Іё (спадарожнік Юпітэра)

Іё — натуральны спадарожнік Юпітэру. Адзін з так званых Галілеевых спадарожнікаў.

Іё

спадарожнік Юпітэру
Гісторыя адкрыцьця
Першаадкрывальнік	Галілео Галілей
Дата адкрыцьця	8 студзеня 1610
Арбітальныя характарыстыкі
Вялікая паўвось	421 800 км
Эксцэнтрысытэт	0,0041
Арбітальны пэрыяд	1,769 137 786 дня
Нахіл арбіты	0,05° (да экватару Юпітэру), 2,21° (да экліптыкі)
Апацэнтар	423 400 км
Пэрыцэнтар	420 000 км
Фізычныя характарыстыкі
Дыямэтар	3630 км
Сярэдні радыюс	1821,3 км (0,286 зямнога)
Плошча паверхні	41 910 000 км²(0,082 зямной)
Маса	8,9319 × 1022 кг
Шчыльнасьць	3,528 г/см³
Аб’ём	2 530 000 000 кубічны кіламетр
Прыскарэньне вольнага паданьня	1,81 м/с²
Пэрыяд вярчэньня вакол сваёй восі	супадае з арбітальным, г. зн. Іё зьвернуты да Юпітэра адным бокам
Нахіл восі вярчэньня	0°
Альбэда	0,63
Бачная зорная велічыня	5,02
Тэмпэратура паверхні	110 К (−163 °С)
Атмасфэра	Амаль адсутнічае, маюцца рэшткі дыяксіду серы
Іё ў Вікісховішчы

Паверхня Іё радыкальна адрозьніваецца ад паверхні любога іншага цела Сонечнай сыстэмы. Гэта было зусім нечаканым адкрыцьцём, зробленым навукоўцамі з дапамогай карабля «Вояджэр». Яны чакалі ўбачыць паверхню, пакрытую кратарамі, як на іншых целах зь цьвёрдай паверхняй, і ацаніць па іх узрост паверхні Іё. Але на Іё знойдзена вельмі мала кратэраў, такім чынам, яго паверхня вельмі маладая.

Адкрыцьцё спадарожніка

Галілеа Галілей адкрыў спадарожнік Іё

Іё зьяўляецца адным з найбуйнейшых спадарожнікаў Юпітэру, адкрытых Галілео Галілеем у 1610 г. Ён назваў іх Мэдыцэйскімі месяцамі ў гонар вялікага герцага Тасканскага Кудлы II Мэдычы. Аднак зацьвердзіліся назвы, якія былі дадзены гэтым спадарожнікам Сымонам Марыюсам (1573—1624), які назіраў іх амаль адначасова з Галілеем і аспрэчваў прыярытэт іх адкрыцьця. Ён выкарыстоўваў для спадарожнікаў міталягічныя імёны ўлюбёнцаў Зэўса (Юпітэра): Іё, Эўропа, Ганімэд і Каліста. Аднак у гэтай спрэчцы прыярытэт адкрыцьця застаўся за Галілеем, які ўпершыню выкарыстоўваў тэлескоп як сродак адкрыцьця й назіраньняў, і ў сваёй працы «Зорны весьнік», апублікаванай у Вэнэцыі ў 1610 г., апісаў свае штодзённыя назіраньні ўзаемнага становішча спадарожнікаў з 10 студзеня па 2 сакавіка 1610 г. Першы спадарожнік атрымаў назву Іё, дачкі аргоскага цара, якая была каханкаю Юпітэра, завошта Гера ператварыла яе ў карову. Спадарожнік Іё зьяўляецца трэцім па велічыні й самым унутраным з сыстэмы галілеевых спадарожнікаў, якая характарызуецца камплянарнасьцю арбіт (разьмяшчэньне арбіт у плоскасьці экватара плянэты) і амаль кругавой іх формай. Іё можа быць клясыфікаваны як адзін з самых незвычайных спадарожнікаў нашай Сонечнай сыстэмы. Дзейсны вульканізм на Іё — самае вялікае адкрыцьцё касьмічнай эпохі.

Склад і зьнешняе аблічча

Паверхня, узрост, склад, рэльеф

Паверхня Іё значна адрозьніваецца ад паверхні іншых спадарожнікаў сонечнай сыстэмы. Адсутнасьць ударных мэтэарытных кратэраў паказвае на тое, што паверхня зьяўляецца вельмі маладою — ня больш за 1 млн гадоў. Іё складаецца галоўным чынам са скалістых парод зь вельмі малой колькасьцю жалеза. Склад прадуктаў вывяржэньня — сера й розныя сульфіды. Тэмпэратура на паверхні хістаецца ад −183 °C да −143 °C. Каля 2% паверхні займаюць актыўныя гарачыя плямы. Іх больш 10. Тэмпэратура ў іх 300°К, 400°К і 600°К, памеры плям ад 75 да 250 км. Рэльеф Іё галоўным чынам раўнінны. Акрамя гор, у цэнтры комплексу Пеле маюцца яшчэ некалькі буйных масіваў. Гара Хемус каля паўднёвага канцавосься вышынёй да 10 км займае плошчу 150 х 80 км. Аднак існуе велізарная разнастайнасьць ляндшафту. Намэнклятура Іё складаецца з 9 розных катэгорыяў рэльефу. Існуюць катэны (Catena, Сatenae) — ланцужкі ці лініі кратэраў, дзейсныя вульканы (Eruptive Center), струмені актыўнай лявы (Fluctus), столавыя горы з абрывістымі краямі (Mensa) і парэзаныя горы (Mons, Montes) некалькі кілямэтраў вышыні. Акрамя таго, часта сустракаюцца патэры (Patera, Paterae) — кратэры няправільнай формы, роўныя ўзвышшы ў выглядзе плято (Planum, Plana), розныя вобласьці (Regio, Regiones), якія адрозьніваюцца ад суседніх па яркасьці ці колеру, і асобныя купалы ці ўзгоркі (Tholus, Tholi). Не існуе ляндшафтаў, якія падобны ўдарным кратэрам, бо вульканізм пакрывае паверхню новымі ўтварэньнямі значна хутчэй, чым струмені камэт і астэроідаў могуць стварыць вялікія ўдарныя кратэры.

Фізычныя й хімічныя характарыстыкі

Іё ў параўнаньні зь Зямлёю й Месяцам

Справа ў тым, што Іё — даволі масіўнае нябеснае цела (на 20% больш за масу Месяца), а сярэдняя шчыльнасьць складае 3,53 г/см³. Дыямэтар Іё 3630 км (Месяца — 3476 км). Разьлікі паказваюць, што паскарэньне вольнага падзеньня на яго паверхні досыць вялікае, 1,81 м/с². Цяжкі сярністы газ, а таксама пары серы, выкінутыя з вульканічнай кальдэры, з-за нізкай тэмпэратуры хутка кандэнсуюцца й у такім выглядзе, як шаць і сьнег, выпадаюць на паверхню Іё. Гэты працэс апярэджвае разбурэньне малекулы газу ўльтрафіялетавым выпраменьваньнем Сонца (фотадысацыяцыю). У той жа час паскарэньне вольнага падзеньня недастаткова, каб утрымаць такую атмасфэру, як у Марсу, хоць нейкія сьляды атмасфэры Іё мае. Выкід газу на вышыню некалькі сотняў кілямэтраў патрабуе хуткасьцяў заканчэньня газу з жарала прыкладна 1 км/сек. Высокай хуткасьці заканчэньня спрыяе нікчэмная шчыльнасьць атмасфэры Іё: ад 10 да 100 мільёнаў разоў менш, чым у паверхні Зямлі. Па зямных паняцьцях — гэта найглыбейшы вакуўм. Але канцэнтрацыя малекул не такая ўжо малая, каля 10¹¹ см⁻³. Ва ўсіх астатніх спадарожнікаў Юпітэра, Сатурна й Урана, як і ў плянэты Мэркурый, шчыльнасьць атмасфэры яшчэ ў мільярды разоў ніжэй. Папросту кажучы, атмасфэры ў іх няма. Выключэньне — спадарожнік Сатурна Тытан.

Арбіта, тэорыя руху

Адзін зварот вакол плянэты Іё зьдзяйсьняе за 1,8 сутак (42,5 гадзіны). Іё рухаецца на рэзананснай арбіце, г.зн. зьдзяйсьняе два звароту за час звароту іншага галілеева спадарожніка — Эўропы, які ў сваю чаргу таксама зьдзяйсьняе два звароту за час звароту Ганімэда. Такім чынам, пэрыяды звароту спадарожнікаў Іё й Эўропы знаходзяцца ў рэзанансе 1 : 2, Іё й Ганімэда — у рэзанансе 1 : 4, г. зн. у сыстэме галілеевых спадарожнікаў існуе патройны рэзананс 1 : 2 : 4. Да цяперашняга часу распрацаваны тры дакладныя тэорыі руху галілеевых спадарожнікаў Юпітэра. Гэта тэорыя Ліске, і дзьве тэорыі В. Ленэя (V.Lainey). У аддзеле нябеснай мэханіцы ДАІШ перакладзены на мову Сі й адаптаваны для ўжываньня ўсе тры праграмы. Вылічэньне эфэмэрыд для назіраньняў спадарожніка на любы момант можна правесьці на сайце аддзела нябеснай мэханіцы ДАІШ.

Вульканічная дзейнасьць, радыёўсплёскі

Вульканічны ўсплёск на Іё

Арбіта Іё разьмешчана ўсярэдзіне інтэнсіўнага радыяцыйнага пояса электронаў і іёнаў, злоўленых у магнітнае поле Юпітэра. Бо магнітасфэра круціцца разам зь Юпітэрам, яна зьмятае з Іё й выносіць прочкі каля 1000 кг матэрыялу ў хвіліну. Матэрыял утварае тор, воблака іёнаў, якое сьвеціць ва ўльтрафіялеце. Цяжкія іёны тора мігруюць вонкі, і іх ціск як бы надзімае магнітасфэру Юпітэра, робячы яе ўдвая больш чаканага памеру. Некаторыя з больш энэргетычных іёнаў серы й кіслароду трапляюць уздоўж магнітнага поля ў атмасфэру плянэты, выклікаючы сьвячэньне ў канцавосьсяў (так званая «аўрора»). Іё ўзаемадзейнічае з магнітасфэрай і самім торам і зьяўляецца як бы часткай паскаральніка, утвараючы натуральны магутны электрычны генэратар, ствараючы 400 000 вольт уздоўж яе дыямэтру й генэрыруючы электрычны ток 5 млн. ампэр, які цячэ ўздоўж магнітнага поля да іёнасфэры плянэты.

Мэханізм вывяржэньня на Іё ня злучаны з радыеактыўным распадам элемэнтаў, якія маглі б разагрэць кару — Іё для гэтага недастаткова вялікая. Чыньнікам вульканізму, верагодна, зьяўляецца награваньне спадарожніка прыліўным узьдзеяньнем іншых галілеевых спадарожнікаў. Энэргія для разаграваньня чэрпаецца з прыліўных узаемадзеяньняў іншага галілеева спадарожніка — Эўропы, самога Юпітэра й, у невялікай ступені, трэцяга спадарожніка — Ганімэда. Прыліўныя сілы ствараюць гарбы на паверхні, выгінаюць літасфэру Іё і разаграюць яе нетры. Дзякуючы прыліўным узьдзеяньням у нетрах Іё вылучаецца велізарная энэргія — 60-80 трыльёнаў ватаў. Відаць, яна разьмяркоўваецца нераўнамерна, больш яе вылучаецца ў павярхоўных пластах.

Выява паказвае блакітнага колеру вульканічны выкід, які працягнуўся на 100 км па паверхні Іё. Блакітны колер выкіду азначае прысутнасьць газу дыяксіду серы й «сьнега», які кандэнсаваўся з газу, бо газ пашыраецца й астывае. Малюнкі паказваюць таксама, што выкід Ра Патэра (Ra Patera) палае ў цемры, магчыма дзякуючы флюарэсцэнцыі серы й іёнаў кіслароду, створаных разбурэньнем малекул дыяксіду серы энэргетычнымі часьціцамі магнітасфэры Юпітэра. Гэта вывяржэньне — прыклад новага тыпу вульканічнай актыўнасьці, адкрыты Вояджэрам у 1979 г., — гейзэрападобнае вывяржэньне. Вульканічнае вывяржэньне на Зямлі ня можа выкінуць матэрыялы на такую вялікую вышыню з-за наяўнасьці атмасфэры.

Новыя факты з касьмічных апаратаў

Гэты здымак зроблены арбітальным апаратам Galileo у пэрыяд зь ліпеня па верасень 1996 году. Вобласьць мае шырыню ў 11 420 км, з шыратой ліній каардынатнай сеткі ў 30 градусаў. Зьмёрзлы двухвокіс серы здаецца белай і шэрай, у той час як жоўтыя й карычневыя колеры, верагодна, адпавядаюць іншым аблогам серы. Яркія чырвоныя паверхні зьяўляюцца абласьцямі нядаўняга вульканічнага вывяржэньня, рэчывы тут маюць высокую тэмпэратуру. Вульканы літаральна затапілі паверхню Іё лявай зь серы. Але калі ўтвараецца двухвокіс серы, значыць тут на Іё маецца кісларод. Напэўна там ёсьць і серавадарод і іншыя больш складаныя злучэньні й комплексы на базе серы. Вояджэр 1 назіраў 9 дзейсных вульканаў, іншыя вывяржэньні адбыліся паміж пралётамі Вояджэраў 1 і 2. Вышыня гэтых выкідаў над паверхняй больш 300 кілямэтраў, хуткасьць вывяржэньня 1 км/сэк.

Дадатак да сказанага

Вульканічная актыўнасьць Іё абумоўлена гравітацыйным уплывам на яе іншых целаў сыстэмы Юпітэра. Першым чынам сама гіганцкая плянэта сваім магутным прыцягненьнем стварыла два прыліўных гарбы на паверхні спадарожніка, якія затармазілі кручэньне Іё, так што яна заўсёды зьвернутая да Юпітэра адным бокам — як Месяц да Зямлі. Паколькі арбіта Іё не дакладны круг, гарбы зьлёгку перасоўваюцца па яе паверхні, што прыводзіць да разаграваньня нетраў. У яшчэ большай ступені гэты эфэкт выклікаецца прыліўным узьдзеяньнем іншых масіўных спадарожнікаў Юпітэра, у першую чаргу найбліжэйшай да Іё Эўропы. Ваганьні прыліўных гарбоў так разагрэлі нетры Іё, што цяпер яна зьяўляецца самым па-вульканічнаму актыўным целам Сонечнай сыстэмы.

У адрозьненьне ад зямных вульканаў, у якіх магутныя вывяржэньні эпізадычны, вульканы на Іё «працуюць» практычна не перастаючы, хоць актыўнасьць іх можа мяняцца. Вульканы й гейзэры выкідваюць частку рэчыва нават у космас. Ударныя кратэры на Іё адсутнічаюць з-за інтэнсіўнай вульканічнай перапрацоўкі паверхні. На ёй ёсьць каменныя масівы вышынёй да 9 км.

Глядзіце таксама

• Спадарожнікі Юпітэра
• Эўропа
• Ганімэд
• Каліста