У каких планет нет спутников: «У какой планеты нет спутников?» — Яндекс Кью

Содержание

У какой планеты Солнечной системы наибольшее количество спутников и у какой наименьшее?

У какой планеты Солнечной системы наибольшее количество спутников и у какой наименьшее?. Новейшая книга фактов. Том 1 [Астрономия и астрофизика. География и другие науки о Земле. Биология и медицина]

ВикиЧтение

Новейшая книга фактов. Том 1 [Астрономия и астрофизика. География и другие науки о Земле. Биология и медицина]
Кондрашов Анатолий Павлович

Содержание

У какой планеты Солнечной системы наибольшее количество спутников и у какой наименьшее?

Рекордсменом Солнечной системы по количеству спутников является гигант Юпитер, у которого 39 известных спутников. Полностью обделила природа в этом отношении Меркурий и Венеру.

У какой планеты Солнечной системы самый большой контраст между температурами ночи и дня?

У какой планеты Солнечной системы самый большой контраст между температурами ночи и дня?
Меркурий очень медленно вращается вокруг собственной оси, делая всего лишь полтора оборота за период полного обращения вокруг Солнца. Из-за столь медленного движения получается,

У какой из планет Солнечной системы скорость орбитального движения наибольшая и у какой наименьшая?

У какой из планет Солнечной системы скорость орбитального движения наибольшая и у какой наименьшая?
Наиболее стремительно движется по околосолнечной орбите Меркурий – средняя скорость составляет 47,9 километра в секунду. До августа 2006 года считалось, что из всех планет

У какой из планет Солнечной системы гравитационное ускорение на поверхности наибольшее и у какой наименьшее?

У какой из планет Солнечной системы гравитационное ускорение на поверхности наибольшее и у какой наименьшее?
Гравитационное ускорение (сила тяжести) самое большое на поверхности Юпитера – в 2,53 раза превышает земное. На остальных планетах-гигантах оно отличается от

У какой из планет Солнечной системы наиболее вытянутая орбита и у какой наименее?

У какой из планет Солнечной системы наиболее вытянутая орбита и у какой наименее?
Как известно, любая планета обращается вокруг своей звезды по эллиптической орбите, в одном из фокусов которой располагается светило. Степень вытянутости орбиты характеризуется ее

Орбита какой планеты Солнечной системы наиболее наклонена к плоскости эклиптики?

Орбита какой планеты Солнечной системы наиболее наклонена к плоскости эклиптики?
Из планет Солнечной системы наиболее наклонена к плоскости эклиптики орбита Меркурия – на 7 угловых

Какой из спутников планет Солнечной системы имеет плотную атмосферу?

Какой из спутников планет Солнечной системы имеет плотную атмосферу?
Единственным из спутников планет Солнечной системы, обладающим плотной атмосферой, является Титан, спутник Сатурна. Толщина и непрозрачность атмосферы Титана в оптическом диапазоне привели к тому,

У какой планеты Солнечной системы наибольшее количество спутников и у какой наименьшее?

У какой планеты Солнечной системы наибольшее количество спутников и у какой наименьшее?
Рекордсменом Солнечной системы по количеству спутников является гигант Юпитер, у которого 39 известных спутников. Полностью обделила природа в этом отношении Меркурий и

Какой из спутников планет Солнечной системы имеет наиболее вытянутую орбиту, а какой наименее?

Какой из спутников планет Солнечной системы имеет наиболее вытянутую орбиту, а какой наименее?
Наиболее вытянутую орбиту из спутников планет Солнечной системы имеет Нереида, спутник Нептуна. Эксцентриситет ее орбиты (0,7512) в 3,65 раза превышает эксцентриситет орбиты

Какой из спутников Солнечной системы дольше всех проходит свою орбиту?

Какой из спутников Солнечной системы дольше всех проходит свою орбиту?
Рекордсменом по продолжительности орбитального периода среди спутников планет Солнечной системы является Сетебос. Этот крошечный спутник Урана (диаметр около 30 километров) открыт в 1999 году. Сетебос

Полярные сияния на планетах Солнечной системы / Хабр

Наверняка те, кто хоть раз в жизни видел своими глазами северное (или южное) полярное сияние, скажут, что это просто фантастическое зрелище. Чудо природы планетарного масштаба, грандиозное явление, которое человек может наблюдать на Земле невооруженным глазом. Свечение атмосферы на высотах в сотни и на удалении в тысячи километров настолько разноцветно и динамично, что производит впечатление чего-то живого, движущегося, дышащего…

Но только ли наша планета может похвастать этим грандиозным зрелищем? Могут ли, если не коренные жители, то будущие колонисты, к примеру Марса или спутников Юпитера, наблюдать что-либо подобное?

Что вообще нужно, чтобы на какой-либо планете возникли полярные сияния?

По определению, полярные сияния — это свечение (люминесценция) верхних слоёв атмосфер планет, обладающих магнитосферой, вследствие их взаимодействия с заряженными частицами солнечного ветра.

Итак, нам требуется:

1. Солнечный ветер, представляющий из себя поток заряженных частиц — протонов, электронов, ядер гелия и др. — Имеется всегда во всей Солнечной системе.

У планет или их спутников:

2. Атмосфера, с атомами которой будет взаимодействовать солнечный ветер.

3. Магнитное поле, направляющее заряженные частицы в определенную область планеты (не обязательно в полярную, — угол между магнитной осью и осью вращения планеты, может быть значительным.)

Посмотрим, как это работает на Земле.

Земля


Землю можно рассматривать как большой магнит, южный полюс которого располагается вблизи северного географического полюса, а северный — вблизи южного. Силовые геомагнитные линии Земли немного сжаты со стороны Солнца вследствие давления солнечного ветра и оттянуты в противоположном направлении, образуя у Земли магнитосферный хвост.

А как ведут себя частицы солнечного ветра при взаимодействии с магнитосферой планеты? — В околоземном пространстве все происходит как со сверхзвуковым самолетом. — Поток солнечного ветра на сверхзвуковой скорости (400-700 км\сек) набегает на магнитосферу планеты, в результате чего образуется так называемая, головная ударная волна. — (Скорость солнечного ветра на орбите Земли примерно в 10 раз больше скорости звука в околоземной плазме.)

Головная ударная волна — это, таким образом, магнитное препятствие, которое отклоняет заряженные частицы солнечного ветра по траекториям вокруг планеты. Налетая на нее, большинство заряженных частиц просто обтекает магнитосферу.

Некоторая часть солнечной плазмы попадает в магнитные ловушки радиационных поясов Земли,- заряженным частицам затруднительно двигаться поперек силовых линий и они просто наматываются на них и могут болтаться от полюса к полюсу десятилетиями.

А ещё часть беспрепятственно проникает в полярную ионосферу через полярные каспы — воронкообразные области, расширяющиеся от Земли до магнитопаузы, возникающие в результате взаимодействия солнечного ветра и магнитного поля Земли.

Через каспы частицы солнечного ветра «высыпаются» в верхние слои атмосферы планеты в двух областях в высоких широтах.

Магнитосфера Земли

Эти области представляют собой два овала (в северном и южном полушариях), удаленные от геомагнитных полюсов ночью приблизительно на 20°, а днем на 10°. Протяженность этих овальных областей по широте составляет всего несколько сот километров.

При интенсивной магнитной буре овал сильно смещается по направлению к экватору.

И если в периоды спокойного Солнца интенсивность полярных сияний мягко говоря невелика, дело усугубляется во время солнечной активности. Выбросы корональной массы (плазмы из короны Солнца) многократно увеличивают интенсивность солнечного ветра.

Подливают масла в огонь магнитосферные суббури. Во время них в геомагнитном хвосте (на ночной стороне Земли) происходит пересоединение силовых линий межпланетного магнитного поля и геомагнитного поля Земли. В результате топология линий меняется, взрывообразно высвобожденная при этом энергия преобразуется в новый ток, называемый «электроджетом». Электроджет среди прочего, разогревает и разгоняет заряженные частицы, превращая их в высокоэнергичный плазменный поток.

Поскольку солнечный ветер и выбросы корональной массы Солнца — это по большей части протоны и электроны, соответственно различают два типа полярных сияний.

Электронные полярные сияния,


вызываемые потоками электронов и преобладающие на Земле. Это всем привычные зеленые или фиолетово-малиновые дуги, лучистые полосы, ленты, занавесы и прочие образования, имеющие достаточно четко выраженную структуру.

Как образуются. — Электроны солнечной плазмы, прорвавшись в верхние слои атмосферы Земли, спускаются до высот 400—100 км над уровнем моря. Здесь под их действием происходит ионизация нейтральных атмосферных газов (кислорода и азота), а также возбуждение их атомов и молекул. В ответ на это молекулы, атомы и ионы кислорода и азота атмосферы излучают кванты света на строго определенной длине волны.

Это обуславливает цвет полярных сияний: например, за зеленый цвет отвечает кислород (его наиболее сильная линия), а за фиолетовый, синий или красный — азот. Вообще же, у каждого сияния своя неповторимая палитра цветов, зависящая от постоянно меняющегося процентного химического состава атмосферы.

Потоки электронов вызывают на Земле полярные сияния, регистрируемые не только в видимом диапазоне.

Редкие на Земле, но встречающиеся ещё только на Юпитере, — рентгеновские авроры.

Сильнейшее рентгеновское полярное сияние, зафиксированное 11 апреля 1997 года орбитальным спутником Polar. На картинке видны рентгеновские лучи (в условных цветах), порожденные в верхней атмосфере и обусловленные потоками электронов высоких энергий.

Протонные полярные сияния


Тоже достаточно редкое явление на Земле и его вклад в свечение неба Земли относительно невелик.

Протоны, попадая в атмосферу Земли, также сталкивается с молекулами и атомами атмосферных газов, возбуждая и ионизуя их. Но при этом протон может захватить свободный электрон и произойдет процесс перезарядки. В результате образуется нейтральный атом водорода, который может испускать фотоны в видимом и УФ-диапазонах.

Самая обычная форма протонных полярных сияний — довольно широкая дуга, вытянутая в направлении с востока на запад, шириной от 300 до 1000 км. Также встречаются арки и просто диффузные пятна.

Красная протонная арка, штат Мичиган

Мощное протонное полярное сияние в УФ-диапазоне. Фото со спутника «IMAGE»

Теперь посмотрим, как обстоит дело с полярными сияниями на других планетах.

Меркурий


Всё плохо.

Несмотря на имеющееся магнитное поле, интенсивность которого, правда, в 100 раз меньше земного, атмосфера на планете фактически отсутствует. Она настолько разрежена, что сами частицы солнечного ветра и составляют атмосферу планеты, вкупе с атомами, выбитыми с поверхности. Атомы атмосферы чаще сталкиваются с планетой, чем друг с другом.

Венера


Не так все плохо, как могло бы показаться.

Ситуация, противоположная Меркурию — густая и плотная атмосфера и отсутствие глобального магнитного поля. Но несмотря на это, слабая магнитосфера у Венеры имеется — она индуцирована самим солнечным ветром, а не планетой.

В 2000-х аппарат Venus Express обнаружил, что за Венерой тянется магнитосферный хвост, аналогичный земному. В нем тоже происходит перезамыкание силовых линий магнитного поля. — Разнонаправленные линии движущейся солнечной плазмы оказываются слишком близко друг от друга и замыкаются.

Солнечный ветер, управляемый процессом перезамыкания, совершенно беспрепятственно взаимодействует с атмосферными газами Венеры. Поэтому полярное сияние здесь не совсем полярное, вернее, совсем не полярное, и представляет собой светлые и диффузные пятна различной формы и интенсивности. Иногда они затрагивают весь планетарный диск. Особенно хорошо видны на ночной стороне планеты.

Марс


На Марсе глобального магнитного поля тоже нет, однако наблюдается остаточная локальная намагниченность коры, особенно в горной местности южного полушария.

Атмосфера у Марса тонкая и разреженная, в основном состоящая из углекислого газа. При взаимодействии с электронами солнечного ветра, которые ускоряется вдоль линий локальных магнитных полей, можно наблюдать редкие и кратковременные ультрафиолетовые электронные полярные сияния.

14 августа 2004 года инструментом SPICAM на борту орбитальной станции Mars Express в районе Киммерийской земли было зафиксировано такое явление. Общий размер излучающей области составлял около 30 км в поперечнике, и примерно 8 км в высоту.

Локальные магнитные поля Марса

А вот протонные полярные сияния, впервые зафиксированные во время солнечной бури 12-13 сентября 2017 года орбитальным аппаратом MAVEN, не в пример более мощные и глобальные. Они могут охватывать практически всю планету.

Марс окружен обширной короной из нейтрального водорода. Протоны солнечного ветра, прошедшие процесс перезарядки в короне, уже в виде нейтральных атомов проникают сквозь головную ударную волну (она задерживает только заряженные частицы) и взаимодействуют с атомами и молекулами атмосферных газов в нижней термосфере (на высотах 110-130 км), порождая ультрафиолетовое свечение.

Уровень радиации на поверхности Марса, зафиксированный во время этой солнечной бури марсоходом Curiosity, побил все ранние рекорды, превысив их показания почти вдвое.

(У Curiosity есть такой прибор — «Детектор оценки радиации» или RAD. Он собирает данные для оценки уровня радиационного фона, который будет воздействовать на участников будущих экспедиций к Марсу. Прибор установлен практически в самом «сердце» марсохода, имитируя человека, находящегося внутри космического корабля).

Так что во время солнечных бурь колонистам на Марсе лучше куда-то прятаться.

Ультрафиолетовые данные наложены на снимок Марса на ночной стороне до (слева) и во время (справа) события. Авроральное излучение кажется наиболее ярким на краю снимка планеты вдоль линии светящегося слоя атмосферы.

Газовые гиганты


Четыре планеты-гиганта Солнечной системы имеют в наличии всё для появления полярных сияний — и мощные атмосферы, и сильные магнитные поля.

Неприятной особенностью наблюдений с Земли (и вообще из внутренних областей Солнечной системы) планет-гигантов является то, что они обращены к наблюдателю освещённой Солнцем стороной. Поэтому в видимом диапазоне их полярные сияния теряются в отражённом солнечном свете.

Однако полярные сияния в других электромагнитных диапазонах можно «засечь». — УФ-излучение от богатых водородом атмосфер гигантов фиксируется космическим телескопом «Хаббл». Рентгеновский диапазон ловит опять же космический телескоп «Чандра». А инфракрасный регистрирует даже наземный «Subaru».

Система Юпитера


Нужно ли говорить, что самая большая планета Солнечной системы имеет и самые мощные полярные сияния? К тому же, в отличие от Земли, авроры Юпитера имеют постоянный характер.

Также удивительной особенностью аврор Юпитера является то, что они возникают не только из-за солнечного ветра, но и из-за потоков частиц, выбрасываемых спутниками планеты: Ио, Ганимедом и Европой (на этих спутниках тоже наблюдаются полярные сияния).

Особенно сильно сказывается присутствие Ио, поскольку этот спутник вулканически активен и у него есть своя ионосфера.

Северное полярное сияние Юпитера. Комбинированный снимок «Хаббла», видимый диапазон и ультрафиолет.

Маленькая Ио играет важную роль в формировании магнитного поля гиганта Юпитера. — Ее вулканы выбрасывают в атмосферу массу ионизированных и нейтральных серы, кислорода, хлора, атомарного натрия и калия, молекулярного диоксида серы, а также пыли хлорида натрия. Все это вещество вытягивается магнитосферой Юпитера из тонкой атмосферы Ио со скоростью 1 тонна в секунду.

При этом в зависимости от ионизации эта материя улетучивается или в разреженное нейтральное облако вокруг спутника (желтое пятно на рисунке), или в плазменный тор, окружающий весь Юпитер (красная область там же).

Схема магнитосферы Юпитера и воздействия Ио: плазменный тор (красное), нейтральное облако (жёлтое), потоковая трубка (зелёное) и линии магнитного поля (голубые)

А как Ио влияет на полярные сияния Юпитера? Оказывается, что часть ионизированного газа, который планета «ворует» у своего спутника, направляется вдоль силовых линий магнитного поля к ее полюсам (зеленое вертикальное кольцо на рисунке выше). Получается как бы трубка, соединяющая Ио и приполярные области Юпитера, по которой заряженные частицы туда закачиваются. В результате в атмосфере Юпитера образуется «отпечаток» Ио: авроральное пятно, которое следует за вращением спутника с некоторым отставанием.

Анимация, созданная из снимков космического телескопа Хаббл, весна 2005 года. Справа виден след Ио

Подобным же образом, но в гораздо меньшей степени, влияют на авроры Юпитера два других его спутника — Европа и Ганимед. Их горячие авроральные пятна образуются за счёт высокозаряженных ионов кислорода, серы и, возможно, углерода, которые активно обмениваются зарядами.

Авроральные или горячие пятна (в ультрафиолете) Ио, Ганимеда и Европы — следы магнитных силовых линий, соединяющих ионосферы спутников с ионосферой Юпитера.

Яркие пятна внутри основных колец, появляющиеся время от времени, как считается, связаны с взаимодействием магнитосферы и солнечного ветра.

Северное и южное полярные сияния Юпитера. Фото планеты и фото полярных сияний, сделанные разными инструментами телескопа «Хаббл» (видимый диапазон и ультрафиолет).

Крайне интересны рентгеновские полярные сияния Юпитера. — Во-первых, Юпитер — это единственный газовый гигант в Солнечной системе, у которого обнаружены рентгеновские полярные сияния. Во-вторых, в отличие от Земли, где полярные сияния на северном и южном полюсах являются почти зеркальным отражением друг друга, излучение на полюсах Юпитера «несинхронизировано» — южные и северные авроры ведут себя независимо друг от друга и изменяют свою интенсивность вразнобой.

К тому же, рентгеновское излучение Юпитера пульсирует. На южном полюсе — каждые 11 минут, а вот на северном сияние неустойчиво и меняет свою активность независимо и с другой периодичностью – в разные периоды времени – от 12 до 26 и даже до 40–45 минут.

Причины таких рассинхронизации и пульсации пока неясны.

Рентгеновские полярные сияния в северном и южном полушарии Юпитера. Данные с орбитальных спутников «XMM-Newton» и «Chandra X-ray»

И ещё вопрос, — как Юпитер наделяет частицы в своей магнитосфере огромными энергиями, необходимыми для создания постоянного потока рентгеновских лучей?

Есть предположение, что планета ускоряет ионы кислорода до невероятно высоких энергий, которые при столкновении с атмосферой на скорости в тысячу километров в секунду теряют все восемь электронов. Будущие наблюдения «Чандры», «XMM-Newton» и юпитерианской станции «Juno» должны раскрыть природу данного процесса.

Комбинированное фото телескопов «Хаббл» и «Chandra X-ray»

Фото + реконструкция полярного сияния в видимом диапазоне над северным полюсом Юпитера с аппарата «Juno». Орбитальная юпитерианская станция позволила наблюдать темную сторону планеты. 18 декабря 2018 год.

Инфракрасное изображение полярного сияния на Южном полюсе Юпитера с телескопа «Subaru».

Взаимодействующие с солнечным ветром газы в верхних слоях атмосферы нагреваются, как и на Земле. Однако нагрев юпитерианской атмосферы происходит в два или три раза глубже, чем на Земле, достигая нижнего уровня стратосферы.

Ну и нельзя не отметить Ганимед — крупнейший спутник в Солнечной системе и единственный, имеющий собственную магнитосферу. Она очень мала и погружена в магнитосферу Юпитера. Однако наличие у Ганимеда ещё и слабой кислородной атмосферы обуславливают и наличие ультрафиолетовых полярных сияний.

Наблюдая за аврорами Ганимеда (а они зависят от изменения магнитного поля Юпитера — при этом полярные сияния на Ганимеде как бы «покачиваются»), ученые пришли к удивительному выводу: под корой Ганимеда содержится большое количество солёной воды, и она влияет на его магнитное поле.

Присутствие солёного океана создаёт вторичное магнитное поле, которое позволяет противостоять влиянию Юпитера. Это «магнитное трение» некоторым образом подавляет раскачивание сияний. На практике качание сияний уменьшено до 2 градусов (вместо 6 градусов, которые бы наблюдались, если бы океана не существовало).

По расчётам учёных, глубина океана – 100 километров, то есть он примерно в 10 раз глубже, чем океаны Земли. Правда, океан Ганимеда похоронен под 150-170-километровым панцирем льда.

Комбинированное фото «Хаббла» в видимом и УФ-диапазонах + визуализация Ганимеда.

Система Сатурна


На Сатурне тоже имеются полярные сияния, куда ж они денутся.

Здесь «вулканически» активен Энцелад, южная полярная область которого активно извергает фонтаны водяного пара с частицами льда в окружающую спутник атмосферу. Эти выбросы достигают нескольких сотен километров и даже становятся частью кольца E, в котором вращается Энцелад.

Часть этого водяной пара ионизируется и в объеме 100 кг в секунду пополняет магнитосферу Сатурна различными гидро-, водородными, кислородными и пр. ионами и радикалами.

Однако их не хватает, чтобы раздуть магнитосферу гиганта до размеров юпитерианской. Поэтому полярные сияния на Сатурне зависят гораздо сильнее, чем на Юпитере, от интенсивности солнечного ветра. В этом они схожи с земными.

Северное полярное сияние Сатурна, снятое аппаратом «Кассини» в инфракрасном диапазоне (4 мкм, синим цветом). Лежащие внизу облака — окрашены в условный красный (5 мкм). Прямо под сияниями видно обнаруженное ранее шестиугольное облако.

Полярные сияния на Сатурне, как и на Земле, образуют замкнутые или неполные кольца вокруг магнитных полюсов.

«Полярные сияния на Сатурне могут быть чрезвычайно изменчивыми. — Сейчас вы видите фейерверк вихрей, а через некоторое время не видите ничего. В 2013 г., например, мы видели невообразимое множество сияний на обоих полюсах планеты — от устойчивых ярких колец до сверхбыстрых вспышек света, проносящихся через полюс», — обращает внимание Джонатан Николс (Jonathan D. Nichols) из Лестерского университета в Англии.

Южный полюс Сатурна и совместная работа телескопа «Хаббл» в УФ-диапазоне и аппарата «Кассини» в видимом, ИК- и радиодиапазонах.

Три изображения Сатурна, полученные с промежутками в два дня.

И Сатурн в чистом ультрафиолете от «Хаббла».

Благодаря возможности «Кассини» наблюдать объекты в видимом свете, ученые смогли выяснить цвета полярных сияний на Сатурне. В то время как, авроры на Земле имеют зеленые цвета ближе к поверхности и красные наверху, камеры зонда показали, что полярные сияния на Сатурне имеют красные цвета ближе к центру планеты и фиолетовые — в верхних слоях атмосферы.

Особенно яркое полярное сияние на Сатурне, снятое с близкого расстояния миссией «Кассини» 29 ноября 2010 года. Сияние уходит вниз от поверхности планеты (занимающей верхнюю часть изображения) на 1400 км. Штриховыми линиями обозначены параллели и меридианы, черточки в нижней части фотографии — звёзды.

Уран и Нептун


С Ураном у нас тут всё не слава богу — и лежит на боку, и ось магнитного поля не проходит через геометрический центр планеты. Она «промахивается» на треть радиуса и наклонена на целых 59° от оси вращения.

БОльшая «промашистость» — только у Нептуна. Ось его диполя сдвинута на 14 тыс. км в сторону от центра планеты (это 0,57 ее радиусов), а центр диполя смещен на 6 тыс. км в южное полушарие. Поэтому напряженность магнитного поля у южного магнитного полюса в 10 раз выше, чем у северного. Но наклон поменьше — 47°.

Несмотря на такую «кривость и промашистость» осей, магнитные поля у ледяных гигантов не такие и слабые, — у Урана почти как у Земли, у Нептуна всего раза в 2-3 поменьше. Соответственно, имеются и магнитосферы, и головные ударные волны, а вкупе с мощными атмосферами должны быть и полярные сияния.

Трудности охоты за полярными сияниями на Уране и Нептуне заключаются в том, что рассчитать «подлетное время» коронального выброса с Солнца непросто. Даже до Земли высокоэнергетические частицы летят сутки-двое-трое, и точно предсказать время не получается. Скорость выброса, конечно, известна — она обычно составляет сотые доли скорости света, то есть тысячи километров в секунду, — но на результат влияет еще и взаимодействие частиц с гравитационным и магнитным полем Солнца.

Легко подсчитать, что при скорости выброса в 3000 км/с и расстоянии до Урана почти 3 млрд. км, полярное сияние на планете произойдет приблизительно через 11 дней. Однако погрешность этих вычислений велика, а время работы на телескопе «Хаббл» расписано, так что невозможно смотреть несколько суток подряд только на Уран или Нептун.

И поскольку орбитальных миссий у ледяных гигантов не было, то в случае с Ураном первую аврору удалось зафиксировать только в 2011 году.

Авроры на Нептуне пока не удалось изловить телескопами. «Вояджер-2» наблюдал полярные сияния, в атмосфере Нептуна, — они были разбросаны по всему пространству (а не только в овальных областях вокруг полюсов). Авроры наблюдались также и на Тритоне.

Полярные сияния Урана, пойманные УФ-спектрографом «Хаббла» в 2011, 2012 и 2014 годах.

У этих планет нет лун (и вот почему) — Night Sky Nerd

Луны распространены в нашей Солнечной системе, а у больших внешних планет (особенно у Юпитера и Сатурна) их много десятков. Даже у карликовых планет, таких как Плутон, есть спутники.

Тем не менее, у двух планет их вообще нет.

Вкратце: две планеты без спутников

Венера и Меркурий — единственные планеты в нашей Солнечной системе, у которых нет спутников. Это в первую очередь потому, что они слишком малы и находятся слишком близко к Солнцу, чтобы удерживать луну, а движение Венеры слишком необычно. У других планет и карликовых планет в нашей Солнечной системе есть по крайней мере одна луна, но Марс может потерять одну через 10-50 миллионов лет.

Но как у планеты вообще появляется луна, и что именно пошло не так с этими исключениями?

Как мы видим, безлунная планета — редкость, и есть три возможных способа, которыми планета может получить луну.

Давайте посмотрим, что это за условия и почему не у всех планет есть спутники.

Почему не у всех планет есть спутники?

Существует три основных фактора, влияющих на количество спутников каждой планеты, а именно:

  • размер (масса) планеты – способность захватывать объекты.
  • Столкновение — точно так же, как образовалась наша Луна.
  • Совместное образование — образовались одновременно с планетой.

Без правильного размера , столкновений и совместного образования планета почти наверняка не захватит и не удержит луну.

Размер планеты важен, когда речь идет о лунах, поскольку их гравитационное притяжение сильно. Например, у планет, которые находятся ближе к поясам астероидов, может быть много спутников, а если они находятся слишком близко к Солнцу, шансы на то, что они будут, невелики.

Примером в данном случае являются планеты Марс и Плутон. С другой стороны, некоторые планеты меньше и ближе к Солнцу, например, Меркурий, Венера или Земля, и поскольку Солнце поглотило большую часть обломков, остатков не осталось.

В нашей Солнечной системе планеты с большим количеством спутников являются самыми большими планетами – Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун . Они могут поглощать кометы и захватывать астероиды и таким образом весь этот материал начнет конденсироваться в множество лун, которые будут вращаться вокруг каждой планеты.

Таким образом, две ближайшие к Солнцу планеты не имеют луны, а Земля имеет только одну луну.

Столкновение также отвечает за создание лун. Например, наша Земля пережила массивное столкновение с планетой размером с Марс, что привело к созданию нашей Луны.

Третий случай, когда планета может получить луну, это совместное образование.

Совместное формирование — самый простой способ, поскольку он включает в себя формирование Луны примерно в то же время, что и планета, и гравитация планеты захватывает его.

Почему у Меркурия и Венеры нет спутников

Почему Меркурий и Венера являются единственными исключениями, у которых нет лун, но у некоторых планет их много? В первую очередь из-за размера и близости планет к Солнцу, а также из-за вращения Венеры.

Чтобы лучше понять это, нам нужно вернуться к началу Солнечной системы.

Когда Солнце родилось, оно начало выпускать мощные солнечные ветры, которые уносили все более легкие материалы, такие как водород, метан и лед, в самые дальние уголки галактики.

Путем аккреции Меркурий, ближайшая к Солнцу и самая маленькая планета в нашей Солнечной системе, сформировался, накапливая более тяжелые элементы, которые противостояли солнечным ветрам.

Вероятность формирования луны была почти невозможной, учитывая, что практически не осталось материала, и даже если бы какие-то остатки создали луну, маловероятно, что Меркурий смог бы удержать на ней очень долго.

Одна из причин заключается в том, что сфера холмов этой планеты намного меньше, чем сферы холмов других планет. Кроме того, любое сильное гравитационное притяжение Солнца оторвет от него Луну. Таким образом, , даже если бы у Меркурия были спутники, Солнце забрало бы их .

Венера — это планета, которая больше всего похожа на Землю по размеру и массе, и это не самая близкая планета к Солнцу, поэтому у нее должно быть больше шансов иметь луну.

Но в динамике его вращения есть две странные вещи. Первый заключается в том, что Венера движется ретроградно : она вращается в направлении, противоположном вращению большинства других планет. Второй — это очень медленный вращатель .

Венере требуется меньше времени, чтобы совершить один оборот вокруг Солнца, чем один оборот вокруг своей оси. Другими словами, год на Венере короче суток.

Ретроградное движение в сочетании с длительным вращением делает почти невозможным для любой луны оставаться на стабильной орбите вокруг этой планеты.

Очень возможно, что у Венеры были спутники, но они медленно расползались из-за его неповоротливости, а некоторые считают, что на самом деле спутником Венеры был Меркурий. Тем не менее, это все еще обсуждается.

Итак, одна из основных причин, по которой Меркурий и Венера безлуны, заключается в их близости к Солнцу. Враждебное солнечное излучение Солнца и интенсивное гравитационное притяжение либо схватили, либо сдули любые луны.

Почему Марс теряет луну

Марс, вторая по величине планета в Солнечной системе (первой является Меркурий) и четвертая планета от Солнца, имеет две луны, названные в честь мифологических сыновей Ареса – Фобос, что означает страх, и Деймос, представляющий панику.

Но через несколько десятков миллионов лет Марс, скорее всего, потеряет Фобос, который медленно движется внутрь.

Асаф Холл был тем, кто открыл спутники Марса в 1877 году, а девяносто четыре года спустя космический корабль НАСА «Маринер-9» смог их рассмотреть гораздо лучше. Удивительной характеристикой спутника Фобоса является кратер шириной 10 километров / 6,2 мили — почти половина ширины Луны.

Фобос имеет диаметр всего 22,7 км / 14,1 миль, и это луна, которая вращается ближе всего к планете (всего 6000 км / 3728 миль над поверхностью Марса). Деймос, второй спутник Марса, еще меньше, его диаметр составляет всего 12,6 км / 7,8 миль.

Он вращается на гораздо большем расстоянии от Марса, а это значит, что Деймос совершит полный оборот вокруг Марса за 30,35 часа. По сравнению с Фобосом, он вращается вокруг планеты три раза за один день, пересекая небо всего за 4 часа или около того.

Фобос и Деймос очень похожи на земную Луну, всегда обращены к своей планете одним и тем же лицом, и оба они неровные, покрытые кратерами и покрытые пылью и рыхлыми камнями,

Они имеют размер астероида и неправильную форму потому что они недостаточно велики, чтобы стать круглыми сферами, как подавляющее большинство лун в нашей Солнечной системе (например, как наша Луна).

Однако две луны не будут вечно следовать этой круговой траектории вокруг Марса, потому что они вращаются вокруг Марса быстрее, чем вращается сама планета. Кроме того, поскольку ближайшая луна, Фобос на самом деле движется немного внутрь по спирали — это заставит луну приближаться к Марсу со скоростью 1,8 метра каждое столетие.

Следовательно, это означает, что в течение 50 миллионов лет Фобос либо столкнется с Марсом, либо превратится в кольцо из щебня вокруг него . Когда произойдет столкновение, поскольку гравитационного притяжения недостаточно, чтобы удержать отходы, пыль и обломки покинут поверхность Марса.

Тем не менее, учитывая гравитацию Красной планеты, она сможет удерживать вокруг себя кольцо обломков , примерно в том же районе, где сейчас вращается Фобос.

Предыстория: Как формируются луны в нашей Солнечной системе

Есть в основном три возможных способа формирования лун в нашей Солнечной системе. Первый — это соформирование , что означает, что луны формируются одновременно с планетой.

Примерами в этом отношении являются газовые гиганты, такие как Сатурн и Юпитер. Миллиарды лет назад облака газа и обломков образовали кольцо и начали вращаться вокруг планеты.

Через некоторое время начинается процесс, называемый аккрецией, и частицы медленно сближаются, слипаются, а затем сливаются в единое тело. И так накопление продолжается, постепенно принимая форму шара и в конечном итоге развиваясь в луну.

Вторая возможность, по которой планета может получить луну, это захват луны. Почти у каждой планеты есть область вокруг нее, способная удерживать луну и удерживать ее на стабильной орбите.

Это понятие называется сферой холма. Две луны Марса, Фобос и Деймос, по мнению многих астрономов, были объектами, захваченными Красной планетой, когда они проникли в сферу холмов из близлежащего пояса астероидов.

Последний способ, которым может быть создана луна, — это сильное столкновение , и это, вероятно, также самый неприятный способ, которым планета может получить свой естественный спутник.

На самом деле считается, что наша собственная Луна образовалась в результате такого столкновения, которое произошло несколько миллиардов лет назад. Планета размером с Марс столкнулась с Землей, в результате чего образовалась Луна.

Сколько спутников у Венеры?

Радиолокационный снимок Венеры, сделанный космическим кораблем Magellan, с некоторыми пробелами, заполненными орбитальным аппаратом Pioneer Venus. Предоставлено: НАСА/Лаборатория реактивного движения.

В Солнечной системе есть десятки и десятки лун, от безвоздушных миров, таких как земная Луна, до тех, у кого есть атмосфера (в первую очередь, Титан Сатурна). У Юпитера и Сатурна много спутников, и даже у Марса есть пара небольших астероидоподобных. Но как насчет Венеры, планеты, которую астрономы какое-то время считали близнецом Земли?

Ответ: лун нет вообще. Верно, Венера (и планета Меркурий) — единственные две планеты, вокруг которых нет ни одной естественной луны. Выяснение того, почему, является одним из вопросов, занимающих астрономов, изучающих Солнечную систему.

У астрономов есть три объяснения того, как планеты получают луну или луны. Возможно, Луна была «захвачена» планетой, когда она дрейфовала, что, по мнению некоторых ученых, произошло с Фобосом и Деймосом (около Марса). Возможно, объект врезался в планету, и фрагменты в конечном итоге соединились в луну, что является ведущей теорией того, как земная Луна образовалась вместе. Или, может быть, луны возникли в результате общей аккреции материи по мере формирования Солнечной системы, подобно тому, как собирались вместе планеты.

Принимая во внимание количество вещей, летающих вокруг Солнечной системы в начале ее истории, некоторые астрономы весьма удивлены тем, что у Венеры сегодня нет спутника. Хотя, может быть, в далеком прошлом он и был. В 2006 году исследователи из Калифорнийского технологического института Алекс Алеми и Дэвид Стивенсон выступили на собрании отдела планетарных наук Американского астрономического общества и заявили, что Венера могла быть поражена большим камнем как минимум дважды. (Вы можете прочитать аннотацию здесь.)

Международная космическая станция снята во время ее прохождения перед Луной 6 декабря 2013 года, вид из Пуэрто-Рико. Кредит: Хуан Гонсалес-Алиса.

«Скорее всего, Венера была столкнута на ранней стадии и из образовавшихся обломков образовалась луна. Спутник медленно удалялся от планеты из-за приливных взаимодействий, во многом так же, как наша Луна все еще медленно уползает от Земли», Sky and Telescope написал об исследовании.

«Однако, согласно моделям, всего через 10 миллионов лет Венера пережила еще один колоссальный удар. Второе столкновение было противоположным первому в том, что оно «обратило вращение планеты», — говорит Алеми. Новое направление вращения Венеры вызвало тело планеты, чтобы поглощать орбитальную энергию Луны через приливы, а не добавлять к орбитальной энергии Луны, как раньше. Таким образом, Луна двигалась по спирали внутрь, пока не столкнулась и не слилась с Венерой в драматическом, фатальном столкновении».

Венера, сфотографированная космическим кораблем «Пионер» в 1978 году. Некоторые экзопланеты могут постичь та же участь, что и этот выжженный мир. Авторы и права: НАСА/Лаборатория реактивного движения/Калифорнийский технологический институт.

Однако могут быть и другие объяснения, что является одной из причин, почему астрономы так заинтересованы в повторном посещении этого мира. Выяснение ответа может рассказать нам больше о формировании Солнечной системы.