Внутренние спутники Юпитера: Метида, Адрастея, Амальтея, Фива

Гигант Юпитер

Внутренние спутники Юпитера

МЕТИДА
(группа Амальтеи)

Открытие
Дата

Орбитальные характеристики

Физические характеристики

Полуось
Перийовий (П.)
Апойовий (А.)

Эксцент-
риситет

Период обращения
Скорость

Наклонение
орбиты

Размеры

S пов-ти
V объём

Масса

Плотность

Ускорение
свободного
падения

Период вращения
вокруг оси

Альбедо

Атмосфера
T поверхности

Метида
Юпитер XVI
S/1979 J3

Стивен Синнот
4 марта 1979

128 000 км
П. 127 974 км
А. 128 026 км

0,0002

0,294780 д
(7 ч 4.5 мин)
31,501 км/с

0,06° (к экватору Юпитера)

60*40*34 км

V=∼42,700 км³

3,6*10¹⁶ кг

∼ 0,86 г/см³

∼ 0,005 м/с²

синхронный

0,061

∼123 K

    Метида, также известная как Юпитер XVI, - самый внутренний из спутников Юпитера. Была открыта в 1979 году на снимках, сделанных «Вояджером-1», и получила своё имя в 1983 году в честь первой жены древнегреческого бога Зевса, Метиды. Дополнительные наблюдения, совершённые с начала 1996 по сентябрь 2003 КА «Галилео», позволили составить общее представление об этом спутнике.
    Метида находится в приливном захвате с Юпитером. Её максимальный размер почти в два раза превышает минимальный, и её длинная ось всегда указывает на планету. Метида обращается вокруг Юпитера быстрее, чем он - вокруг своей оси. В Солнечной системе есть ещё два таких спутника: Адрастея (спутник Юпитера) и Фобос (спутник Марса). Орбита Метиды пролегает прямо по внешнему краю главного кольца Юпитера, и, как полагают, является основным источником материи для него и кольца-гало наравне с Адрастеей.
    Метида была обнаружена в 1979 году Стивеном Синнотом на снимках, сделанных КА «Вояджер-1», и получила временное обозначение S/1979 J3. В 1983 спутник официально был назван в честь Метиды, одной из титанов и жены Зевса. На снимках «Вояджера-1» Метида видна как тусклая точка, и информации о ней было очень мало вплоть до прибытия в район Юпитера КА «Галилео». В 1998 году он позволил получить общее представление о спутнике и узнать больше о его составе.
    Метида второй малейший из четырёх внутренних спутников Юпитера. Её состав и масса не известны, но исходя из предположения, что по средней плотности она близка к Амальтее, её масса оценивается в 3,6*10¹⁶ кг. Такая плотность может означать, что эти спутники состоят в основном из водяного льда с пористостью 10-15%.

МЕТИДА (Юпитер XVI)

    Поверхность Метиды тёмная, красноватая и, судя по всему, сильно кратерированная. Ведущая сторона (обращённая в направлении орбитального движения) в 1,3 раза ярче ведомой. Вероятно, асимметрия вызвана тем, что ведущее полушарие испытывает частые столкновения с мелкими телами, которые выбивают на поверхность светлую материю (вероятно, лёд).
    Метида - самый близкий к Юпитеру его спутник. Она обращается на расстоянии в 128 000 км (1,79 радиусов Юпитера) прямо в пределах главного кольца Юпитера. У её орбиты очень маленький эксцентриситет и наклонение к экватору Юпитера (примерно 0,06°). Находясь с Юпитером в приливном захвате, Метида вращается вокруг собственной оси синхронно с движением по орбите. Длинная ось спутника всегда направлена на Юпитер.
    Поскольку Метида и Адрастея облетают Юпитер быстрее, чем он делает оборот вокруг своей оси, приливные силы постепенно уменьшают радиус их орбит и в отдалённом будущем они, скорее всего, столкнутся с планетой. Если плотность Метиды действительно близка к плотности Амальтеи, то Метида лежит внутри предела Роша для «жидких» спутников, но не для «твёрдых», поскольку она ещё не разрушилась.
    Взаимодействие с кольцами Юпитера
    Орбита Метиды пролегает на расстоянии около ∼1000 км от внешнего края главного кольца Юпитера. Орбита спутника находится в так называемой «щели Метиды» - почти свободной от пыли 500-километровой щели в кольце. Щель так или иначе связана со спутником, но её происхождение остаётся неясным. Метида является одним из важных источников пыли для главного кольца и кольца-гало. Подобно и остальным внутренним спутникам Юпитера, извергаемая материя от столкновений спутника и метеоритов легко покидает поверхность спутника, потому что спутник очень близок к своему пределу Роша, если предположение о низкой плотности верное.

АДРАСТЕЯ
(группа Амальтеи)

Открытие
Дата

Орбитальные характеристики

Физические характеристики

Полуось
Перийовий (П.)
Апойовий (А.)

Эксцент-
риситет

Период обращения
Скорость

Наклонение
орбиты

Размеры

S пов-ти
V объём

Масса

Плотность

Ускорение
свободного
падения

Период вращения
вокруг оси

Альбедо

Атмосфера
T поверхности

Адрастея
Юпитер XV
S/1979 J1

Д. Джуитт, Э. Даниэльсон, Вояджер-2
8 июля 1979

129 000 км

0,0015

0,29826 д
(7 ч 9,5 мин)
31,378 км/с

0,03° (к экватору Юпитера)

20*16*14 км

V=∼2,345 км³

2*10¹⁵ кг

∼ 4,5 г/см³

∼ 0,002 м/с²

синхронный

0,1 +/- 0,045

∼122 K

    Адрастея - внутренний спутник Юпитера, второй по удалённости от планеты после Метиды. Известна также как Юпитер XV.
    Была обнаружена 8 июля 1979 года американскими астрономами Дэвидом Джуиттом и Эдвардом Даниэльсоном на снимках, полученных межпланетной станцией «Вояджер-2», и получила временное обозначение S/1979 J1. В 1983 году получила официальное название в честь древнегреческой богини Адрастеи, дочери Зевса. Аппарат «Галилео» получил более качественные фотографии, но даже на них размер Адрастеи составляет всего несколько пикселей.
    Адрастея движется непосредственно в системе колец Юпитера и, предположительно, является для кольца источником материала. Орбита Адрастеи почти совпадает с орбитой Метиды. Она практически круглая и лежит почти в плоскости экватора Юпитера. Её радиус меньше предела Роша для жидких спутников, но, очевидно, больше предела для твёрдых, поскольку эти спутники ещё не разорвало приливными силами. Но Метида и Адрастея облетают Юпитер быстрее, чем он делает оборот вокруг своей оси, и, как следствие, приливные силы постепенно уменьшают радиус их орбит. В отдалённом будущем они, скорее всего, столкнутся с планетой.

АДРАСТЕЯ (Юпитер XV)

    Спутник совершает оборот вокруг Юпитера за 7 часов и 9,5 минут. Период вращения вокруг своей оси неизвестен.
    Адрастея, как и другие спутники, которые движутся в пределах колец, очищают от частиц окрестности своей орбиты. Ширина очищенной зоны для Адрастеи оценивается в 70 км (что в 2,5 раза меньше, чем для Метиды).
    Адрастея имеет размеры 25*20*15 км (средний диаметр - 20 км). Высокая плотность свидетельствует о том, что спутник состоит преимущественно из силикатных пород. Поверхность очень тёмная: её альбедо равно 0,05. Звёздная величина составляет 18,7m.

АМАЛЬТЕЯ
(группа Амальтеи)

Открытие
Дата

Орбитальные характеристики

Физические характеристики

Полуось
Перийовий (П.)
Апойовий (А.)

Эксцент-
риситет

Период обращения
Скорость

Наклонение
орбиты

Размеры

S пов-ти
V объём

Масса

Плотность

Ускорение
свободного
падения

Период вращения
вокруг оси

Альбедо

Атмосфера
T поверхности

Амальтея
Юпитер V

Эдвард Эмерсон Барнард
(Ликская обсерватория)
9 сентября 1892

181 365 км (2,54 RJ)
П. 181 150 км
А. 182 840 км

0,00319

0,49817943 д
(11 ч 57 мин 23 с)
26,57 км/с

0,374° (к экватору Юпитера)

250*146*128 км

V=∼2,43*10⁶ м³

2,08*10¹⁸ кг

∼ 0,857 г/см³

∼ 0,020 м/с²

равен орбитальному

0,090

∼90-165 K

    Амальтея - один из внутренних спутников Юпитера. Пятый по размеру (уступает только галилеевым) и третий по удалённости от Юпитера среди всех его спутников. Амальтея имеет неправильную форму (её длинная ось вдвое больше короткой) и усеяна кратерами. На её тёмно-красной поверхности выделяются светлые пятна. Судя по низкой плотности, Амальтея состоит в основном из рыхлого водяного льда. Она находится так близко к Юпитеру, что он выглядит с неё как огромный диск диаметром 46 градусов. Внутри её орбиты заключено «паутинное кольцо Амальтеи», образованное пылью с её поверхности.
    Амальтея была обнаружена 9 сентября 1892 года Эдвардом Эмерсоном Барнардом. Она носит имя нимфы (или козы) Амалфеи из древнегреческой мифологии; также известна как Юпитер V. Была заснята с близкого расстояния космическими аппаратами «Вояджер-1» и «Вояджер-2» (1979), а также «Галилео» (работавшим в системе Юпитера с 1995 по 2003 год).
    Амальтею открыл Эдуард Эмерсон Барнард 9 сентября 1892 года в Ликской обсерватории (США) с помощью 91-сантиметрового рефрактора. Она стала последним спутником, открытым в ходе визуальных наблюдений (а не методом фотографии), и первым спутником Юпитера, обнаруженным после открытия галилеевых спутников в 1610 году. Барнард не считал нужным давать этому спутнику какое-либо имя. Он называл его просто пятым спутником Юпитера (Юпитер V). В те времена номерами обозначали и галилеевы спутники - их имена, предложенные ещё в XVII веке, практически не использовали. Но другие астрономы вскоре после открытия V предложили для него много вариантов названия. Так, Камиль Фламмарион в 1893 году предложил название «Амальтея» в честь козы (в более поздних вариантах мифа - нимфы) Амальтеи, вскормившей молоком младенца-Зевса (в римском пантеоне - Юпитера). Барнард же считал, что имя кормилицы Зевса не подходит такому маленькому объекту. Кроме того, ещё в 1871 году оно было задействовано для одного из астероидов. Тем не менее это имя постепенно вошло в употребление и в 1976 году было утверждено Международным астрономическим союзом на XVI Генеральной ассамблее.
    С названием спутника связаны названия деталей его поверхности. Им дают имена персонажей мифа про Амальтею и упомянутых там географических объектов. По состоянию на 2014 год на этом спутнике наименованы два кратера и две факулы (яркие пятна).

Сверху - ведущая сторона, снизу - ведомая

АМАЛЬТЕЯ (Юпитер V)

    Радиус орбиты Амальтеи - всего 2,54 радиуса Юпитера. Как и многие другие спутники, она всегда повёрнута к планете одной стороной (находится в приливном захвате). Эксцентриситет и наклонение орбиты Амальтеи - 0,003 и 0,374° соответственно - невелики, но для близкого к планете спутника довольно большие. Вероятно, это результат былого орбитального резонанса Амальтеи с Ио. Со временем приливное воздействие Юпитера увеличило радиус орбиты Ио (почти не повлияв на орбиту маленькой Амальтеи), и резонанс исчез. Если это верно, то сейчас эксцентриситет и, в меньшей степени, наклонение орбиты Амальтеи медленно уменьшаются из-за приливного взаимодействия с планетой. Это относится и к следующему по расстоянию от Юпитера его спутнику - Фиве.
    Орбитальный период Амальтеи - 11h 57m 23s - лишь немного больше юпитерианских суток (всего на 1/5), и поэтому спутник на небе Юпитера движется очень медленно. Время между его восходом и заходом составляет примерно 29 часов. С Юпитера (с уровня его облаков) Амальтея была бы видна как маленькое яркое пятно. Её диск имел бы размер всего 8 минут дуги (в 3-4 раза меньше Луны, наблюдаемой с Земли) и звёздную величину около -4,7m (примерно как Венера с Земли).
    Юпитер же с поверхности Амальтеи выглядит огромным: 46,5 градусов в поперечнике, что в 93 раза больше Луны на земном небе. Поскольку Амальтея вращается синхронно, Юпитер на её небе неподвижен, а с одной стороны не виден никогда. Сутки на Амальтее вдвое короче земных, причём на обращённой к планете стороне каждый день наблюдается солнечное затмение - Солнце исчезает за Юпитером на полтора часа. Когда Амальтея проходит над дневной стороной Юпитера, он освещает её ночную сторону в 900 раз сильнее, чем полная Луна - Землю.
    Физические характеристики
    Амальтея имеет неправильную форму, причём длинная ось всегда направлена на Юпитер, а короткая - перпендикулярно плоскости орбиты. Спутник сильно кратерирован, причём размеры некоторых кратеров сравнимы с размерами самой Амальтеи. Например, крупнейший кратер Пан имеет диаметр около 90 км и глубину не менее 8 км (возможно, и вдвое больше). Другой кратер - Гея - достигает 75 км в диаметре и не менее 10–20 км в глубину. Даже самые большие кратеры Амальтеи имеют простую чашеобразную форму без центральной горки. Это следствие низкой силы тяжести на спутнике.

Фото с борта «Галилео» (1999)
На каждом снимке слева - конец, направленный от Юпитера, справа - ведущая сторона;
яркие пятна - факула Ида (верхнее) и факула Ликт (нижнее)

АМАЛЬТЕЯ (Юпитер V)

    Плотность Амальтеи - всего 0,9 г/см³. Следовательно, она состоит в основном из водяного льда, причём, вероятно, рыхлого. Возможно, когда-то метеоритные удары разбивали её на на куски, которые потом вновь собирались под действием гравитации в неплотный ком («кучу щебня»). Но на то, чтобы сделать Амальтею круглой, её гравитации не хватило. Даже в её центре давление, согласно расчётам, ниже предела прочности льда - оно не достигает и 1 МПа (10 атмосфер).
    Поверхность Амальтеи, судя по деталям инфракрасного спектра (глубокая полоса поглощения на длине волны 3 мкм) содержит гидратированные минералы или органические соединения. Другие спектральные особенности указывают на наличие серосодержащих веществ. Состав Амальтеи даёт основания для некоторых выводов об её образовании. Во времена формирования спутников Юпитера температура в районе её орбиты, согласно расчётам, превышала 800°C, и, следовательно, там не мог появиться ледяной спутник. Вероятно, Амальтея сформировалась на более далёкой орбите или вообще за пределами системы Юпитера.
    Амальтея излучает несколько больше тепла, чем получает от Солнца. Это результат её нагрева тепловым излучением Юпитера (<9 K), отражённым от него солнечным светом (<5 K) и бомбардировкой заряженными частицами (<2 K). Эту особенность Амальтея разделяет с Ио, хотя и по совсем разным причинам.
    Поверхность Амальтеи очень тёмная: она отражает в среднем 3,2% света (альбедо Бонда), а её геометрическое альбедо равно 9%. Ведущая сторона спутника примерно на четверть ярче ведомой. Скорее всего, это результат бомбардировки микрометеоритами, которая более сильна на ведущей стороне (согласно расчётам, эта бомбардировка разрушает поверхность со скоростью порядка 0,1 мкм в год или сотен метров за время существования Солнечной системы). Спутник демонстрирует заметный оппозиционный эффект (рост яркости с приближением к противостоянию): при уменьшении фазового угла с 6,7° до 1,6° яркость Амальтеи увеличивается на 40%.
    Амальтея - один из самых красных объектов Солнечной системы. По насыщенности красного цвета она, вероятно, опережает все планеты и крупные спутники. С ней сравнимы только Марс, Титан и Ио. Однако её опережают другой небольшой внутренний спутник Юпитера - Метида - и некоторые участки поверхности Ио. Происхождение такого цвета Амальтеи остаётся неясным. Есть версия, что он обусловлен оседанием на неё серы, выбрасываемой вулканами Ио (но этому противоречит сравнение Амальтеи с Метидой и Фивой: эти спутники тем краснее, чем дальше пролегает их орбита от орбиты Ио). Возможно, какой-то вклад в окраску Амальтеи вносит воздействие заряженных частиц, движущихся в магнитосфере Юпитера.
    Амальтея близка по фотометрическим свойствам к другим внутренним спутникам Юпитера (по крайней мере, к хорошо исследованным - Фиве и Метиде). Среди них она самая яркая, но не выделяется ни цветом, ни отношением яркости ведущей и ведомой стороны, ни величиной оппозиционного эффекта (последние два параметра у названных трёх спутников почти одинаковы). По сравнению с галилеевыми спутниками Амальтея, как и Фива с Метидой, очень тёмная и красная.

Фото с борта «Галилео» (2000)
Самое детальное фото Амальтеи по состоянию на 2014 год. Сторона, противоположная Юпитеру.
Факулы Ида и Ликт - слева, на терминаторе; снизу - яркое пятно на краю кратера Гея

АМАЛЬТЕЯ (Юпитер V)

    На Амальтее есть несколько светлых пятен менее красного цвета. Они расположены на склонах кратеров и на возвышенностях. Их происхождение пока не выяснено. Вероятно, они образованы светлым веществом из глубин спутника, которое могло оказаться на поверхности благодаря метеоритным ударам или благодаря «сползанию» вещества поверхности с возвышенностей вниз. На возвышенностях выброс материала в космическое пространство при ударах облегчён пониженной скоростью убегания. Самое большое и яркое такое пятно находится внутри кратера Гея и на его краю; альбедо там повышено не менее чем в 2,3 раза. Меньшее пятно расположено в кратере Пан, а три ещё меньших - около того конца Амальтеи, который направлен от Юпитера. Два из последних получили названия (факула Ида и факула Ликт), а самые яркие остались безымянными.
    Взаимодействие с кольцами Юпитера
    Благодаря приливному влиянию Юпитера, центробежной силе, а также низкой плотности и сильной вытянутости Амальтеи, скорость убегания на некоторых её участках не превышает 1 м/с, и пыль, выбиваемая ударами микрометеоритов, легко покидает поверхность. Она распространяется вдоль орбиты Амальтеи и постепенно приближается к Юпитеру из-за эффекта Пойнтинга - Робертсона. Эта пыль образует одно из колец Юпитера - паутинное кольцо Амальтеи. Оно простирается от орбиты Амальтеи внутрь, где прослеживается до главного кольца Юпитера; концентрация частиц в нём растёт с приближением к планете. Полутолщина кольца примерно равна максимальному отклонению Амальтеи от плоскости экватора Юпитера (1188 км). В средней плоскости кольца частиц меньше, чем выше и ниже. Это кольцо вложено в аналогичное (но более широкое, толстое и разреженное) кольцо Фивы.
    «Галилео», пролетая мимо Амальтеи 5 ноября 2002 года, зафиксировал своим звёздным сканером 7–9 неизвестных объектов к югу от неё. Скорее всего, это мелкие спутники Юпитера (частицы кольца), возможно, выброшенные с Амальтеи при метеоритных ударах. Расстояние до них определить не удалось. Неизвестным остался и их размер, но некоторые соображения указывают на то, что он лежит в пределах от полуметра до нескольких десятков километров (позже удалось установить, что в районе орбиты Амальтеи нет тел размером >1 км). На следующем витке орбиты (21.09.2003, за час до своего уничтожения) «Галилео» обнаружил около орбиты Амальтеи ещё один подобный объект. В тот раз Амальтея была по другую сторону Юпитера, что указывает на то, что эти микроспутники образуют кольцо вблизи её орбиты.

ФИВА
(группа Амальтеи)

Открытие
Дата

Орбитальные характеристики

Физические характеристики

Полуось
Перийовий (П.)
Апойовий (А.)

Эксцент-
риситет

Период обращения
Скорость

Наклонение
орбиты

Размеры

S пов-ти
V объём

Масса

Плотность

Ускорение
свободного
падения

Период вращения
вокруг оси

Альбедо

Атмосфера
T поверхности

Фива
Юпитер XIV
S/1979 J2

Стивен Синнот / Вояджер-1
5 марта 1979

221 889 км (3.11 RJ)
П. 218 000 км
А. 226 000 км

0,0175

0,674536 д
(16 часов 11,3 мин)
23,923 км/с

1,076° (к экватору Юпитера)

116*98*84 км

V=∼5*10⁵ км³

4,3*10¹⁷ кг

∼ 0,86 г/см³

∼ 0,020 м/с²

синхронный

0,047

∼124 K

    Фива (латинизированная форма Теба, Thebe) - естественный спутник Юпитера, четвёртый по расстоянию от планеты. Был открыт Стивеном Синнотом на пробных фотографиях космоса с Вояджера-1, сделанных 5 марта 1979 года, и получил предварительное наименование S/1979 J2. Позднее он был найден на снимках, датированных ранним числом - 27 февраля 1979. В 1983 году был официально назван в честь мифологической нимфы Фивы, которая была дочерью речного царя Асопа и любовницей Зевса (греческий эквивалент Юпитера).
    Фива - самый дальний из внутренних спутников Юпитера. Она находится на расстоянии около 222 000 км (3,11 радиусов Юпитера). Орбита Фивы имеет эксцентриситет около 0,018 и наклон приблизительно 1,08° по отношению к экватору Юпитера. Эти значения необычно высоки для внутренних спутников и могут объясняться воздействием внутреннего галилеева спутника Ио; в прошлом орбита Фивы находилась в орбитальном резонансе с Ио, что и сформировало её нынешнюю орбиту.
    Орбита Фивы лежит возле внешнего края кольца Фивы, которое состоит из пыли, выброшенной с поверхности спутника.

ФИВА (Юпитер XIV)

Фива имеет неправильную форму, близкую к трёхосному эллипсоиду. Её объёмная плотность и масса точно неизвестны, но расчётная оценка плотности близка к плотности Амальтеи. Вращение Фивы вокруг своей оси синхронизировано с её обращением вокруг Юпитера, поэтому спутник обращён к планете одной и той же стороной, как и все внутренние спутники Юпитера. Она ориентирована в пространстве так, что вытянутый конец оси всегда направлен к Юпитеру. Самые близкие к Юпитеру и самые удалённые от Юпитера области на поверхности Фивы близки к пределу Роша, где сила притяжения на поверхности Фивы лишь немногим превышает центробежную силу. В результате вторая космическая скорость очень мала, что позволяет пыли и обломкам, появляющимся при метеоритных ударах, легко покидать поверхность спутника. Эта пыль образует одно из колец Юпитера (кольцо Фивы).
Поверхность Фивы тёмная с переходом в красноватые оттенки. Яркость передней полусферы спутника в 1,3 раза превышает яркость задней. Асимметрия вызвана, вероятно, более высокой скоростью и частотой метеоритных ударов в переднюю полусферу, в результате этих ударов на поверхность выбрасывается лёд с больших глубин. Поверхность Фивы сильно изрыта. Не менее трёх-четырёх ударных кратеров по размеру сопоставимы с диаметром самой Фивы. Самый большой (диаметр около 40 км) кратер расположен на стороне, противоположной направлению на Юпитер, и называется Зетус (Zethus) (это единственное образование на поверхности Фивы, имеющее собственное название). На валу этого кратера имеется несколько ярких пятен.

ВНУТРЕННИЕ СПУТНИКИ ЮПИТЕРА

Источники: nasa.gov, ru.wikipedia.org