IO (SATELIT): CHARAKTERISTIKY, ZLOŽENIE, OBEŽNÁ DRÁHA, POHYB, ŠTRUKTÚRA - ARTE - 2025

Io je súčasťou štyroch Galileanských satelitov (Io, Europa, Ganymede, Callisto), ktoré boli pomenované, pretože ich v roku 1610 objavil Galileo Galilei s teleskopom, ktorý sám postavil.

Je to tretí najväčší z galilských satelitov a zostávajúcich 75 družíc Jupiter. Je to rádius obežnej dráhy, je to piaty satelit a prvý z Galileanov. Jeho meno pochádza z gréckej mytológie, v ktorej bol Io jednou z mnohých dievčat, do ktorých sa zamiloval boh Zeus, nazývaný tiež rímskou mytológiou Jupiter.

Obrázok 1. Io je súčasťou štyroch satelitov objavených Galileom Galileim v roku 1610 a zo štyroch je najbližšie k planéte. (wikimedia commons).

Io je jednou tretinou priemeru Zeme a veľkosťou nášho satelitu Mesiac. V porovnaní s ostatnými satelitmi v slnečnej sústave je Io na piatej veľkosti, ktorej predchádzal mesiac.

Povrch Io má pohoria, ktoré vyčnievajú z rozľahlých plání. Nebudú pozorované žiadne nárazové krátery, čo naznačuje, že boli vymazané vďaka svojej veľkej geologickej a sopečnej činnosti, považovanej za najväčšiu zo všetkých v slnečnej sústave. Jej sopky vytvárajú oblaky zlúčenín síry, ktoré stúpajú 500 km nad povrchom.

Na jej povrchu sú stovky hôr, niektoré vyššie ako Mount Everest, ktoré vznikli v dôsledku intenzívneho sopečného satelitu.

Objav Io v roku 1610 a ďalšie galilské satelity zmenili perspektívu našej pozície vo vesmíre, pretože vtedy sme sa považovali za centrum všetkého.

Objavením „iných svetov“, ako Galileo nazýval satelity, ktoré sa točili okolo Jupitera, sa myšlienka, ktorú navrhol Kopernikus, že naša planéta sa točí okolo Slnka, sa stala uskutočniteľnejšou a hmatateľnejšou.

Vďaka Io urobil prvé meranie rýchlosti svetla dánsky astronóm Ole Christensen Rømer v roku 1676. Uvedomil si, že trvanie zatmenia Io Jupiterom bolo o 22 minút kratšie, keď bola Zem bližšie k Jupiteru ako keď to bolo v jeho najvzdialenejšom bode.

V tom čase potrebovalo svetlo, aby prešlo zemským orbitálnym priemerom, odtiaľ Rømer odhadoval rýchlosť 225 000 km / s, čo je o 25% menej, ako je v súčasnosti akceptovaná hodnota.

Všeobecné vlastnosti Io

V čase, keď sa misia Voyager priblížila k systému Jovian, našla na Io osem erupčných sopiek a misia Galileo, hoci sa nedokázala priblížiť k satelitu, priniesla obrázky sopiek vo vynikajúcom rozlíšení. Túto sondu detegovalo najmenej 100 erupčných sopiek.

Obrázok 2. Povrch Io ukazujúci rozsiahle pláne a bohaté sopky v pravých farbách fotografovaných sondou Galileo. Zdroj: NASA.

Hlavné fyzikálne vlastnosti Io sú:

-Jeho priemer je 3 643,2 km.

- Hmotnosť: 8,94 x 10 ²² kg.

-Average hustota 3,55 g / cm ³ .

- Povrchová teplota: (° C): -143 až -168

- Zrýchlenie gravitácie na jeho povrchu je 1,81 m / s ² alebo 0,185 g.

- Obdobie rotácie: 1d 18h ​​27,6 m

- Translačné obdobie: 1d 18h ​​27,6m

- atmosféra zložená zo 100% oxidu siričitého (SO2).

Zhrnutie hlavných charakteristík Io

zloženie

Najvýraznejšou charakteristikou Io je jeho žltá farba, ktorá je spôsobená sírou uloženou na v podstate sopečnom povrchu. Z tohto dôvodu, hoci sú dopady meteoritov, ktoré obra Jupiter priťahujú, časté, rýchlo sa však vymažú.

Bazaly sa považujú za bohaté v satelite, ako vždy, žlté sírou.

Roztavené kremičitany sú v plášti bohaté (podrobnosti o vnútornej štruktúre pozri nižšie), zatiaľ čo kôra sa skladá zo zmrazenej síry a oxidu siričitého.

Io je najhustejší satelit v slnečnej sústave (3,53 g / cm3) a je porovnateľný s skalnatými planétami. Silikátová hornina plášťa obklopuje jadro roztaveného sulfidu železa.

Nakoniec je atmosféra Io zložená takmer zo 100% oxidu siričitého.

atmosféra

Spektrálna analýza odhalí tenkú atmosféru oxidu siričitého. Aj keď stovky aktívnych sopiek spotrebovali tonu plynov za sekundu, satelit ich nemôže udržať kvôli nízkej gravitácii a úniková rýchlosť satelitu nie je príliš vysoká.

Okrem toho sú ionizované atómy, ktoré opúšťajú okolie Io, zachytené Jupiterovým magnetickým poľom, ktoré na svojej obežnej dráhe vytvára druh šišky. Sú to ióny síry, ktoré dávajú malému a blízkemu satelitu Amalthea, ktorého obežná dráha je nižšia ako Io, červenkastú farbu.

Tlak v tenkej a tenkej atmosfére je veľmi nízky a jeho teplota je pod -140 ° C.

Povrch Io je pre ľudí nepriateľský kvôli nízkym teplotám, toxickej atmosfére a enormnému žiareniu, pretože satelit sa nachádza v radiačných pásoch Jupitera.

Ioova atmosféra vybledne a vznieti

Kvôli obežnému pohybu Io je čas, keď satelit prestane prijímať svetlo Slnka, pretože ho Jupiter zatmie. Táto doba trvá 2 hodiny a podľa očakávania teplota klesá.

Keď je Io oproti Slnku, jeho teplota je -143 ° C, ale keď sa zatmie obrovským Jupiterom, jeho teplota môže klesnúť na -168 ° C.

Počas zatmenia kondenzuje tenká atmosféra satelitu na povrchu a vytvára ľad s oxidom siričitým a úplne zmizne.

Potom, keď zatmenie prestane a teplota začne stúpať, kondenzovaný oxid siričitý sa odparí a Io sa vráti do atmosféry. Toto je záver, ktorý v roku 2016 dosiahol tím NASA.

Atmosféru Io teda netvoria plyny zo sopiek, ale sublimácia ľadu na jej povrchu.

Prekladateľské hnutie

Io urobí úplnú revolúciu okolo Jupitera za 1,7 Zeme dní a každé otočenie satelitu je zatienené hostiteľskou planétou na dobu 2 hodín.

Kvôli enormnej prílivovej sile by obežná dráha Io mala byť kruhová, to však neplatí kvôli interakcii s ostatnými galilskými mesiacmi, s ktorými sú v orbitálnej rezonancii.

Keď Io otočí 4, Europa otočí 2 a Ganymede 1. Kuriózny jav je možné vidieť v nasledujúcej animácii:

Obrázok 3. Orbitálna rezonancia Io a jeho sesterských satelitov: Ganymede a Europa. Zdroj: Wikimedia Commons.

Táto interakcia spôsobuje, že obežná dráha satelitu má určitú excentricitu vypočítanú na 0,0041.

Najmenší orbitálny polomer (periastrum alebo perihelion) Io je 420 000 km, zatiaľ čo najväčší orbitálny polomer (apoaster alebo aphelion) je 423 400 km, čo predstavuje stredný orbitálny polomer 421 600 km.

Orbitálna rovina je naklonená vzhľadom na orbitálnu rovinu Zeme o 0,040 °.

Io sa považuje za najbližší satelit k Jupiteru, ale v skutočnosti sú pod jeho obežnou dráhou ďalšie štyri satelity, aj keď veľmi malé.

V skutočnosti je Io 23-krát väčšie ako najväčšie z týchto malých satelitov, ktoré sú pravdepodobne meteority zachytené v Jupiterovej gravitácii.

Názvy malých mesiacov v poradí podľa blízkosti ich hostiteľskej planéty sú: Metis, Adrastea, Amalthea a Thebe.

Po Ioovej obežnej dráhe je ďalším satelitom Galilean: Europa.

Napriek tomu, že Európa je veľmi blízko k Io, je zložením a štruktúrou úplne odlišná. Predpokladá sa, že je to tak preto, že malý rozdiel v polomere obežnej dráhy (249 000 km) značne znižuje prílivovú silu v Európe.

Orbita Io a magnetosféry Jupitera

Sopky na Io vyfúkajú ionizované atómy síry do vesmíru, ktoré sú zachytené Jupiterovým magnetickým poľom a vytvárajú plazmovú dirigentskú koblihu, ktorá zodpovedá orbite satelitu.

Je to Jupiterove vlastné magnetické pole, ktoré prenáša ionizovaný materiál z Ioovej tenkej atmosféry.

Tento jav vytvára prúd 3 milióny ampérov, ktoré zosilňujú už silné magnetické pole Jupitera na viac ako dvojnásobok hodnoty, ktorú by dosiahli, keby neexistovali Io.

Rotačný pohyb

Obdobie rotácie okolo svojej vlastnej osi sa zhoduje s okružnou periódou satelitu, ktorá je spôsobená prílivovou silou, ktorú Jupiter vyvíja na Io, jej hodnota je 1 deň, 18 hodín a 27,6 sekundy.

Sklon osi otáčania je zanedbateľný.

Vnútorná štruktúra

Pretože jeho priemerná hustota je 3,5 g / cm3 ^, dospelo sa k záveru, že vnútorná štruktúra satelitu je skalnatá. Spektrálna analýza Io neodhalí prítomnosť vody, takže existencia ľadu je nepravdepodobná.

Podľa výpočtov na základe zhromaždených údajov sa predpokladá, že satelit má malé jadro železa alebo železa zmiešané so sírou.

Nasleduje hlboký a čiastočne roztavený skalný plášť a tenká, skalnatá kôra.

Na povrchu sú farby zle vyrobenej pizze: červená, svetlo žltá, hnedá a oranžová.

Kôra sa pôvodne považovala za síru, ale infračervené merania ukazujú, že sopky vybuchujú lávu pri 1500 ° C, čo naznačuje, že nejde len o síru (ktorá má teplotu varu pri 550 oC), ale aj o roztopenú horninu.

Ďalším dôkazom prítomnosti skaly je existencia niektorých hôr s výškami, ktoré duplikujú Mount Everest. Samotná síra by nemala silu vysvetliť tieto formácie.

Vnútorná štruktúra Io podľa teoretických modelov je zhrnutá na nasledujúcom obrázku:

Obrázok 4. Štruktúra Io. Zdroj: Wikimedia Commons.

Geológia Io

Geologická aktivita planéty alebo satelitu je riadená teplom jej interiéru. Najlepším príkladom je Io, najvnútornejšie z najväčších satelitov Jupitera.

Obrovská masa jeho hostiteľskej planéty je veľkým lákadlom pre meteority, ako napríklad ten, ktorý si pamätal Shoemaker-Levy 9 v roku 1994, avšak Io neukazuje nárazové krátery, a dôvodom je, že ich intenzívna sopečná činnosť vymaže.

Io má viac ako 150 aktívnych sopiek, ktoré dostatočne popolčekali, aby pochovali nárazové krátery. Vulkanizmus Io je oveľa intenzívnejší ako vulkanizmus Zeme a je najväčší v celej slnečnej sústave.

Erupcie sopiek Io zvyšujú síru rozpustenú v magme, ktorá pri uvoľňovaní tlaku poháňa magmu a vyhodí popol a plyn do výšky 500 m.

Popol sa vracia na povrch satelitu a okolo sopiek vytvára vrstvy trosiek.

Na povrchu Io sa v dôsledku zamrznutého oxidu siričitého pozorujú belavé oblasti. V trhlinách steká roztavená láva a exploduje nahor.

Obrázok 5. Sekvencia snímaná sondou New Horizons, ktorá ukazuje sopku vybuchujúcu na povrchu Io. Zdroj: NASA.

Odkiaľ pochádza energia Io?

Keďže Io je o niečo väčší ako Mesiac, ktorý je chladný a geologicky mŕtvy, človek sa pýta, odkiaľ pochádza energia tohto malého jovianskeho satelitu.

Nemôže to byť zostávajúce teplo formácie, pretože Io nie je dosť veľké na to, aby si ho udržalo. Nie je to ani rádioaktívny rozpad jeho interiéru, pretože v skutočnosti energia rozptýlená jeho sopkami ľahko strojnásobí žiariace teplo, ktoré vyžaruje telo takej veľkosti.

Io je zdrojom energie prílivová sila, ktorá je spôsobená Jupiterovou obrovskou gravitáciou a jej blízkosťou.

Táto sila je taká veľká, že povrch satelitu stúpa a klesá 100 m. Trenie medzi skalami vyvoláva toto obrovské teplo, určite oveľa väčšie, ako je zemské prílivové sily, ktoré sotva posúvajú pevný povrch kontinentov o niekoľko centimetrov.

Obrovské trenie spôsobené obrovskou prílivovou silou na Io spôsobuje, že sa vytvára dostatočné množstvo tepla na roztavenie hlbokých vrstiev. Oxid siričitý sa odparuje a vytvára dostatočný tlak na magmu šírenú sopkami, aby ochladil a zakryl povrch.

Slivka klesá s kockou vzdialenosti od centra príťažlivosti, takže tento účinok je menej dôležitý v druhoch vzdialených od Jupitera, kde geológii dominujú dopady meteoritu.

Referencie

1. 20 minút. (2016) Pozorovanie zatmenia v Io odhaľuje jeho tajomstvá. Získané z: 20minutos.es
2. Kutner, M. (2010) Astronómia: Fyzická perspektíva. Cambridge University Press.
3. Semená a Backman. (2011). Slnečná sústava. Cengage Learning.
4. Wikipedia. Io (satelit). Získané z: es. wikipedia.com
5. Wikipedia. Satelity Jupiter. Získané z: es. wikipedia.com
6. Wikipedia. Galilejský satelit. Obnovené z: wikipedia.com