Друк

[Гість]

Ласкаво просимо, Гість. Будь ласка, увійдіть або зареєструйтеся.
21 Листопада 2024, 16:11:04

1 година 1 день 1 тиждень 1 місяць Назавжди

Увійти

[Новини]

•    Новини
•      Астрономія
•      Астрозаходи
•    Життя клуба
•      Новини
•      Проекти
•      Заходи
•      Звіти про спостереження
•      Документи
•    Статті
•      Обладнання та телескопи
•      Спостереження
•      Астрофотографія
•      Астрософт
•      Астрономія в Україні
•      Астрономи шуткують
•      Інше
•     
•      Файловий архів

Наш канал

Наші сайти

Астро-сайти

Програми

Наш канал

Наші сайти

Астро-сайти

Програми

[tlgleonid]

На момент написания этого материала у Юпитера было известно 63 открытых спутника и он являлся по этому числу рекордсменом среди всех планет солнечной системы. Однако спутники эти очень различны и непохожи друг на друга. Да и обнаружены они были в различное время.
   Безусловно, самыми первыми были обнаружены четыре самые крупные спутника планеты - это Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. Их впервые увидел еще Галилей в 1610 году. Эти спутники - довольно крупные тела, вполне сравнимые по своим размерам с планетами Солнечной системы. По крайней мере, Ганимед и Каллисто больше, чем Меркурий. Самый маленький из этой четверки - ледяной спутник Европа. Его диаметр оценивается в 3122 километра. Чуть крупнее покрытая вулканами Ио - в среднем 3660 километров. Каллисто имеет диаметр, равный 4821 километр, а Ганимед - 5262 километра.
Неожиданно стройное и движение спутников. Конечно, то, что они движутся вокруг своей оси таким образом, что все время обращены одной стороной к своей планете - вполне обычное явление. Но вот стройность и согласованность периодов поразительна. Период вращения Ио вокруг Юпитера - p1=1.769137786 суток, Европа движется вокруг Юпитера почти в два раза медленнее - 1 оборот за p2=3.551181041 суток. Ганимед же вращается еще в два раза медленнее и совершает оборот за p3=7.15455296. Однако на самом деле погрешность этих соотношений - несколько процентов. Однако самое поразительное, что 1/p1+2/p3-3/p2=0 с очень высокой точностью. Долгота меридиана Юпитера, над которой находится Ио L1, долгота для Европы L2 и для Ганимеда L3 В любой момент времени связаны соотношением L1+2*L3-3*L2=180. Фактически, эти три спутника движутся с точностью атомных часов. Именно благодаря этому и была определена скорость света. Ведь свет от Юпитера в моменты противостояния до Земли проходит меньший путь, чем когда Юпитер находится в положении квадратуры. Именно по отставанию этих сверхточных часов в более далеком положении и удалось узнать, за сколько времени проходит свет разность расстояний до Юпитера.
К сожалению, движение Каллисто такой закономерности не подчиняется. Этот спутник делает один оборот за 16.6890184 суток. Тем не менее, для земного наблюдателя все четыре спутника выглядят очень похожими, поскольку обладают приблизительно одинаковой яркостью. В прочем, каждый из этих спутников оказался уникальным.
На спутнике Юпитера Ио был обнаружен интенсивный вулканизм. Например, космический аппарат "Вояджер-1" заснял фонтан извержения высотой 160 километров. Ни одно другое тело в Солнечной системе не может сравнится по интенсивности вулканизма с Ио. Одновременно может извергаться до 10 вулканов.  За период между пролетами "Вояджер-1" и  "Вояджер-2" (а это всего четыре месяца) конфигурация активных вулканов радикально изменилась. Более поздние космические миссии зафиксировали выбросы серы и диоксида серы до 300-километровой высоты. В отличие от Европы и многих других спутников планет, Ио состоит из каменистых пород и не содержит в заметных количествах льда. В отличие от многих каменистых тел, Ио не имеет на своей поверхности сколь-нибудь заметных кратеров. В прочем, и на гладкий биллиардный шар этот спутник не похож, поскольку помимо гор и вулканов на его поверхности присутствуют впадины и длинные впадины. Космические аппараты сфотографировали поверхность с пестрой цветной окраской. Это связано со свойствами расплавленной серы, которая разогревается до самых разных температур (вплоть до 2000 градусов) и, остывая, сохраняет свой цвет.
Европа же заметно отличается от Ио. Она по-видимому, большей частью состоит также из каменистых пород, но крытой толстым слоем льда, а возможно и воды, покрытой сверху коркой льда. Европа не имеет на своей поверхности ни высоких гор, ни вулканов. Отдельные неровности напоминают скорее холмы, поскольку их высота не более нескольких сотен метров. Европа отражает большую часть падающего на нее света, что связано с чистотой поверхностного льда. Есть на Европе и небольшое число кратеров, однако, они очень небольшие и самые заметные лишь немногим более пяти километров в диаметре. Зато поражает этот спутник целой сетью тонких, пересекающихся линий. Эти трещины - разломы в ледяной поверхности. Встречаются и нагромождения льда, и даже образования, похожие на хребты.
Ганимед, в отличие от Европы и Ио, имеет на своей поверхности крупные участки с большим числом самых разнообразных кратеров. Геологически, спутник вероятно схож с Землей, поскольку его кора разбита на дрейфующие куски, которые, сталкиваясь, могут порождать горные хребты и разломы. Помимо темных участков имеются и участки заметно светлее. Но и они покрыты сетью кратеров. В прочем, кратеры на Ганимеде необычные. Они неглубокие и имеют покатые стенки и плоское дно. Обращает на себя внимание на поверхности огромная темная равнина с округлыми грядами. Эта равнина получила название области Галилео. По-видимому, это очень крупный и древний ударный кратер.
   Но ни один из этих спутников по степени испещренности кратерами не может сравниться с Каллисто. Его поверхность просто испещрена кратерами. Самым крупным из них является Вальхалла, имеющий вид светлого пятна с диаметром около 600 километров и концентрического кольца вокруг него с диаметром около 3000 километров. Среди всех крупных спутников Юпитера Каллисто имеет и самую низкую плотность. По-видимому, на 60% он состоит изо льда и лишь на 40% из горных пород. Единственно общее свойство всех четырех спутников - это очень слабая и разреженная атмосфера.
Наблюдать спутники Юпитера можно в любой телескоп. По этому, любой астрономический календарь или альманах имеет схему положений спутников Юпитера в виде набора из четырех синусоид и двух прямых, которые показывают размер Юпитерианского диска.

Подякували

1 :gordon2903

[tlgleonid]

Я до сих пор вспоминаю, как я, будучи еще двенадцатилетним ребенком, увлеченно наблюдал за хороводом этих спутников. Однако, поскольку спутники вращаются вокруг своей планеты, в этой системе можно регулярно наблюдать и ряд явлений. Среди них такие явления, как прохождения спутников и их теней по диску планеты, затмения спутников планетой и взаимные затмения спутниками друг друга.

[tlgleonid]

   Для того, что бы понять суть происходящих явлений, посмотрим на чертеж. На нем изображено положение Солнца, Земли и четырех галилеевых спутников. Поскольку Юпитер вращается почти в плоскости эклиптики, как правило, спутники в своем движении проходят перед планетой и за ней. Исключение может быть лишь для Каллисто, да и то в те периоды, когда наклон Юпитера оказывается больше 2.2 градусов. Это происходило в 2006 году, и вновь случится в 2012 и 2018 годах.
   Когда спутник оказывается в положении (1), тень спутника от Солнца начинает появляться на поверхности Юпитера, хотя сам спутник находится еще в некотором удалении от него. Обычно тень от спутника довольно темная и при достаточном увеличении видна даже в небольшой телескоп. Как правило, маленькую черную точку уже видно при увеличении в 100х. Однако проще всего ее наблюдать все-таки в инструменты с размером объектива в 120-150мм и более.

[tlgleonid]

В положении (2) спутник начинает находить на диск Юпитера. Поскольку отражательная способность Европы выше, чем у Юпитера, некоторое время видно, как спутник движется по краю поверхности своей планеты. Однако с каждой минутой за ним следить все сложнее и сложнее. Обычно в областях близ центра диска за спутником следить уже не получается. Примерно так же сложно наблюдать и Ио. Ганимед и Каллисто, наоборот имеют более низкую отражательную способность по сравнению с Юпитером и кажутся темными пятнами на его поверхности. Иногда эти два спутника производят впечатление теней от спутников.
В положении (3) тень спутника сходит с поверхности планеты, а в положении (4) на диск планеты перестает проектироваться и сам спутник.
Такая последовательность явлений характерна для утреннего периода видимости, когда Земля находится далеко от линии, соединяющей Солнце и Юпитер. Чем ближе к моменту противостояния, тем время между событиями (1) и (2) меньше. В периоды вечерней видимости, уже после противостояния последовательность событий будет иной: сначала спутник вступит на диск Юпитера, и лишь спустя некоторое время на диске планеты появится его тень. Потом произойдет сход спутника и лишь затем - сход тени. Однако для Ганимеда и Каллисто в моменты, далекие от противостояний может произойти еще один сценарий. Сначала пройдет по диску Юпитера тень, и лишь после схода тени вступит на диск планеты спутник (для утренней видимости) или сначала пройдет по диску спутник, а лишь потом - его тень.
   Посмотрим снова на схему. Спутник в своем движении дошел до точки (5). В этом месте начинается тень от огромного диска Юпитера и спутник довольно быстро перестанет быть видимым, поскольку окажется неосвещенным Солнцем. Лишь спустя определенное время он зайдет для земного наблюдателя за диск планеты в точке (6). Точка (7) - выход спутника из тени с Земли оказывается не видна. В точке ( из-за края диска Юпитера спутник появится полностью освещенным. Это сценарий развития события до противостояния. После противостояния мы можем наблюдать, как спутник сначала полностью освещенный спрячется за диск Юпитера, а момент его входа в тень с Земли будет невидим. Зато выход спутника из-за Юпитера мы не увидим, поскольку тот будет еще в тени и лишь спустя какое-то время он выйдет из нее.
   Для Ганимеда и Каллисто возможна ситуация, когда прохождения за диском Юпитера и прохождения через тень разнесены во времени. Во время утренней видимости спутник сначала может войти в тень Юпитера и выйти из нее, а потом уже зайти за диск планеты и выйти из него. Во время вечерней видимости Юпитера спутник сначала пройдет за диском Юпитера, и лишь после выхода из него войдет в тень планеты.
   Поскольку первые три спутника двигаются полностью синхронно, они никогда не могут одновременно находиться в каком-либо явлении. Например, если Европа и Ганимед будут проходить по диску Юпитера, то Ио в это время окажется за диском Юпитера с противоположной стороны.
   Существует множество программ, которые позволяют рассчитывать моменты явлений в системе спутников Юпитера. Например, это позволит сделать бесплатная программа "Астрономический календарь" Кузнецова А.В. из Нижнего Тагила. Наблюдать такие явления действительно интересно. Но вот научной ценности они практически не имеют, поскольку движение этих спутников изучено с очень высокой точностью.
   Очень интересны и взаимные затмения спутников между собой. Поскольку спутники достаточно малы, то такие явления могут происходить в те периоды, когда Юпитер пересекает узлы своей орбиты. В среднем, это происходит каждые 5.93 года. Обычно, такие покрытия происходят целыми сериями на протяжении около полугода. Такая серия наблюдалась в 2003 году и вновь начинается в средине 2009 года. В дальнейшем такие серии можно ожидать в 2015, 2021, 2027 и 2033 годах.

[tlgleonid]

Снова обратимся к чертежу. На нем изображены спутники в такие моменты. Каждый спутник отбрасывает в противоположную от Солнца сторону тень. Однако, поскольку Солнце не точка, то реально эта тень имеет вид конуса, который постепенно сходится и на расстоянии в несколько миллионов километров от спутника. На еще большем расстоянии спутник уже не сможет закрыть Солнце. Однако помимо тени есть еще и область полутени, область точек, в которых спутник будет закрывать Солнце лишь частично.
   Взаимные затмения можно разделить условно на два вида. Первый тип затмений - это классические затмения, когда один спутник входит в область тени или полутени другого спутника. Примером таких затмений может служить вхождение спутника (2) в тень спутника (1) или спутник (3) входит в тень спутника (2). В первом случае область тени значительна, а полутень очень мала. Во втором случае область тени невелика, а область полутени значительна. Этот случай отображен на рисунке, изображающей ход затмения.

[tlgleonid]

В данном случае, затмение можно разделить на ряд стадий. Начинается затмение, когда спутник входит в область полутени другого спутника - это так называемое полутеневое затмение. Через какое-то время на диск спутника начинает наползать тень от другого спутника и начинается так называемое теневое затмение. В нашем примере на диске присутствуют сразу три области: полностью освещенная, область полутени и область тени.
Однако в других случаях диск спутника может полностью войти в полутень, но еще и не войти в тень. Затмение, когда спутник в область полутени входит лишь частично, называется частным полутеневым затмением, а если (как в нашем случае) входит в область полутени полностью - полным полутеневым. Области тени может не быть вообще, например, при вхождении Каллисто в полутень Ио. Очень редко область тени превышает размер спутника и может произойти полное затмение спутника.
   Продолжительность таких затмений может составлять от нескольких секунд, когда спутник лишь касается области полутени до нескольких часов при определенных условиях. В большинстве случаев продолжительность всего явления составляет от 3 до 8 минут.   
   Понятно, что увидеть область тени и полутени можно только при хорошей атмосфере в довольно крупные инструменты. Ведь размеры дисков спутников порядка двух угловых секунд. Но если Вы счастливый обладатель 200-300 мм инструмента, при хороших атмосферных условиях Вы сможете заметить, как тень перемещается по диску спутника. Однако затмения интересно наблюдать и в малые инструменты. В такие инструменты можно наблюдать изменение яркости спутника. При полутеневых затмениях яркость спутника падает от 0.1m до 1m. В последнем случае уже легко заметить, как спутник постепенно тускнеет. При теневых затмениях падение яркости может быть еще большим и составлять от 1m до полного исчезновения спутника.
   Второй тип явлений - покрытия спутников. В этом случае один спутник частично или полностью покрывает другой. Примером может служить на схеме покрытие спутника (4) спутником (1). Для таких явлений различают четыре контакта. Первый контакт - это когда диски спутников соприкоснулись, второй контакт - один из спутников полностью спрятался за другим спутником, третий контакт - появление одного спутника из-за другого и четвертый контакт - первый спутник полностью вышел из-за другого.

[tlgleonid]

Очень часто покрываемый спутник не полностью покрывается и по этому присутствуют только моменты первого и четвертого контактов. При таких явлениях падение яркости составляет не более 0.8m. Однако визуально можно попытаться в инструменты с объективом от 150мм увидеть ход затмения.
   При определенном стечении обстоятельств возможно и совмещение явления покрытия и затмения. В этом случае можно наблюдать сложный ход явления.
   Для расчета моментов затмений и покрытий существует бесплатная программа WinOccult. Однако изучение этой программы требует уже отдельного разговора.
   Как уже говорилось, угловые размеры спутников Юпитера вполне достаточны, что бы в любительские инструменты можно было увидеть крошечные диски. Так диаметр диска Ио достигает 1.3 угловые секунды. Европа имеет диаметр чуть больше угловой секунды, диаметр диска Ганимеда достигает 1.8 угловых секунд, а Каллисто 1.7 угловых секунд. По этому обладатели достаточно крупных любительских телескопов вполне могут надеяться при хорошей атмосфере рассмотреть на этих крошечных дисках крупные детали. О каких-то пятнах на дисках спутников упоминали Уильям Гершель и Шретер, однако определить по ним периоды вращения спутников вокруг оси или составить карту в те годы было нереально. Лишь в 1849 году англичанин Доуэс начал систематические наблюдения спутников и заметил полярную шапку на Ганимеде. Позже обнаруживали определенные неясные детали Барнард и Лоуэлл, Антониади, и чуть позже Бреннер. А в 1951 году Дж. Рис сделал попытку составить карту Ганимеда. Через несколько лет появились карты и других спутников, сделанные Лио.
   Что бы увидеть хоть какие-нибудь детали, нужно использовать инструмент с диаметром объектива от 250мм и увеличения от 500х до 900х. Например, 300мм инструмент позволит увидеть на диске Ганимеда примерно столько же, как и маленький 50мм телескопчик на диске Марса.
   Вот пример зарисовок, сделанных американскими любителями, поверхности Ганимеда.

[tlgleonid]

   Рассмотрим, какие же все-таки детали можно заметить на спутниках Юпитера. На Ио можно увидеть темные полярные шапки и протяженные светлые участки, разделенные узкими параллельными темными полосами. На Европе наблюдатели замечают светлые полярные шапки и широкий темноватый пояс в экваториальных районах. Есть сообщение о трех темных экваториальных пятнах. Больше всего деталей отмечается на Ганимеде. Среди них две светлые полярные шапки и два темных и параллельных экватору пояса с темными пятнами на каждом из них. Самое темное пятно находится в близкой к северной полярной шапке. Каллисто имеет белую южную полярную шапку и небольшое светлое пятно около северного полюса, а в экваториальной области наблюдается сплошной темный пояс.
   Если не удается увидеть детали на поверхности - не беда. Можно попробовать оценить цвет спутников. Многие наблюдатели отмечали, что Ио имеет желтоватый оттенок, а Европа кажется белоснежно белой, Ганимед также имеет какую-то желтоватую окраску, а Каллисто кажется тускловатым с бледно-каштановым оттенком.
   Может возникнуть недоумение, почему среди более чем шестидесяти спутников, мы уделяем такое внимание только четырем из них. Причина в том, что остальные спутники намного более слабые и трудные для обнаружения. Не удивительно, что после Галилея более 280 лет никому не удавалось найти новых спутников. Только 9 сентября 1892 года Барнард проводя наблюдения в 90-сантиметровый рефрактор Ликской обсерватории (крупнейший в то время!), заметил очень близко к самой поверхности Юпитера крошечное и слабое пятнышко. Наблюдения на протяжении двух ночей подтвердили, что это еще один (пятый) спутник Юпитера. Не смотря на то, что он довольно яркий (его блеск составляет порядка 13.6m), наблюдать его в меньшие телескопы практически нереально, поскольку спутник теряется в лучах яркого Юпитера. Расстояние от Юпитера до Амальтеи составляет около 182 тысяч километров. К слову сказать, этот спутник оказался последним, открытым визуально. В дальнейшем новые спутники находили уже при помощи фотографии.
   Имя новому спутнику дал Камилл Фламмарон - известнейший французский популяризатор астрономии. Он предложил дать спутнику имя нимфы, вскормившей Зевса (греческий аналог Юпитера) - Амальтеи. Размеры Амальтеи    265 на 128 километров, то есть это очень вытянутое тело. Однако Амальтея, как и галилеевы спутники, вращается в экваториальной плоскости Юпитера и всегда повернута к планете одной стороной.
   Шестой спутник Юпитера был обнаружен на той же Ликской обсерватории в 90мм рефлектор. Перрайн открыл его на фотографии 3 ноября 1904 года. Не смотря на то, что это спутник по сравнению с Амальтеей меньше (170километров в диаметре) и слабее (блеск порядка 14.6m), его визуально увидеть достаточно легко в инструменты с объективом от 350мм. Главная трудность - нужно иметь подробную карту этого региона, поскольку спутник ничем не отличим от других слабых звезд. А расстояние от Юпитера до спутника может достигать одного градуса.  Да и движение его довольно медленное, поскольку на один оборот вокруг Юпитера спутник затрачивает 250 суток. Свое имя - Гималия - спутник получил только в 1977 году, когда получили имена и другие, позднее открытые спутники.
   Седьмой спутник - Элара имеет блеск 16.6m и ее уже фактически можно найти с любительскими средствами только на ПЗС снимках. Открыл его 2 января 1905 года тот же Перрайн. Орбиты обоих спутников оказались наклонены по отношению к экватору планеты на 30 градусов, что оказалось типичным для всех спутников за орбитой Каллисто.
   27 января 1908 года был открыт восьмой спутник, названный в честь жены критского царя Миноса Пасифе. Размер этой луны оказался всего 60 километров, а блеск составляет 17 зв. величину. Движется этот спутник вокруг Юпитера в обратном направлении на расстоянии в 23 миллиона километров, совершая один оборот вокруг планеты за 2 с небольшим года. Позже была выявлена целая группа мелких спутников с подобными параметрами, которые вошли в так называемую группу Пасифе. В жизни Пасифе был еще один период, когда этот спутник попросту потеряли в 1923 году и вновь найти его удалось только в 1930 году.
   Второй спутник из группы Пасифе открыл Никольсон 21 июля 1914 года, причем на том же инструменте, где Барнард обнаружил Амальтею. Этот спутник в два раза меньше Пасифе и немного слабее 18 зв. величины. Сначала он носил название Гадес, но в 1975 году его переименовали в Синопе.
   Десятый спутник - Лизитея - движется между Гималией и Эларой. Его открыл тот же Никольсон, но уже в 1938 году, как объект 18.2m. Имя свое спутник получил в честь древнегреческой дочки Океана. Диаметр этого спутника лишь 35 километров. А еще через несколько дней Никольсон обнаружил спутник Карме. Блеск этого путника имеет также около 18m, а диаметр 46 километров. Орбита спутника близка к орбите Пасифе. В 1951 году Никольсон вновь нашел спутник, крошечный объект с диаметром 28 километров, названный позднее Ананке. Блеск Ананке не ярче 18.5m.
   Следующий спутник Юпитера был открыт только в 1974 году с помощью 120-сантиметрового телескопа. Сделал это американский астроном Ковал. Диаметр спутника всего 10 километров, а орбита его близка к орбите Гималии.
   Следующий спутник был уже обнаружен на фотоснимках Вояджера-1 и Вояджера-2. Это оказалось сравнительно крупное небесное тело с диаметром около сотни километров,  однако из-за яркого света Юпитера оно не видно с Земли и который позднее был назван Фивой. Один оборот спутник делает за 16 часов 11 минут. Чуть позже на тех же снимках были обнаружены Адрастея и Метида, которые делают один оборот всего за 7 с небольшим часов. Это рекордное значение для Солнечной системы. Фактически эти два спутника вращаются быстрее, чем облака на Юпитере. Метида, Адрастея, Амальтея и Фива входят в так называемую группу Амальтеи. Размеры Метиды около 40 километров, а Адрастея в двое меньше.
   Но вот наступила современная эпоха ПЗС, компьютерной обработки и крупных инструментов. В 1999 году был обнаружен объект 20-й звездной величины группой Скотти. Спутник с размерами около 9 километров был назван Каллирое. А в 2000-м Фемисто, Мегаклите, Тайгете, Халдене, Гарпалике, Калике, Иокасте, Эриноме, Исоное, Праксидике были обнаружены группой Шеппарда. В 2001 году эта же группа обнаружила еще 11 спутников, а на протяжении 2002-2003 годов эта же группа выловила еще 24 спутника. Так блыа открыта Юпитерианская семья, в которой лишь немногие члены доступны любителям.

[S.Fire]

Леня, исчерпывающе!
Могу только добавить пару ссылок на последние успехи австралийских фотографов, демонстрирующие явления в системе спутников Юпитера. Уже можно их наблюдать и фотографировать.

http://www.mikesalway.com.au/download/18
http://www.cloudynights.com/ubbthreads/attachments/3095320-Europa-Ganymede-anim.gif

[Андрій1939]

хтось мав досвід спостереження дисків суутників Юпітера в DOB10?

[SP]

http://www.astroclub.kiev.ua/forum/index.php?topic=1565.msg635484#msg635484