkou atmosférou složenou z oxidu uhličitého a pravděpodobně molekulárního kyslíku . Vyšetřování ukázalo, že Callisto může mít podpovrchový oceán kapalné vody v hloubkách méně než 300 kilometrů. Pravděpodobná přítomnost oceánu v Callisto naznačuje, že může nebo by mohl skrývat život . To je však méně pravděpodobné než na nedaleké Evropě . Callisto je již dlouho považováno za nejvhodnější místo pro lidskou základnu pro budoucí průzkum systému Jupiter, protože je nejdále od intenzivního záření Jupitera.
Srovnávací struktura
| Měsíc | rem /den |
|---|---|
| Io | 3600 |
| Evropa | 540 |
| Ganymede | 8 |
| Callisto | 0,01 |
Kolísání oběžných drah měsíců naznačuje, že jejich průměrná hustota klesá se vzdáleností od Jupitera. Callisto, nejvzdálenější a nejméně hustá ze všech čtyř, má střední hustotu mezi ledem a skálou, zatímco Io, nejvnitřnější a nejhustší měsíc, má střední hustotu mezi horninou a železem. Callisto má starověký, silně kráterový a nezměněný ledový povrch a způsob jeho otáčení naznačuje, že jeho hustota je rovnoměrně rozložena, což naznačuje, že nemá žádné skalnaté ani kovové jádro, ale sestává z homogenní směsi horniny a ledu. Možná to byla původní struktura všech měsíců. Rotace tří vnitřních měsíců naopak ukazuje na diferenciaci jejich nitra s hustší hmotou v jádru a lehčí hmotou výše. Odhalují také významné změny povrchu. Ganymede odhaluje minulý tektonický pohyb ledové plochy, který vyžadoval částečné roztavení podpovrchových vrstev. Evropa odhaluje dynamičtější a novější pohyb této povahy, což naznačuje tenčí ledovou kůru. Nakonec Io, nejvnitřnější měsíc, má povrch síry, aktivní vulkanismus a žádné známky ledu. Všechny tyto důkazy naznačují, že čím blíže je Měsíc k Jupiteru, tím teplejší je jeho vnitřek. Současný model je, že měsíce zažívají přílivový ohřev v důsledku gravitačního pole Jupitera v nepřímém poměru k čtverci jejich vzdálenosti od obří planety. Ve všech kromě Callisto to roztaví vnitřní led, což umožní skále a železu klesnout do nitra a voda pokrýt povrch. V Ganymede se pak vytvořila hustá a pevná ledová kůra. V teplejší Evropě se vytvořila tenčí, snadněji rozbitá kůra. V Io je ohřev tak extrémní, že se veškerá hornina roztavila a voda už dávno vyvařila do vesmíru.
Velikost
Poslední průlet
Původ a evoluce
Předpokládá se, že pravidelné satelity Jupitera byly vytvořeny z cirkumplanetárního disku, prstence narůstajícího plynu a pevných úlomků analogických protoplanetárnímu disku . Mohou to být pozůstatky řady galilejských hmotných satelitů, které se vytvořily na počátku historie Jupitera.
Simulace naznačují, že zatímco disk měl v daném okamžiku relativně vysokou hmotnost, v průběhu času jím byla zpracována podstatná část (několik desetin procenta) hmotnosti Jupiteru zachyceného ze sluneční mlhoviny. K vysvětlení stávajících satelitů je však zapotřebí hmotnost disku pouze 2% hmotnosti Jupiteru. V rané historii Jupitera tedy mohlo existovat několik generací satelitů s hmotností Galiley. Každá generace měsíců by se spirálovitě dostala do Jupitera, kvůli tažení z disku, přičemž by se nové měsíce vytvořily z nových úlomků zachycených ze sluneční mlhoviny. V době, kdy se vytvořila současná (možná pátá) generace, se disk ztenčil natolik, že již výrazně nezasahoval do oběžných drah Měsíce. Současné galilejské měsíce byly stále ovlivněny, spadaly do a byly částečně chráněny orbitální rezonancí, která stále existuje pro Io, Europa a Ganymede. Větší hmotnost Ganymeda znamená, že by migrovala dovnitř rychleji než Evropa nebo Io.
Viditelnost
Všechny čtyři galilejské měsíce jsou dostatečně jasné, aby je bylo možné pozorovat ze Země bez dalekohledu , i kdyby se mohly zdát dále od Jupitera. (Jsou však snadno rozlišitelné i dalekohledem s nízkým výkonem .) Mají zjevné velikosti mezi 4,6 a 5,6, když je Jupiter v opozici se Sluncem, a jsou asi o jednu jednotku stmívače, když je Jupiter ve spojení . Hlavní obtíž při pozorování měsíců ze Země je jejich blízkost k Jupiteru, protože jsou zakryty jeho jasností. Maximální úhlové separace měsíců jsou mezi 2 a 10 úhlových minut od Jupitera, což je blízko hranice zrakové ostrosti člověka . Ganymede a Callisto jsou při svém maximálním oddělení nejpravděpodobnějšími cíli pro potenciální pozorování pouhým okem.
Animace na oběžné dráze
Animace GIF zobrazující oběžné dráhy měsíce Galileje a rezonance Io, Europa a Ganymede
Jupiter · Io · Evropa · Ganymede · Callisto
Viz také
Reference
externí odkazy
- Nástroj Sky & Telescope pro identifikaci galilejských měsíců
- Interaktivní 3D vizualizace Jupitera a galilejských měsíců
- Průvodce pro začátečníky po Jupiterových měsících
- Dominic Ford: Měsíce Jupitera . S mapou aktuální polohy galilejských měsíců.