Vuosituhansien ajan ihmiset tuijottivat yötaivaalle ja olivat hämmästyneitä kuu . Monille muinaisille kulttuureille se edusti jumaluutta, ja sen syklit saivat jumalallisen merkityksen. Klassisen antiikin aikana ja keskiajalla Kuuta pidettiin taivaallisena kappaleena, joka kiertää Maata, aivan kuten muutkin päivän tunnetut planeetat (Merkurius, Venus, Mars, Jupiter ja Saturnus).
Kuitenkin ymmärryksemme kuuista mullistettiin, kun vuonna 1610 , tähtitieteilijä Galileo Galilei osoitti kaukoputkensa Jupiteriin ja huomasi 'neljä vaeltavaa tähteä' Jupiterin ympärillä. Tästä eteenpäin tähtitieteilijät ovat ymmärtäneet, että muilla planeetoilla kuin Maalla voi olla omat kuunsa – joissakin tapauksissa useita kymmeniä tai enemmän. Kuinka monta kuuta aurinkokunnassa on?
Itse asiassa tähän kysymykseen vastaaminen vaatii ensin hieman selvennystä. Jos puhumme vahvistetuista kuiista, jotka kiertävät mitä tahansa aurinkokunnan planeetoista (eli niistä, jotka ovat yhdenmukaisia aurinkokunnan hyväksymän määritelmän kanssa IAU vuonna 2006 ), voimme sanoa, että niitä on tällä hetkellä173tunnetut kuut. Jos kuitenkin avaamme lattian kääpiöplaneetoille, joiden ympärillä on esineitä, määrä nousee182.
Aurinkokunnan kuut, useat pienet planeetat ja komeetat, esitetty mittakaavassa. Luotto: Antonio Ciccolella
Kuitenkin ohi 200 pienplaneetan kuuta on havaittu myös aurinkokunnassa (tammikuusta 2012 lähtien). Tämä sisältää 76 tunnettua kohdetta asteroidivyöhykkeellä satelliiteineen, neljä Jupiter-troijalaista, 39 Maanläheistä kohdetta (kahdessa kaksi satelliittia), 14 Marsin risteilijää ja 84 Trans-Neptunian objektien luonnollista satelliittia. Ja noin 150 muuta pientä kappaletta on havaittu Saturnuksen renkaissa. Jos otamme mukaan kaikki nämä, voimme sanoa, että aurinkokunnassa on545tunnetut satelliitit.
Sisäinen aurinkokunta:
Sisäisen aurinkokunnan planeetat – Merkurius, Venus, Maa ja Mars – ovat kaikki maanpäälliset planeetat , mikä tarkoittaa, että ne koostuvat silikaattikivestä ja mineraaleista, jotka erotetaan metallisen ytimen ja silikaattivaipan ja -kuoren välillä. Useista syistä aurinkokunnan tällä alueella on vain vähän satelliitteja.
Kaiken kaikkiaan sisäisessä aurinkokunnassa on vain kolme luonnollista satelliittia, jotka kiertävät planeettakappaleita - Maa ja Mars. Vaikka tiedemiehet teoriat, että Merkuriuksen ja Venuksen ympärillä oli aiemmin kuita, uskotaan, että nämä kuut osuivat pintaan kauan sitten. Syy tähän satelliittien harvuuteen liittyy paljon Auringon gravitaatiovaikutukseen.
Sekä Merkurius että Venus ovat liian lähellä Aurinkoa (ja Merkuriuksen tapauksessa liian heikkoja oman vetovoimansa suhteen), jotta ne olisivat tarttuneet ohi kulkevaan esineeseen tai pitäytyäkseen kiertoradalla olevista roskarenkaista, jotka olisivat voineet liittyä yhteen muodostaakseen satelliitin. ajan myötä. Maa ja Mars pystyivät säilyttämään satelliitit, mutta pääasiassa siksi, että ne ovat sisäplaneettojen uloimpia.
Maapallolla on vain yksi luonnollinen satelliitti, jonka tunnemme - theKuu . Kuun keskisäde on 1737 km ja massa 7,3477 x 10²² kg, ja se on 0,273 kertaa Maan kokoinen ja 0,0123-kertainen massiivinen, mikä on melko suuri satelliitille. Se on myös aurinkokuntamme toiseksi tihein kuu (sen jälkeen the ), jonka keskimääräinen tiheys on 3,3464 g/cm³.
Kuun muodostumisesta on esitetty useita teorioita. Nykyään vallitseva hypoteesi on, että Maa-Kuu -järjestelmä muodostui vastamuodostetun proto-Maan ja Marsin kokoisen esineen (nimeltään) välisen törmäyksen seurauksena. Theia ) noin 4,5 miljardia vuotta sitten. Tämä isku olisi räjäyttänyt materiaalia molemmista kohteista kiertoradalle, jossa se lopulta kerääntyisi muodostaen Kuun.
Marsilla on puolestaan kaksi kuuta - Phobos ja Deimos . Oman kuumme tavoin molemmat Marsin kuut ovat vuorovesilukossa Marsiin, joten ne osoittavat planeetalle aina samat kasvot. Kuuhun verrattuna ne ovat ulkonäöltään karkeita ja asteroidin kaltaisia, ja myös paljon pienempiä. Tästä johtuu vallitseva teoria, jonka mukaan ne olivat kerran asteroideja, jotka potkittiin ulos Päävyö Jupiterin painovoiman vaikutuksesta, ja sitten Mars hankki ne.
Suurempi kuu on Phobos, jonka nimi tulee kreikan sanasta, joka tarkoittaa 'pelkoa' (eli fobiaa). Phoboksen leveys on vain 22,7 kilometriä, ja sen kiertoradalla se on lähempänä Marsia kuin Deimos. Verrattuna Maan omaan kuuhun, joka kiertää 384 403 kilometrin etäisyydellä planeettamme, Phobos kiertää keskimäärin vain 9 377 kilometrin etäisyydellä Marsin yläpuolella.
Phobos ja Deimos, valokuvannut täällä Mars Reconnaissance Orbiterin. Kiitos: NASA
Marsin toinen kuu on Deimos, joka on saanut nimensä kreikan sanasta paniikkia. Se on vielä pienempi, sen halkaisija on vain 12,6 km, ja se on myös vähemmän epäsäännöllinen. Sen kiertorata asettaa sen paljon kauemmaksi Marsista, 23 460 km:n etäisyydelle, mikä tarkoittaa, että Deimoksella kestää 30,35 tuntia kiertoradalle Marsin ympäri.
Nämä kolme kuuta ovat sisäisessä aurinkokunnassa (ainakin perinteisen määritelmän mukaan) löydettyjen kuuiden summa. Mutta ulkomaille katsottuna näemme, että tämä on oikeastaan vain jäävuoren huippu. Ajattelemme, että uskoimme joskus siihentheMoon oli ainoa laatuaan!
Ulkoinen aurinkokunta:
Asteroidivyöhykkeen tuolla puolen (ja Frost Line ), asiat muuttuvat aivan erilaisiksi. Tällä aurinkokunnan alueella jokaisella planeetalla on merkittävä kuujärjestelmä; Jupiterin ja Saturnuksen tapauksessa ehkä jopa satoja. Tähän mennessä yhteensä 170 kuuta on vahvistettu kiertävän sitä Ulkoplaneetat , kun taas useita satoja muita pieniä kappaleita ja asteroideja kiertävät.
Valtavan kokonsa, massansa ja vetovoimansa ansiosta Jupiterilla on eniten satelliitteja aurinkokunnan planeetoista. Tällä hetkellä Jovian järjestelmään kuuluu 67 tunnettua kuuta, vaikka sillä on arvioitu olevan jopa 200 kuuta ja kuuta (joista suurin osa ei ole vielä vahvistettu ja luokiteltu).
Neljä suurinta Jovian kuuta tunnetaan nimellä Galilean kuut (nimetty löytäjän mukaan, Galileo Galilei ). Ne sisältävät: the , aurinkokuntamme vulkaanisesti aktiivisin kappale; Eurooppa , jolla epäillään olevan massiivinen maanalainen valtameri; Ganymede , aurinkokuntamme suurin kuu; ja Callisto , jolla uskotaan myös olevan maanalainen valtameri ja jossa on aurinkokunnan vanhin pintamateriaali.
Kuva Jupiterista ja Galilean satelliiteista. Kiitos: NASA
Sitten on Inner Group (tai Amalthea-ryhmä), joka koostuu neljästä pienestä kuusta, joiden halkaisija on alle 200 km, jotka kiertävät alle 200 000 km:n säteillä ja joiden kiertoradan kaltevuus on alle puoli astetta. Tähän ryhmään kuuluvat kuut Metis , Adrastea , Amalthea , ja Thebes . Yhdessä useiden vielä näkymättömien sisäkuukuiden kanssa nämä kuut täydentävät ja ylläpitävät Jupiterin heikkoa rengasjärjestelmää.
Jupiterilla on myös joukko epäsäännöllisiä satelliitteja, jotka ovat huomattavasti pienempiä ja joilla on etäisempiä ja eksentrisempiä kiertoradat kuin muilla. Nämä kuut on jaettu perheisiin, joilla on yhtäläisyyksiä kiertoradalla ja koostumuksella, ja niiden uskotaan olevan suurelta osin seurausta Jupiterin painovoiman vangitsemien suurten esineiden törmäyksistä.
Jupiterin tapaan Saturnuksella on arvioitu olevan vähintään 150 kuuta ja kuuta, mutta vain 53 näistä kuista on annettu viralliset nimet. Näistä 34 on halkaisijaltaan alle 10 km ja 14 on halkaisijaltaan 10-50 km. Jotkut sen sisä- ja ulkokuista ovat kuitenkin melko suuria, 250:stä yli 5000 kilometriin.
Perinteisesti suurin osa Saturnuksen kuista on nimetty kreikkalaisen mytologian titaanien mukaan, ja ne on ryhmitelty koon, kiertoradan ja Saturnuksen läheisyyden perusteella. Kaikilla sisimmillä ja säännöllisillä kuiilla on pieniä kiertoradan kaltevuuksia ja epäkeskisuuksia sekä etenevät kiertoradat. Samaan aikaan syrjäisimpien alueiden epäsäännöllisillä kuuilla on miljoonien kilometrien kiertoradat, useita vuosia kestävät kiertoradat ja ne liikkuvat taaksepäin suuntautuvilla kiertoradoilla.
Kollaasi Saturnuksesta (alas vasemmalla) ja joistakin sen kuista: Titan, Enceladus, Dione, Rhea ja Helene. Kiitokset: NASA/JPL/Space Science Institute
Inner Large Moons, jotka kiertävät sisällä E rengas , sisältää isommat satelliitit miimejä Enceladus , Tethys , ja Dione . Kaikki nämä kuut koostuvat pääasiassa vesijäästä, ja niiden uskotaan erottuvan kiviseksi ytimeksi sekä jäiseksi vaipaksi ja kuoreksi. Suuret ulkokuut, jotka kiertävät Saturnuksen E-renkaan ulkopuolella, ovat koostumukseltaan samanlaisia kuin Sisäiset kuut – eli koostuvat pääasiassa vesijäästä ja kivestä.
Halkaisijaltaan 5 150 km ja 1 350 × 10kaksikymmentämassa kg, Titan on Saturnuksen suurin kuu ja muodostaa yli 96 % planeetan kiertoradalla olevasta massasta. Titan on myös ainoa suuri kuu, jolla on oma ilmakehä, joka on kylmä, tiheä ja koostuu pääasiassa typestä ja pienestä osasta metaania. Tutkijat ovat myös havainneet läsnäolon polysyklisiä aromaattisia hiilivetyjä yläilmakehässä sekä metaanin jääkiteitä .
Titanin pinnalla, jota on vaikea havaita jatkuvan ilmakehän sumun takia, näkyy vain muutamia törmäyskraattereita, todisteita kryo-tulivuorista ja pitkittäissuuntaisia dyynikenttiä, jotka ilmeisesti ovat vuorovesituulien muovaamia. Titan on myös aurinkokunnan ainoa kappale Maan ohella, jonka pinnalla on nestemäisiä kappaleita metaani-etaanijärviä Titanin pohjois- ja etelänapa-alueilla.
Uranuksella on 27 tunnettua satelliittia, jotka on jaettu luokkiin suuret kuut, sisäkuut ja epäsäännölliset kuut (samanlaiset kuin muut kaasujättiläiset). Uranuksen suurimmat kuut ovat koon mukaan Miranda , Ariel , Umbriel , Oberon ja Titania . Näiden kuun halkaisija ja massa ovat 472 km ja 6,7 × 1019kg Mirandalle 1578 kilometriin ja 3,5 × 10kaksikymmentäyksikg Titanialle. Jokainen näistä kuista on erityisen tumma, ja niissä on alhainen sidos ja geometriset albedot. Ariel on kirkkain, kun taas Umbriel on pimein.
Montaasi Uranuksen kuista (vasemmalta oikealle) – Ariel, Kiitos: NASA
Kaikkien Uranuksen suurten kuuiden uskotaan muodostuneen akkretaatiolevyyn, joka oli olemassa Uranuksen ympärillä jonkin aikaa sen muodostumisen jälkeen, tai johtui Uranuksen varhaisessa historiassa kärsimästä suuresta törmäyksestä. Jokainen niistä koostuu suunnilleen yhtä suuresta määrästä kiveä ja jäätä, paitsi Miranda, joka on valmistettu pääasiassa jäästä.
Jääkomponentti voi sisältää ammoniakkia ja hiilidioksidia, kun taas kiviaineksen uskotaan koostuvan hiilipitoista materiaalia mukaan lukien orgaaniset yhdisteet (samanlaiset kuin asteroidit ja komeetat). Heidän koostumustensa uskotaan erottuvan toisistaan, ja kivistä ydintä ympäröi jäinen vaippa.
Neptunuksella on 14 tunnettua satelliittia, joista kaikki yhtä lukuun ottamatta on nimetty kreikkalaisten ja roomalaisten merijumalien mukaan (paitsi S/2004 N 1 , joka on tällä hetkellä nimeämätön). Nämä kuut jaetaan kahteen ryhmään - säännöllisiin ja epäsäännöllisiin kuuihin - niiden kiertoradan ja Neptunuksen läheisyyden perusteella. Neptunuksen säännölliset kuut - Naiad , Thalassa , Despina , Galatea , Larissa , S/2004 N 1 ja Proteus - ovat niitä, jotka ovat lähimpänä planeettaa ja jotka seuraavat pyöreitä, kiertoradoja, jotka sijaitsevat planeetan päiväntasaajan tasolla.
Neptunuksen epäsäännölliset kuut koostuvat planeetan jäljellä olevista satelliiteista (mukaan lukien Triton ). Ne seuraavat yleensä kaltevia epäkeskisiä ja usein taaksepäin suuntautuvia kiertoratoja kaukana Neptunuksesta. Ainoa poikkeus on Triton, joka kiertää lähellä planeettaa kiertäen pyöreää kiertorataa, vaikkakin taaksepäin ja kaltevana.
Tritonin maailmanlaajuinen värimosaiikki, Voyager 2:lla vuonna 1989. Kiitos: NASA/JPL/USGS
Epäsäännölliset kuut ovat Tritonin etäisyyden mukaan planeetalta, Nereid , Halimede, Sao, Laomedeia, Neso ja Psamathe – ryhmä, joka sisältää sekä eteneviä että retrogradisia kohteita. Tritonia ja Nereidiä lukuun ottamatta Neptunuksen epäsäännölliset kuut ovat samanlaisia kuin muiden jättiläisplaneettojen, ja Neptunuksen uskotaan vangitun painovoimaisesti.
Keskimääräinen halkaisija noin 2700 km (mi) ja massa 214080 ± 520 x 1017kg, Triton on suurin Neptunuksen kuista ja ainoa tarpeeksi suuri saavuttaakseen hydrostaattinen tasapaino (eli on muodoltaan pallomainen). Se sijaitsee 354 759 kilometrin etäisyydellä Neptunuksesta, ja se sijaitsee myös planeetan sisäisen ja ulkoisen kuun välissä.
Nämä kuut muodostavat leijonan osan aurinkokunnan luonnollisista satelliiteista. Jatkuvien tutkimusten ja instrumentointiimme tehtyjen parannusten ansiosta satelliitteja löydetään kuitenkin myös pienten kappaleiden kiertoradalta.
Kääpiöplaneetat ja muut ruumiit:
Kuten jo todettiin, aurinkokunnassa on useita kääpiöplaneettoja, TNO:ita ja muita kappaleita, joilla on myös omat kuunsa. Nämä koostuvat pääasiassa luonnollisista satelliiteista, joiden on vahvistettu kiertävän Pluto , Eris , Haumea ja Haluaisi . Viidellä kiertävällä satelliitilla Plutolla on eniten vahvistettuja kuita (vaikka se voi muuttua lisähavaintojen myötä).
Suurin ja lähin kiertoradalla Plutoa on Charon. Tähtitieteilijä James Christy tunnisti tämän kuun ensimmäisen kerran vuonna 1978 Washingtonissa sijaitsevan Yhdysvaltain laivaston observatorion (USNO) valokuvalevyjen avulla. Charonin takana on neljä muuta kehäkuuta – Styx , ei mitään , Kerberos , ja Hydra , vastaavasti.
Muotokuva New Horizons -avaruusaluksen viimeisestä lähestymisestä Pluto-järjestelmään 11. heinäkuuta 2015. Kiitos: NASA-JHUAPL-SWRI.
Pluto Companion Search Team löysi Nixin ja Hydran samanaikaisesti vuonna 2005 käyttämällä Hubble-avaruusteleskooppia. Sama tiimi löysi Kerberosin vuonna 2011. New Horizons -avaruusalus löysi viidennen ja viimeisen satelliitin Styxin vuonna 2012 ottaessaan kuvia Plutosta ja Charonista.
Charon, Styx ja Kerberos ovat kaikki tarpeeksi massiivisia ollakseen romahtaneet pallomaiseen muotoon oman painovoimansa vaikutuksesta. Nix ja Hydra ovat puolestaan muodoltaan pitkänomaisia. Pluto-Charon-järjestelmä on epätavallinen, koska se on yksi harvoista aurinkokunnan järjestelmistä, jonka barycenter on primääripinnan yläpuolella. Lyhyesti sanottuna Pluto ja Charon kiertävät toisiaan, mikä saa jotkut tutkijat väittämään, että se on 'kaksoiskääpiöjärjestelmä' kääpiöplaneetan ja kiertävän kuun sijaan.
Lisäksi se on epätavallista siinä mielessä, että jokainen ruumis on vuorovesilukittu toiseen. Charon ja Pluto esittävät aina samat kasvot toisilleen; ja mistä tahansa asennosta kummallakin vartalolla, toinen on aina samassa paikassa taivaalla tai aina peitettynä. Tämä tarkoittaa myös sitä, että kunkin pyörimisjakso on yhtä suuri kuin aika, joka kuluu koko järjestelmältä pyöriäkseen yhteisen painopisteensä ympäri.
Vuonna 2007 havainnot Geminin observatorio Ammoniakkihydraattien ja vesikiteiden laikkuja Charonin pinnalla viittasi aktiivisten kryogeysirien olemassaoloon. Tämä näyttäisi osoittavan, että Plutolla on maanalainen valtameri, jonka lämpötila on lämmin ja että ydin on geologisesti aktiivinen. Pluton kuun uskotaan syntyneen Pluton ja samankokoisen kappaleen törmäyksessä aurinkokunnan historian alussa. Törmäyksessä vapautui materiaalia, joka tiivistyi Pluton ympärillä oleviin kuuihin.
Pluton vertailu muihin suurimpiin TNO:ihin ja Maahan (kaikki mittakaavassa). Kiitos: NASA/Lexicon
Toiseksi tulee Haumea, jolla on kaksi tunnettua kuuta - Hei ja Namaka – jotka on nimetty havaijilaisen jumalattaren tyttärien mukaan. Brownin tiimi löysi molemmat vuonna 2005, kun hän havainnoi Haumeaa W.M. Keckin observatorio. Hi'iaka, jonka Caltech-tiimi kutsui alun perin 'Rudolphiksi', löydettiin 26. tammikuuta 2005.
Se on ulompi ja – halkaisijaltaan noin 310 kilometriä – suurempi ja kirkkaampi näistä kahdesta, ja kiertää Haumeaa lähes ympyrämäisenä 49 päivän välein. Infrapunahavainnot osoittavat, että sen pinta on lähes kokonaan puhtaan kiteisen vesijään peitossa. Tämän vuoksi Brown ja hänen tiiminsä ovat spekuloineet, että kuu on Haumean pala, joka katkesi törmäyksen aikana.
Namaka, pienempi ja sisin kahdesta, löydettiin 30. kesäkuuta 2005, ja sen lempinimeltään 'Blitzen'. Se on kymmenesosa Hi'iakan massasta ja kiertää Haumean 18 päivässä erittäin elliptisellä kiertoradalla. Molemmat kuut kiertävät Haumeaa on erittäin eksentrinen kiertoradalla. Niiden massasta ei ole vielä tehty arvioita.
Eriksellä on yksi kuu nimeltä Dysnomia , joka on nimetty kreikkalaisessa mytologiassa Eriksen tyttären mukaan, joka havaittiin ensimmäisen kerran 10. syyskuuta 2005 – muutama kuukausi Eriksen löytämisen jälkeen. Kuun havaitsi Havaijilla Keck-teleskooppeja käyttävä ryhmä, joka oli kiireinen havainnoimalla neljää kirkkainta TNO:ta (Pluto, Makemake, Haumea ja Eris).
Taiteilijan käsitys kääpiöplaneetta Eriksestä ja sen ainoasta luonnollisesta satelliitista Dysnomiasta. Kiitokset: NASA, ESA, Adolph Schaller (STScI:stä)
Huhtikuussa 2016 havaintoja käyttäen Hubble-avaruusteleskooppi 's Wide Field Camera 3 paljasti, että Makemakella oli luonnollinen satelliitti – joka sai nimen S/2015 (136472) 1 (löytötiimin lempinimeltään MK 2). Sen halkaisijaksi arvioidaan 175 kilometriä (110 mailia), ja sen puolipääakseli on vähintään 21 000 kilometrin päässä Makemakesta.
Suurin ja pienin kuu:
Aurinkokunnan suurimman kuun tittelin saa Ganymede, jonka halkaisija on 5262,4 kilometriä (3270 mailia). Tämä ei tee siitä vain Maan Kuuta suurempia, vaan jopa Merkurius-planeettaa suurempia - vaikka sen massa on vain puolet Merkuriuksen massasta. Pienimmän satelliitin osalta se on tasapeli S/2003 J 9:n ja S/2003 J 12:n välillä. Nämä kaksi satelliittia, jotka molemmat kiertävät Jupiteria, ovat halkaisijaltaan noin 1 km (0,6 mailia).
Tärkeä asia, joka on huomioitava keskusteltaessa aurinkokunnan tunnettujen kuuiden lukumäärästä, on se, että avainsana tässä on 'tunnettu'. Joka vuosi lisää satelliitteja vahvistetaan, ja suurin osa niistä, joista tiedämme, on löydetty vasta muutaman viime vuosikymmenen aikana. Tutkimustyömme jatkuessa ja välineidemme kehittyessä saatamme huomata, että siellä väijyy satoja muita!
Olemme kirjoittaneet monia mielenkiintoisia artikkeleita aurinkokunnan kuista täällä Universe Today -sivustolla. Tässä Mikä on aurinkokunnan suurin kuu ? Mitkä ovat aurinkokunnan planeetat? , Kuinka monta kuuta maapallolla on? , Kuinka monta kuuta Marsilla on? , Kuinka monta kuuta Jupiterilla on? , Kuinka monta kuuta Saturnuksella on? , Kuinka monta kuuta Uranuksella on? , Kuinka monta kuuta Neptunuksella on?
Jos haluat lisätietoja, muista tarkistaa NASA:n aurinkokunnan tutkimus sivu.
Olemme äänittäneet kokonaisen sarjan podcasteja aiheesta Aurinkokunta Astronomy Castissa . Tarkista ne täältä.
Lähteet: