IO (SATELIT): ZNAČILNOSTI, SESTAVA, ORBITA, GIBANJE, ZGRADBA - ARTE - 2026

Io je del štirih Galilejevih satelitov (Io, Europa, Ganymede, Callisto), tako imenovanih, ker jih je leta 1610 odkril Galileo Galilei z rudimentarnim teleskopom, ki ga je sam zgradil.

Je tretji največji od galilejskih satelitov in od preostalih 75 Jupitrovih satelitov. V vrstnem redu orbitalnega polmera je peti satelit in prvi Galilej. Ime izvira iz grške mitologije, v katero je bil Io eden izmed številnih deklic, v katere se je zaljubil bog Zeus, ki so ga v rimski mitologiji imenovali tudi Jupiter.

Slika 1. Io je del štirih satelitov, ki jih je odkril Galileo Galilei leta 1610, od štirih pa je najbližji planetu. (wikimedia commons).

Io je tretjina premera Zemlje in približno velikost našega satelita Lune. V primerjavi z drugimi sateliti v osončju je Io na lestvici na petem mestu, pred Luno.

Površje Io ima gorske verige, ki izstopajo iz prostranih nižin. Ni opaziti udarnih kraterjev, kar kaže na to, da so bili izbrisani s svojo veliko geološko in vulkansko dejavnostjo, ki velja za največjo od vseh v osončju. Njeni vulkani proizvajajo oblake žveplove spojine, ki se dvigajo 500 km nad njeno površino.

Na njeni površini je več sto gora, nekaj višje od Mount Everest, ki so nastale zaradi intenzivnega vulkanizma satelita.

Odkritje Ija leta 1610 in drugih galilejskih satelitov je spremenilo perspektivo našega položaja v vesolju, saj smo takrat mislili, da smo središče vsega.

Z odkrivanjem "drugih svetov", kot je Galileo imenoval satelite, ki se vrtijo okoli Jupitra, je ideja, ki jo je predlagal Kopernik, da se je naš planet vrtel okoli Sonca, postala bolj izvedljiva in občutljiva.

Po zaslugi Io je prvi dan meritve hitrosti svetlobe dal danski astronom Ole Christensen Rømer leta 1676. Spoznal je, da je Jupiterjev mrk Io zatemnil 22 minut krajše, ko je bila Zemlja bližje Jupiterju kot ko je bila na najbolj oddaljeni točki.

To je bil čas, ki je potreboval svetlobo za potovanje orbitalnega premera Zemlje, od tam pa je Rømer za svetlobno hitrost ocenil 225.000 km / s, kar je 25% manj od trenutno sprejete vrednosti.

Splošne značilnosti Io

Ko se je misija Voyager približala sistemu Jovian, je na Iu našla osem izbruhov vulkanov, misija Galileo pa se kljub temu, da se ni mogla preveč približati satelitu, ustvarila posnetke vulkanov z odlično ločljivostjo. Nič manj kot 100 izbruhanih vulkanov je odkrilo to sondo.

Slika 2. Površina Io, ki prikazuje obsežne ravnice in obilne vulkane, v pravih barvah, ki jih je fotografirala sonda Galileo. Vir: NASA.

Glavne fizične lastnosti Io so:

-Ja premer je 3.643,2 km.

-Masa: 8,94 x 10 ²² kg.

-Srednja gostota 3,55 g / cm ³ .

-Plažna temperatura: (ºC): -143 do -168

-Pospešek gravitacije na njegovi površini je 1,81 m / s ² ali 0,185g.

-Riova vrtenja: 1d 18h ​​27,6m

-Prevodno obdobje: 1d 18h ​​27,6m

-Atmosfera, sestavljena iz 100% žveplovega dioksida (SO2).

Povzetek glavnih značilnosti Io

Sestava

Najpomembnejša značilnost Io je njegova rumena barva, ki nastane zaradi žvepla, ki se odlaga na v bistvu vulkanske površine. Zato so udarci zaradi meteoritov, ki jih privlači velikanski Jupiter, pogosti, hitro izbrisani.

Šteje se, da je bazalt v satelitu kot vedno obarvan z žveplom.

V plašču je veliko staljenih silikatov (za podrobnosti o notranji zgradbi glejte spodaj), medtem ko je skorja sestavljena iz zamrznjenega žvepla in žveplovega dioksida.

Io je najgostejši satelit v osončju (3,53 g / cc) in je primerljiv s skalnimi planeti. Silikatna kamnina plašča obdaja jedro staljenega železovega sulfida.

Nazadnje atmosfero Io sestavlja skoraj 100% žveplov dioksid.

Atmosfera

Spektralne analize razkrivajo tanko atmosfero žveplovega dioksida. Čeprav na stotine aktivnih vulkanov spusti tono plinov na sekundo, jih satelit zaradi nizke gravitacije ne more zadržati in tudi hitrost izhoda satelita ni velika.

Poleg tega so ionizirani atomi, ki zapustijo Iovo bližino, ujeti z Jupitrovim magnetnim poljem in na svoji orbiti tvorijo nekakšen krof. Prav ti žveplovi ioni dajejo drobnemu in bližnjem satelitu Amalthea, katerega orbita je pod Io, rdečkasto barvo.

Tlak tanke in tanke atmosfere je zelo nizek, njegova temperatura pa je pod -140 ° C.

Površina Io je zaradi nizkih temperatur, strupene atmosfere in ogromnega sevanja neprijazna do človeka, saj je satelit znotraj Jupitrovega sevalnega pasu.

Atmosfera Io bledi in se vname

Zaradi orbitalnega gibanja Io prihaja čas, ko satelit preneha sprejemati svetlobo Sonca, saj jo Jupiter zatemni. To obdobje traja 2 uri in po pričakovanjih temperatura pade.

Ko se Io sooči s Soncem, je njegova temperatura -143 ° C, ko pa ga velikanski Jupiter zatemni, lahko njegova temperatura pade na -168 ° C.

Med mrkom se tanka atmosfera satelita kondenzira na površini in tvori led žveplov dioksid in popolnoma izgine.

Potem, ko mrk preneha in temperatura začne naraščati, kondenzirani žveplov dioksid izhlapi in Io tanka atmosfera se vrne. Takšen zaključek je leta 2016 dosegla NASA-ina ekipa.

Tako atmosfera Io ne tvori plinov iz vulkanov, temveč sublimacija ledu na njegovi površini.

Prevajalsko gibanje

Io se v 1,7 zemeljskih dneh popolno vrti okoli Jupitra in vsak obrat satelita zatemni njegov gostiteljski planet za obdobje 2 ur.

Zaradi ogromne sile plimovanja mora biti orbita Io krožna, vendar to ni posledica interakcije z drugimi galilejskimi lunami, s katerimi so v orbitalni resonanci.

Ko Io dopolni 4, Europa dopolni 2 in Ganymede 1. Radoveden pojav lahko zasledimo v naslednji animaciji:

Slika 3. Orbitalna resonanca Io in njegovih sestrskih satelitov: Ganymede in Europa. Vir: Wikimedia Commons.

Ta interakcija povzroči, da ima orbita satelita določeno ekscentričnost, izračunano na 0,0041.

Najmanjši orbitalni polmer (periastrum ali perihelion) Io je 420.000 km, največji orbitalni polmer (apoaster ali afelij) pa 423.400 km, kar daje povprečni orbitalni polmer 421.600 km.

Orbitalna ravnina je nagnjena glede na Zemljino orbitalno ravnino za 0,040 °.

Io velja za najbližji satelit Jupiterju, v resnici pa so pod njegovo orbito še štirje sateliti, čeprav izredno majhni.

V bistvu je Io 23-krat večji od največjih teh majhnih satelitov, ki so verjetno meteoriti ujeti v Jupitrovi gravitaciji.

Imena drobnih lun glede na bližino planeta gostitelja so: Metis, Adrastea, Amalthea in Theba.

Po Ioovi orbiti je naslednji satelit galilejski: Europa.

Kljub temu, da je zelo blizu Io, je Evropa povsem drugačna po sestavi in ​​strukturi. Verjame se, da je tako, ker majhna razlika v orbitalnem polmeru (249 tisoč km) znatno zmanjša energijo plimovanja na Evropi.

Orbita Io in magnetosfera Jupitra

Vulkani na Io pihajo ionizirane atome žvepla v vesolje, ki jih Jupitrovo magnetno polje ujame in tvori krof plazemskega prevodnika, ki ustreza satelitski orbiti.

Jupitrovo magnetno polje nosi ionizirano gradivo iz Ioove tanke atmosfere.

Pojav ustvari tok 3 milijone amperov, ki okrepi Jupitrovo že tako močno magnetno polje, da bi več kot podvojilo vrednost, ki bi jo imel, če ne bi bilo Io.

Vrtljivo gibanje

Obdobje vrtenja okoli lastne osi sovpada z orbitalnim obdobjem satelita, ki ga povzroči plimna sila, ki jo Jupiter izvaja na Io, njegova vrednost je 1 dan, 18 ur in 27,6 sekunde.

Naklon vrtenja osi je zanemarljiv.

Notranja struktura

Ker je njegova povprečna gostota 3,5 g / cm ^3, se sklene, da je notranja struktura satelita kamnita. Spektralna analiza Io ne razkrije prisotnosti vode, zato obstoj ledu ni verjeten.

Po izračunih na podlagi zbranih podatkov naj bi satelit imel majhno jedro železa ali železa, pomešanega z žveplom.

Sledi globok in delno staljen skalnat plašč ter tanka, kamnita skorja.

Na površini so barve slabo izdelane pice: rdeča, bledo rumena, rjava in oranžna.

Prvotno naj bi bila skorja žvepla, vendar infrardeče meritve razkrivajo, da vulkani izbruhnejo lavo pri 1500 ° C, kar kaže na to, da ni sestavljena le iz žvepla (ki vre pri 550 ° C), ampak tudi staljena kamnina.

Drugi dokaz prisotnosti kamnine je obstoj nekaterih gora z višinami, ki podvajajo Mount Everest. Samo žveplo ne bi imelo moči razložiti teh tvorb.

Notranja struktura Io po teoretičnih modelih je povzeta na naslednji sliki:

Slika 4. Struktura Io. Vir: Wikimedia Commons.

Geologija Io

Geološka aktivnost planeta ali satelita poganja toplota njegove notranjosti. In najboljši primer je Io, najbolj notranji Jupitrov največji satelit.

Ogromna masa njenega gostiteljskega planeta je odlična privlačnost za meteorite, kot se je spomnil Shoemaker-Levy 9 leta 1994, vendar Io ne kaže udarnih kraterjev in razlog je v tem, da jih intenzivna vulkanska aktivnost izbriše.

Io ima več kot 150 aktivnih vulkanov, ki spijo dovolj pepela, da bi zakopali udarne kraterje. Vulkanizem Io je veliko bolj intenziven kot na Zemlji in je največji v celotnem osončju.

Povečanje izbruhov vulkanov Io je žveplo, raztopljeno v magmi, ki ob sprostitvi tlaka poganja magmo, ki meče pepel in plin do 500 m višine.

Pepel se vrne na površino satelita in ustvari plasti naplavin okoli vulkanov.

Na zamrznjenem žveplovem dioksidu na površini Io opazimo belkaste površine. V razpokah prelomov teče staljena lava in eksplodira navzgor.

Slika 5. Zaporedje sonde New Horizons, ki prikazuje vulkan, ki izbruhne na površini Io. Vir: NASA.

Od kod izvira Io energija?

Ker je Io nekoliko večji od Lune, ki je hladna in je geološko mrtva, se sprašujemo, od kod prihaja energija tega malega satelita Jovian.

Ne more biti preostala toplota tvorbe, ker Io ni dovolj velik, da bi ga zadržal. Prav tako ne gre za radioaktivno razpadanje njegove notranjosti, saj v resnici energija, ki jo razpršijo vulkani, zlahka potroji sevalno toploto, ki jo oddaja telo takšnih velikosti.

Ioov vir energije je sila plimovanja, zaradi Jupitrove ogromne gravitacije in zaradi njene bližine.

Ta sila je tako velika, da se površina satelita dvigne in pade 100 m. Trenje med skalami je tisto, kar ustvarja to ogromno toplote, zagotovo veliko večjo od sile zemeljskih plimovanj, ki trdno površino celin komaj premaknejo za nekaj centimetrov.

Ogromno trenje, ki ga povzroči ogromna sila plimovanja na Io, povzroči dovolj toplote, da se globoke plasti stopijo. Žveplov dioksid upari in ustvari dovolj pritiska, da se magma, ki jo vbrizgajo vulkani, ohladi in pokrije površino.

Učinek plimovanja se zmanjšuje s kocko razdalje do središča privlačnosti, zato je ta učinek manj pomemben v satelitih dlje od Jupitra, kjer geologijo prevladujejo udarci meteorita.

Reference

1. 20 minut. (2016) Opazovanje mrka v Io razkriva njegove skrivnosti. Pridobljeno: 20minutos.es
2. Kutner, M. (2010) Astronomija: Fizična perspektiva. Cambridge University Press.
3. Semena in Backman. (2011) .Solarni sistem. Cengage Learning.
4. Wikipedija. Io (satelit). Pridobljeno: es. wikipedia.com
5. Wikipedija. Sateliti Jupiter. Pridobljeno: es. wikipedia.com
6. Wikipedija. Galilejski satelit. Pridobljeno: wikipedia.com