Měsíce Uranu -Moons of Uranus

Uran a jeho šest největších měsíců byly porovnány v jejich správných relativních velikostech a ve správném pořadí. Zleva doprava: Puk , Miranda , Ariel , Umbriel , Titania a Oberon

Uran , sedmá planeta Sluneční soustavy , má 27 známých měsíců , z nichž většina je pojmenována po postavách, které se objevují nebo jsou zmíněny v dílech Williama Shakespeara a Alexandra Popea . Uranovy měsíce jsou rozděleny do tří skupin: třináct vnitřních měsíců, pět hlavních měsíců a devět nepravidelných měsíců. Vnitřní a hlavní měsíce mají všechny prográdní oběžné dráhy, zatímco oběžné dráhy nepravidelných jsou většinou retrográdní. Vnitřní měsíce jsou malá tmavá tělesa, která mají společné vlastnosti a původ s Uranovými prstenci . Pět hlavních měsíců je elipsoidních, což naznačuje, že dosáhly hydrostatické rovnováhyv určitém bodě své minulosti (a mohou být stále v rovnováze) a čtyři z nich vykazují známky vnitřně řízených procesů, jako je tvorba kaňonu a vulkanismus na jejich povrchu. Největší z těchto pěti, Titania , má průměr 1578 km a je osmým největším měsícem ve Sluneční soustavě, což je asi jedna dvacetina hmotnosti Měsíce Země . Dráhy pravidelných měsíců jsou téměř v jedné rovině s Uranovým rovníkem, který je vůči své dráze nakloněn o 97,77°. Nepravidelné měsíce Uranu mají eliptické a silně skloněné (většinou retrográdní) oběžné dráhy ve velkých vzdálenostech od planety.

William Herschel objevil první dva měsíce, Titania a Oberon , v roce 1787. Další tři elipsoidní měsíce objevil v roce 1851 William Lassell ( Ariel a Umbriel ) a v roce 1948 Gerard Kuiper ( Miranda ). Těchto pět může být v hydrostatické rovnováze , a tak by byly považovány za trpasličí planety, pokud by byly na přímé oběžné dráze kolem Slunce. Zbývající měsíce byly objeveny po roce 1985, buď během průletové mise Voyageru 2 , nebo pomocí pokročilých pozemských dalekohledů.

Objev

První dva objevené měsíce byly Titania a Oberon , které sir William Herschel všiml 11. ledna 1787, šest let poté, co objevil samotnou planetu. Později si Herschel myslel, že objevil až šest měsíců (viz níže) a možná i prsten. Téměř 50 let byl Herschelův přístroj jediným, s nímž byly vidět měsíce. Ve 40. letech 19. století vedly lepší přístroje a příznivější pozice Uranu na obloze k sporadickým indikacím dalších satelitů k Titanii a Oberonu. Nakonec byly další dva měsíce, Ariel a Umbriel , objeveny Williamem Lassellem v roce 1851. Římské schéma číslování Uranových měsíců bylo po značnou dobu ve stavu toku a publikace váhaly mezi Herschelovým označením (kde Titania a Oberon jsou Uran II a IV) a Williama Lassella (kde jsou někdy I a II). S potvrzením Ariel a Umbriel Lassell očísloval měsíce I až IV od Uranu směrem ven, a to nakonec zůstalo. V roce 1852 dal Herschelův syn John Herschel čtyřem tehdy známým měsícům jejich jména.

Počet měsíců známý pro každou ze čtyř vnějších planet do října 2019. Uran má v současnosti 27 známých satelitů.

Žádné další objevy nebyly učiněny téměř další století. V roce 1948 Gerard Kuiper na McDonaldově observatoři objevil nejmenší a poslední z pěti velkých kulovitých měsíců Miranda . O desítky let později vedl průlet vesmírné sondy Voyager 2 v lednu 1986 k objevu deseti dalších vnitřních měsíců. Další satelit, Perdita , byl objeven v roce 1999 po studiu starých fotografií Voyageru .

Uran byl poslední obří planetou bez jakýchkoli známých nepravidelných měsíců , ale od roku 1997 bylo pomocí pozemských dalekohledů identifikováno devět vzdálených nepravidelných měsíců. Další dva malé vnitřní měsíce, Cupid a Mab , byly objeveny pomocí Hubbleova vesmírného dalekohledu v roce 2003. Od roku 2020 byl měsíc Margaret posledním objeveným uranským měsícem a jeho charakteristiky byly zveřejněny v říjnu 2003.

Podvržené měsíce

Poté, co Herschel 11. ledna 1787 objevil Titanii a Oberon , následně věřil, že pozoroval další čtyři měsíce: dva 18. ledna a 9. února 1790 a další dva 28. února a 26. března 1794. mnoho desetiletí poté měl Uran systém šesti satelitů, ačkoli čtyři poslední měsíce nebyly nikdy potvrzeny žádným jiným astronomem. Lassellova pozorování z roku 1851, ve kterých objevil Ariel a Umbriel , však nedokázala podpořit Herschelova pozorování; Ariel a Umbriel, které měl Herschel jistě vidět, kdyby viděl nějaké satelity kromě Titanie a Oberonu, neodpovídaly žádnému ze čtyř dalších Herschelových satelitů v orbitálních charakteristikách. Předpokládalo se, že čtyři falešné družice Herschela mají hvězdné periody 5,89 dne (uvnitř Titanie), 10,96 dne (mezi Titanií a Oberonem), 38,08 dne a 107,69 dne (vně Oberonu). Dospělo se proto k závěru, že Herschelovy čtyři satelity byly falešné, pravděpodobně vzniklé chybnou identifikací slabých hvězd v okolí Uranu jako satelitů, a zásluhu za objev Ariel a Umbriel měl Lassell.

Jména

Ačkoli první dva uranské měsíce byly objeveny v roce 1787, pojmenovány byly až v roce 1852, rok poté, co byly objeveny další dva měsíce. Zodpovědnost za pojmenování převzal John Herschel , syn objevitele Uranu. Herschel místo toho, aby přiřazoval jména z řecké mytologie , pojmenoval měsíce podle magických duchů v anglické literatuře : víly Oberon a Titania ze Sen noci svatojánské od Williama Shakespeara a sylfa Ariel a gnóm Umbriel z knihy Alexandra Popea Znásilnění . zámek (Ariel je také skřítek v Shakespearově Bouři ). Úvaha byla pravděpodobně taková, že Uran, jako bůh oblohy a vzduchu, bude doprovázen duchy vzduchu.

Následná jména, spíše než pokračování v tématu vzdušných duchů (pouze Puck a Mab pokračovali v trendu), se zaměřila na Herschelův zdrojový materiál. V roce 1949 byl pátý měsíc, Miranda , pojmenován jeho objevitelem Gerardem Kuiperem po zcela smrtelné postavě v Shakespearově Bouři . Současnou praxí IAU je pojmenovávat měsíce po postavách ze Shakespearových her a Znásilnění zámku (ačkoli v současnosti mají pouze Ariel, Umbriel a Belinda jména odvozená od posledně jmenovaných; všichni ostatní jsou od Shakespeara). Vnější retrográdní měsíce jsou všechny pojmenovány po postavách z jedné hry, Bouře ; jediný známý vnější prográdní měsíc, Margaret , je pojmenován od Mnoho povyku pro nic .

Relativní hmotnosti uranských měsíců. Pět zaoblených měsíců se liší od Mirandy s 0,7 % po Titanii s téměř 40 % celkové hmotnosti. Ostatní měsíce dohromady tvoří 0,1 % a v tomto měřítku jsou sotva viditelné.

Některé asteroidy , také pojmenované po stejných shakespearovských postavách, sdílejí jména s měsíci Uranu: 171 Ophelia , 218 Bianca , 593 Titania , 666 Desdemona , 763 Cupido a 2758 Cordelia .

Charakteristika a skupiny

Schéma uranského systému měsíc-kruh

Uranský satelitní systém je ze všech obřích planet nejméně masivní . Kombinovaná hmotnost pěti hlavních satelitů je ve skutečnosti méně než polovina hmotnosti samotného Tritonu (sedmého největšího měsíce ve Sluneční soustavě). Největší ze satelitů, Titania , má poloměr 788,9 km, tedy méně než polovinu Měsíce , ale o něco více než Rhea , druhý největší měsíc Saturnu , takže Titania je osmým největším měsícem ve Sluneční soustavě . Systém . Uran je asi 10 000krát hmotnější než jeho měsíce.

Vnitřní měsíce

Od roku 2020 je známo, že Uran má 13 vnitřních měsíců. Jejich oběžné dráhy leží uvnitř dráhy Mirandy . Všechny vnitřní měsíce jsou úzce spojeny s prstenci Uranu , což pravděpodobně vzniklo fragmentací jednoho nebo několika malých vnitřních měsíců. Dva nejvnitřnější měsíce ( Cordelia a Ophelia ) jsou pastýři Uranova ε prstenu, zatímco malý měsíc Mab je zdrojem Uranova vnějšího μ prstence. Mohou existovat dva další malé (2–7 km v poloměru) neobjevené pastýřské měsíce umístěné asi 100 km vně Uranových α a β prstenců .

Puck je se svými 162 km největší z vnitřních měsíců Uranu a jediný, který sonda Voyager 2 zachytila ​​v jakémkoliv detailu. Puk a Mab jsou dva nejvzdálenější vnitřní satelity Uranu. Všechny vnitřní měsíce jsou temné objekty; jejich geometrické albedo je menší než 10 %. Jsou složeny z vodního ledu kontaminovaného tmavým materiálem, pravděpodobně radiačně zpracovanými organickými látkami.

Malé vnitřní měsíce se neustále navzájem ruší . Systém je chaotický a zdánlivě nestabilní. Simulace ukazují, že se měsíce mohou vzájemně vychýlit do křížících se drah, což může nakonec vést ke srážkám mezi měsíci. Desdemona se může během příštích 100 milionů let srazit buď s Cressidou , nebo s Julií .

Pět největších měsíců Uranu bylo porovnáno ve svých správných relativních velikostech a jasech. Zleva doprava (v pořadí rostoucí vzdálenosti od Uranu): Miranda , Ariel , Umbriel , Titania a Oberon .

Velké měsíce

Uran má pět hlavních měsíců : Miranda , Ariel , Umbriel , Titania a Oberon . Pohybují se v průměru od 472 km u Mirandy po 1578 km u Titanie. Všechny tyto měsíce jsou relativně tmavé objekty: jejich geometrické albedo se pohybuje mezi 30 a 50 %, zatímco jejich Bond albedo je mezi 10 a 23 %. Umbriel je nejtmavší měsíc a Ariel nejjasnější. Hmotnosti měsíců se pohybují od 6,7 × 10 19  kg (Miranda) do 3,5 × 10 21  kg (Titania). Pro srovnání, Měsíc má hmotnost 7,5 × 10 22  kg. Předpokládá se, že hlavní měsíce Uranu vznikly v akrečním disku , který existoval kolem Uranu nějakou dobu po jeho zformování nebo byl výsledkem velkého dopadu, který Uran utrpěl na počátku jeho historie. Tento názor podporuje jejich velká tepelná setrvačnost, povrchová vlastnost, kterou sdílejí s trpasličími planetami jako Pluto a Haumea . Výrazně se liší od tepelného chování uranských nepravidelných měsíců, které je srovnatelné s klasickými transneptunickými objekty . To naznačuje samostatný původ.

Umělcova koncepce dráhy Slunce na letní obloze velkého měsíce Uranu (který sdílí Uranův axiální sklon)

Všechny hlavní měsíce obsahují přibližně stejné množství horniny a ledu, kromě Mirandy, která je tvořena převážně ledem. Ledová složka může obsahovat amoniak a oxid uhličitý . Jejich povrchy jsou silně kráterované, i když všechny (kromě Umbriel) vykazují známky endogenního resurfacingu ve formě lineamentů (kaňonů) a v případě Mirandy vejčitých struktur podobných závodním drahám zvaných coronae . Extenzní procesy spojené s upwelling diapirs jsou pravděpodobně zodpovědné za původ korón. Zdá se, že Ariel má nejmladší povrch s nejmenším počtem impaktních kráterů, zatímco Umbrielův se zdá být nejstarší. Minulá orbitální rezonance 3:1 mezi Mirandou a Umbriel a minulá rezonance 4:1 mezi Ariel a Titania jsou považovány za zodpovědné za zahřívání, které způsobilo podstatnou endogenní aktivitu na Mirandě a Ariel. Jedním z důkazů takové minulé rezonance je Mirandin neobvykle vysoký orbitální sklon (4,34°) pro těleso tak blízko planety. Největší uranské měsíce mohou být vnitřně diferencované, s kamennými jádry v jejich centrech obklopených ledovými plášti . Titania a Oberon mohou ukrývat tekuté vodní oceány na hranici jádra a pláště. Hlavní měsíce Uranu jsou tělesa bez vzduchu. Ukázalo se například, že Titania nemá žádnou atmosféru při tlaku větším než 10–20 nanobarů.

Dráha Slunce na místní obloze v průběhu místního dne během letního slunovratu Uranu a jeho hlavních měsíců je zcela odlišná od dráhy pozorované na většině ostatních světů sluneční soustavy . Hlavní měsíce mají téměř přesně stejný rotační axiální sklon jako Uran (jejich osy jsou rovnoběžné s osou Uranu). Zdálo by se, že Slunce sleduje kruhovou dráhu kolem Uranova nebeského pólu na obloze, nejblíže asi 7 stupňů od něj, během hemisférického léta. V blízkosti rovníku by bylo vidět téměř na sever nebo na jih (v závislosti na ročním období). V zeměpisných šířkách vyšších než 7° by Slunce na obloze sledovalo kruhovou dráhu o průměru asi 15 stupňů a nikdy by nezapadlo během hermisférického léta, přesunulo by se do polohy nad nebeským rovníkem během uranské rovnodennosti a pak by bylo neviditelné pod obzorem. během polokulové zimy.

Nepravidelné měsíce Uranu. Osa X je označena v Gm (mil. km) a ve zlomku poloměru Hillovy koule . Excentricita je znázorněna žlutými segmenty (sahajícími od pericentra k apocentru ) se sklonem znázorněným na ose Y.

Nepravidelné měsíce

Od roku 2005 je známo, že Uran má devět nepravidelných měsíců, které jej obíhají ve vzdálenosti mnohem větší než Oberon, nejvzdálenější z velkých měsíců. Všechny nepravidelné měsíce jsou pravděpodobně zachycené objekty, které Uran uvěznil brzy po svém vzniku. Diagram znázorňuje oběžné dráhy dosud objevených nepravidelných měsíců . Měsíce nad osou X jsou prográdní , ty pod osou jsou retrográdní . Poloměr sféry Uranian Hill je přibližně 73 milionů km.

Uranovy nepravidelné měsíce se pohybují ve velikosti od 120–200 km ( Sycorax ) do asi 20 km ( Trinculo ). Na rozdíl od Jupiterových nepravidelností, Uran nevykazují žádnou korelaci osy se sklonem . Místo toho lze retrográdní měsíce rozdělit do dvou skupin na základě excentricity osy/orbity . Vnitřní skupina zahrnuje satelity blíže k Uranu (a < 0,15 r H ) a mírně excentrické (~0,2), jmenovitě Francisco , Caliban , Stephano a Trinculo. Vnější skupina (a > 0,15 rH ) zahrnuje satelity s vysokou excentricitou (~0,5): Sycorax, Prospero , Setebos a Ferdinand .

Mezilehlé sklony 60° < i < 140° postrádají známé měsíce kvůli nestabilitě Kozai . V této nestabilní oblasti způsobují sluneční poruchy při apoapsi, že měsíce získávají velké excentricity, které vedou ke srážkám s vnitřními satelity nebo k vyvržení. Životnost měsíců v oblasti nestability je od 10 milionů do miliardy let.

Margaret je jediný známý nepravidelný prográdní měsíc Uranu a v současnosti má nejexcentričtější dráhu ze všech měsíců ve Sluneční soustavě, ačkoli Neptunův měsíc Nereid má vyšší střední excentricitu. Od roku 2008 je Margaretina excentricita 0,7979.

Seznam

Klíč
¡
Vnitřní měsíce
 

Hlavní měsíce
 

Nepravidelné měsíce (retrográdní)
±
Nepravidelný měsíc (prograde)

Uranské měsíce jsou zde uvedeny podle oběžné doby, od nejkratší po nejdelší. Měsíce dostatečně masivní na to, aby se jejich povrchy zhroutily do sféroidu , jsou zvýrazněny světle modře a tučně. Vnitřní a hlavní měsíce mají všechny prográdní oběžné dráhy. Nepravidelné měsíce s retrográdními drahami jsou zobrazeny tmavě šedě. Margaret, jediný známý nepravidelný měsíc Uranu s prográdní dráhou, je zobrazena světle šedou barvou. Dráhy a střední vzdálenosti nepravidelných měsíců se mění v krátkých časových intervalech kvůli častým planetárním a slunečním poruchám , proto jsou uvedené orbitální prvky všech nepravidelných měsíců zprůměrovány během 8000 let numerické integrace podle Brozoviće a Jacobsona (2009). Všechny jejich orbitální prvky jsou založeny na epoše 1. ledna 2000 pozemského času .

Uranské měsíce
Objednat
Označení
název Výslovnost
( klíč )
obraz Břišní svaly.
magn.
Průměr
(km)
Hmotnost
(× 10 16  kg )
Hlavní poloosa
(km)
Doba oběhu
( d )
Sklon
( ° )
Excentricita

Rok objevu
Objevitel
1 VI Cordelie _ / k ɔːr ˈ d l i ə / Cordeliamoon.png 10.3 40 ± 6
(50 × 36)
≈ 4.4 49 770 +0,335 03 0,084 79 ° 0,000 26 1986 Terrile
( Voyager 2 )
2 VII ¡ Ofélie / ˈ f l i ə / Opheliamoon.png 10.2 43 ± 8
(54 × 38)
≈ 5.3 53 790 +0,376 40 0,1036° 0,009 92 1986 Terrile
( Voyager 2 )
3 VIII Bianca _ / b i ˈ ɑː ŋ k ə / Biancamoon.png 9.8 51 ± 4
(64 × 46)
≈ 9.2 59 170 +0,434 58 0,193° 0,000 92 1986 Smith
( Voyager 2 )
4 IX ¡ Cressida / ˈ k r ɛ s ə d ə / Cressida.png 8.9 80 ± 4
(92 × 74)
≈ 34 61 780 +0,463 57 0,006° 0,000 36 1986 Synnott
( Voyager 2 )
5 X ¡ Desdemona / ˌ d ɛ z d ə ˈ m n ə / Desdemonamoon.png 9.3 64 ± 8
(90 × 54)
≈ 18 62 680 +0,473 65 0,111 25 ° 0,000 13 1986 Synnott
( Voyager 2 )
6 XI Julie _ / ˈ dʒ l i ə t / Julietmoon.png 8.5 94 ± 8
(150 × 74)
≈ 56 64 350 +0,493 07 0,065° 0,000 66 1986 Synnott
( Voyager 2 )
7 XII ¡ Portia / ˈ p ɔːr ʃ ə / Portia1.jpg 7.7 135 ± 8
(156 × 126)
≈ 170 66 090 +0,513 20 0,059° 0,000 05 1986 Synnott
( Voyager 2 )
8 XIII Rosalind _ / ˈ r ɒ z ə l ə n d / Rosalindmoon.png 9.1 72 ± 12 ≈ 25 69 940 +0,558 46 0,279° 0,000 11 1986 Synnott
( Voyager 2 )
9 XXVII ¡ Amor / ˈ k juː p ə d / Cupidmoon.png 12.6 ≈ 18 ≈ 0,38 74 800 +0,618 00 0,100° 0,0013 2003 Showalter a
Lissauer
10 XIV ¡ Belinda / b ə ˈ l ɪ n d ə /
Belinda.gif
8.8 90 ± 16
(128 × 64)
≈ 49 75 260 +0,623 53 0,031° 0,000 07 1986 Synnott
( Voyager 2 )
11 XXV Perdita _ / ˈ p ɜːr d ə t ə / Perditamoon.png 11.0 30 ± 6 ≈ 1.8 76 400 +0,638 00 0,0° 0,0012 1999 Karkoschka
( Voyager 2 )
12 XV ¡ Puk / ˈ p ʌ k /
Puck.png
7.3 162 ± 4 ≈ 290 86 010 +0,761 83 0,3192° 0,000 12 1985 Synnott
( Voyager 2 )
13 XXVI ¡ Mab / ˈ m æ b /
Mabmoon.png
12.1 ≈ 25 ≈ 1,0 97 700 +0,923 00 0,1335° 0,0025 2003 Showalter a
Lissauer
14 PROTI Miranda / m ə ˈ r æ n d ə /
PIA18185 Mirandina ledová tvář.jpg
3.5 471,6 ± 1,4
(481 × 468 × 466)
6400 ± 300 129 390 +1,413 48 4,232° 0,0013 1948 Kuiper
15 Ariel / ˈ ɛər i ɛ l /
Ariel (měsíc).jpg
1,0 1 157 ,8 ± 1,2
(1 162 × 1 156 × 1 155)
125 100 ± 2100 191 020 +2,520 38 0,260° 0,0012 1851 Lassell
16 II Umbriel / ˈ ʌ m b r i ə l /
PIA00040 Umbrielx2.47.jpg
1.7 1 169 ,4 ± 5,6 127 500 ± 2800 266 300 +4,144 18 0,205° 0,0039 1851 Lassell
17 III Titania / t ə ˈ t ɑː n i ə /
Titania (měsíc) barva, cropped.jpg
0,8 1 576,8 ± 1,2 _ 340 000 ± 6100 435 910 +8,705 87 0,340° 0,0011 1787 Herschel
18 IV Oberon / ˈ oʊ b ə r ɒ n /
Obrázek Oberon.jpg z Voyageru 2
1,0 1 522,8 ± 5,2 _ 307 600 ± 8700 583 520 +13,4632 0,058° 0,0014 1787 Herschel
19 XXII Francisco / f r æ n ˈ s ɪ s k / 12.4 ≈ 22 ≈ 0,72 4 282 900 −267,09 147,250° 0,1324 2003 Holman a kol.
20 XVI Kalibán / ˈ k æ l ɪ b æ n / Caliban discovery.jpg 9.1 42+20
−12
≈ 25 7 231 100 −579,73 141,529° 0,1812 1997 Gladman a kol.
21 XX Stephano / ˈ s t ɛ f ə n / Stephano - Uran měsíc.jpg 9.7 ≈ 32 ≈ 2.2 8 007 400 −677,47 143,819° 0,2248 1999 Gladman a kol.
22 XXI Trinculo / ˈ t r ɪ ŋ k j ʊ l / 12.7 ≈ 18 ≈ 0,39 8 505 200 −749,40 166,971° 0,2194 2001 Holman a kol.
23 XVII Sycorax / ˈ s ɪ k ə r æ k s / Uran-sycorax2.gif 7.4 157+23
−15
≈ 230 12 179 400 −1 288 ,38 159,420° 0,5219 1997 Nicholson a kol.
24 XXIII ± Markéta / ˈ m ɑːr ɡ ər ə t / S2003u3acircle.gif 12.7 ≈ 20 ≈ 0,54 14 146 700 +1 661 , 00 57,367° 0,6772 2003 Sheppard a
Jewitt
25 XVIII Prospero / ˈ p r ɒ s p ə r ​​oʊ / Prospero - Uran měsíc.jpg 10.5 ≈ 50 ≈ 8.5 16 276 800 −1 978 ,37 151,830° 0,4445 1999 Holman a kol.
26 XIX Setebos / ˈ s ɛ t ɛ b ʌ s / Uran - Setebos image.jpg 10.7 ≈ 48 ≈ 7.5 17 420 400 −2 225 ,08 158,235° 0,5908 1999 Kavelaars a kol.
27 XXIV Ferdinand / ˈ f ɜːr d ə n æ n d / Měsíc Uran 021002 02.jpg 12.5 ≈ 20 ≈ 0,54 20 430 000 −2 790 ,03 169,793° 0,3993 2003 Holman a kol.

Zdroje: NASA/NSSDC, Sheppard, et al. 2005. Pro nedávno objevené vnější nepravidelné měsíce (Francisco až Ferdinand) lze nejpřesnější orbitální data generovat pomocí služby Natural Satellites Ephemeris Service Centra malých planet . Nepravidelnosti jsou výrazně narušeny Sluncem.

Viz také

Poznámky

Reference

externí odkazy