Спутники Юпитера и Сатурна

Обе планеты-гиганты имеют обширные семейства спутников. У Юпитера известно 14 «сопровождающих», у Сатурна-15. Их можно разделить на две категории: не все они крупные, но четыре из, них-юпитерианские спутники Ио, Ганимед, Каллисто и спутник Сатурна Титан-больше, чем наша Луна.

Спутники Юпитера. Четыре ярких спутника Юпитера-Ио, Европа, Ганимед и Каллисто-были открыты Галилеем зимой 1609-1610 года с помощью одного из его первых телескопов. Все они были бы видны невооруженным глазом, если бы не тонули в блеске Юпитера. Почти в то же самое время их наблюдал С. Мариус. Между Мариусом и Галилеем возник спор о приоритете. Может быть, именно поэтому их названия, данные Мариусом, не были общеупотребимыми до самого последнего времени.

В любой телескоп можно увидеть «галилеевы» спутники. Поскольку их орбиты лежат в плоскости экватора Юпитера, они стремятся выстраиваться в одну линию. Их перемещения нетрудно наблюдать. Спутник может пересекать диск Юпитера, может проходить за планетой и «покрываться» ею либо может быть закрыт тенью Юпитера. Прохождения тени от спутников по диску Юпитера хорошо видны в телескоп. Все «галилеевы» спутники достаточно велики, и в большие телескопы можно даже заметить детали на их поверхностях. Ио и Ганимед были сфотографированы космическими аппаратами «Пионер» в 1973 и 1974 гг.

Ганимед-самый большой и самый яркий из «галилеевых» спутников; его диаметр около 5000 км. По последним измерениям он больше планеты Меркурий. Каллисто почти такой же по размерам, но значительно менее массивен, так как его плотность ниже. Ио и Европа больше похожи на Луну по размерам и плотности; «Пионер-10» обнаружил у Ио разреженную атмосферу и ионосферу, которые воздействуют на радиоизлучение Юпитера, так как спутник движется на периферии магнитосферы Юпитера.

Остальные спутники много меньше. Спутник Амальтея, открытый Э. Барнардом в 1892 г., самый близкий к планете, и его орбита лежит внутри орбиты Ио; его среднее расстояние от центра Юпитера всего лишь 181000 км и период обращения 11 ч 57 мин. Диаметр спутника порядка 200 км, так что он невидим в небольшой телескоп. Все другие небольшие астероидоподобные спутники находятся дальше Каллисто; четыре из них движутся вокруг Юпитера в обратном направлении. Это как будто бы подтверждает гипотезу, что они были захвачены Юпитером из зоны малых планет. Более того, они находятся столь далеко от Юпитера-на расстоянии более 24 млн. км,- что испытывают сильное возмущающее воздействие со стороны Солнца, и их орбиты далеки от круговых.

Спутники Юпитера делятся на несколько четко различимых групп. К первой группе (А) относится спутник Амальтея (I), составляющий, по- видимому, свой особый класс. Его диаметр около 200 км, так что по размерам он скорее близок к астероидам. Затем идут четыре «галилеевых» спутника-Ио (II), Европа (III), Ганимед (IV) и Каллисто (V)- со средними расстояниями от Юпитера от 422000 до 1 880000 км (у Каллисто). Следующая группа (Б) состоит из трех спутников (VI, X, VII) плюс открытые XIII и XIV; в третью группу (В) входя і четыре спутника с обратным движением (XII, XI, VIII, IX)

На схеме четыре «галилеевых» спутника - Европа (А), Ио (Б), Ганимед (В) и Каллисто (Г)- сравниваются по размерам с Луной. Европа (ее диаметр 3100 км) меньше, но Ио несколько больше, чем Луна. Ганимед и Каллисто скорее сравнимы с Меркурием: диаметр Ганимеда-5000 км, а Меркурия-4880 км

Детали поверхностей «галилеевых» спутников можно рассмотреть в очень большие телескопы. Ио (А)-более оранжевая по цвету-имеет яркие экваториальные районы и более темные полюса. Это подтвердили аппараты «Пионер». Европа (Б) имеет светлую поверхность. Ее экваториальные районы более темные, а полюса более светлые. Возможно, что поверхность Европы покрыта льдом. Ганимед (В)- самый легкий для изучения из «галилеевых» спутников; он был сфотографирован «Пионерами». На его карте видны светлые и темные области, сравнимые с лунными морями. Каллисто (Г) имеет относительно низкую отражательную способность, и его детали не так легко выявить. Этот рисунок, как и все другие, был сделан Дольфюсом на основе наблюдений в 61-см рефрактор на обсерватории Пик дю Миди

Титан - уникальный спутник. Семейство спутников Сатурна значительно отличается от юпитерианского. В нем только один спутник имеет размеры планеты (Титан) и только один определенно относится к астероидам (Феба); остальные-промежуточного типа. Титан был открыт Христианом Гюйгенсом в 1655 г. Его легко увидеть в небольшой телескоп. Он движется вокруг Сатурна на расстоянии 1220000 км по круговой орбите, наклоненной на 0,5° к плоскости колец; период обращения - 15 суток 22,5 ч. Диаметр Титана определен в 5120 км. Титан больше Луны и планеты Меркурий.

Титан уникален тем, что это единственный спутник, имеющий существенную атмосферу. Основная составляющая-по-видимому, азот; давление на поверхности около 100 мбар, что в 10 раз больше, чем на поверхности Марса. Эта атмосфера, однако, должна непрерывно возобновляться, поскольку молекулы газа улетучиваются с его поверхности тоже непрерывно, хотя и с относительно небольшой скоростью - вследствие низкой температуры поверхности. Эти молекулы не могут выйти из-под влияния притяжения самого Сатурна и остаются на той же орбите, что и Титан; поэтому Титан захватывает их снова и общая плотность атмосферы остается почти постоянной. В атмосфере Титана могут быть облака, и поэтому детали его поверхности трудно рассмотреть.

Орбиты спутников Сатурна (показанные здесь в одном масштабе) подвержены изменениям. Орбиты от Януса до Гипериона - почти круговые. Эти спутники движутся практически в плоскости экватора планеты, которая является и плоскостью системы колец. Япет- самый внешний член основного семейства спутников-имеет более наклоненную орбиту. Орбита спутника Фебы показана отдельно слева внизу вместе с орбитами Гипериона и Япета. Феба движется в обратном направлении и может быть «захваченным» астероидом. В 1905 г. У. Пиккеринг сообщил об открытии еще одного спутника между Титаном и Гиперионом; с тех пор, однако, его не видели. Возможно, Пиккеринг принял за спутник обычную звезду

Другие спутники Сатурна. Другие спутники Сатурна много меньше. Внутренние (Янус, Мимас, Энцелад и Тефия) имеют низкую плотность и считаются скорее всего большими ледяными шарами. Только Тефия имеет диаметр 1000 км. Янус-самый близкий к Сатурну спутник-был открыт А. Дольфюсом в 1966 г. и различим только тогда, когда кольца видны с ребра. Четвертый и пятый спутники, Диона и Рея, плотнее и массивнее, хотя все же меньше Луны. Следующий по порядку-Титан, далее идет очень маленький спутник Гиперион и затем Япет, который гораздо более ярок, когда находится к западу от Сатурна, чем когда расположен к востоку. Предположительно он имеет синхронное вращение и либо неправильную форму, либо поверхность с неодинаковой отражающей способностью. Последней идет Феба, находящаяся на расстоянии 13 млн. км от Сатурна; этот спутник чрезвычайно мал, и его обратное движение указывает на то, что, вероятно, это захваченный астероид.