IO (SATELIT): KARAKTERISTIKE, SASTAV, ORBITA, KRETANJE, STRUKTURA - ARTE - 2024

Io je dio četiriju Galilejevih satelita (Io, Europa, Ganymede, Callisto), tako nazvani, jer ih je 1610. otkrio Galileo Galilei pomoću rudimentarnog teleskopa koji je sam sagradio.

To je treći najveći galilejski satelit i od preostalih 75 Jupiterovih satelita. Redoslijed orbitalnog polumjera peti je satelit i prvi Galilej. Ime mu dolazi od grčke mitologije, u koju je Io bio jedna od mnogih djevojaka u koju se zaljubio bog Zeus, koji se u rimskoj mitologiji zvao i Jupiter.

Slika 1. Io je dio četiriju satelita koje je otkrio Galileo Galilei 1610. godine, a od četiri su mu najbliža planeti. (wikimedia commons).

Io je jedna trećina promjera Zemlje i otprilike veličine našeg satelita Mjeseca. U usporedbi s ostalim satelitima Sunčevog sustava, Io je na petom mjestu po veličini, a prethodio mu je Mjesec.

Površina Ija ima planinski lanac koji se izdvaja iz golemih ravnica. Ne primjećuju se krateri utjecaja, što ukazuje da su izbrisani svojom velikom geološkom i vulkanskom aktivnošću, koji se smatraju najvećim od svih u Sunčevom sustavu. Njegovi vulkani stvaraju oblake sumpornih spojeva koji se uzdižu 500 km iznad njegove površine.

Na njegovoj površini postoje stotine planina, neke više od Mount Everest-a, koje su nastale zbog intenzivnog vulkanizma satelita.

Otkrivanje Ija 1610. i ostalih galilejskih satelita promijenilo je perspektivu našeg položaja u svemiru, jer smo u to vrijeme mislili da smo središte svega.

Otkrivajući "druge svjetove", kako je Galileo nazvao satelite koji se vrte oko Jupitera, ideja koju je predložio Kopernik da se naš planet vrti oko Sunca postala je izvedivija i opipljivija.

Zahvaljujući Iu prvo mjerenje brzine svjetlosti napravio je danski astronom Ole Christensen Rømer 1676. Shvatio je da je Jupiterovo pomračenje Jionovog pomračenja bilo 22 minute kraće kad je Zemlja bila bliža Jupiteru nego kad je bila u najdalje vrijeme.

Bilo je to vrijeme kada je svjetlost trebala putovati zemljinim orbitalnim promjerom, odakle je Rømer procijenio 225 000 km / s za brzinu svjetlosti, 25% manju od trenutno prihvaćene vrijednosti.

Opće karakteristike Io

Kad se misija Voyager približila sustavu Jovian, pronašla je osam erupcija vulkana na Iu, a misija Galileo, iako se nije mogla previše približiti satelitu, stvorila je slike vulkana izvrsne rezolucije. Ni manje od 100 erupcija vulkana otkrilo je ovu sondu.

Slika 2. Površina Io koja prikazuje velike ravnice i obilne vulkane u stvarnim bojama fotografirane sondom Galileo. Izvor: NASA.

Glavne fizičke karakteristike Io su:

-Nijeg promjera je 3.643,2 km.

-Mass: 8,94 x 10 ²² kg.

-Srednja gustoća 3,55 g / cm ³.

-Površinska temperatura: (ºC): -143 do -168

-Ubrzanje gravitacije na njegovoj površini je 1,81 m / s ² ili 0,185g.

-Proizvod rotacije: 1d 18h ​​27,6m

-Provod prevođenja: 1d 18h ​​27,6m

-Atmosfera koja se sastoji od 100% sumpor-dioksida (SO2).

Sažetak glavnih karakteristika Io

Sastav

Najistaknutija karakteristika Ija je njegova žuta boja koja nastaje zbog sumpora koji se taloži na osnovi vulkanske površine. Iz tog razloga, iako su utjecaji meteorita koje privlači div Jupiter česti, brzo se brišu.

Smatra se da bazalti obiluju satelitom, kao i uvijek, obojenim žutim sumporom.

Rastaljeni silikati obiluju plaštom (vidjeti detalje o unutarnjoj strukturi ispod), dok se kora sastoji od smrznutog sumpora i sumpornog dioksida.

Io je najgušći satelit u Sunčevom sustavu (3,53 g / cc) i usporediv je sa stjenovitim planetima. Silikatna stijena plašta okružuje jezgru od rastaljenog željeznog sulfida.

Napokon, atmosfera Io sastoji se gotovo 100% sumpor-dioksida.

Atmosfera

Spektralne analize otkrivaju tanku atmosferu sumpornog dioksida. Iako stotine aktivnih vulkana ispuštaju tonu plinova u sekundi, satelit ih ne može zadržati zbog niske gravitacije, a ni brzina bijega satelita nije velika.

Uz to, ionizirani atomi koji napuštaju Iovu blizinu zarobljeni su Jupiterovim magnetskim poljem, tvoreći svojevrsnu krafnu na svojoj orbiti. Upravo ti sumporni ioni daju sićušnom i obližnjem satelitu Amalthea čija je orbita ispod Io-a crvenkasta boja.

Tlak tanke i tanke atmosfere je vrlo nizak, a njegova temperatura ispod -140ºC.

Površina Io-a neprijateljska je prema ljudima zbog niskih temperatura, toksične atmosfere i ogromnog zračenja, budući da je satelit unutar zračenja Jupitera.

Io atmosfera bledi i zapali se

Zbog orbitalnog kretanja Iona dolazi vrijeme u kojem satelit prestaje primati svjetlost Sunca, budući da ga Jupiter pomračuje. To razdoblje traje 2 sata i, kako se i očekivalo, temperatura pada.

Doista, kada se Io suočava sa Suncem, njegova temperatura iznosi -143 ° C, ali kad ga pomrači gigantski Jupiter, njegova temperatura može pasti na -168 ° C.

Tijekom pomračenja, tanka atmosfera satelita se kondenzira na površini, tvoreći sumporni dioksid i potpuno nestaje.

Tada, kad pomračenje prestane i temperatura počne rasti, kondenzirani sumpor dioksid isparava i Io tanka atmosfera se vraća. To je zaključak koji je 2016. donio NASA-in tim.

Tako atmosfera Io ne nastaje plinovima iz vulkana, već sublimacijom leda na njegovoj površini.

Prijevodni pokret

Io napravi potpunu revoluciju oko Jupitera u 1,7 zemaljskih dana, a svaki okret satelita pomrači njegov planet domaćin, u trajanju od 2 sata.

Zbog ogromne plimne sile, orbita Io trebala bi biti kružna, no to nije slučaj zbog interakcije s ostalim galilejskim mjesecima, s kojima su u orbitalnoj rezonanci.

Kad Io napuni 4, Europa napuni 2, a Ganymede 1. Znatiželjni fenomen može se vidjeti u sljedećoj animaciji:

Slika 3. Orbitalna rezonanca Ija i njegovih sestrinskih satelita: Ganymede i Europa. Izvor: Wikimedia Commons.

Ta interakcija uzrokuje da orbita satelita ima određenu ekscentričnost, izračunatu na 0,0041.

Najmanji orbitalni polumjer (periastrum ili perihelion) Io je 420 000 km, dok je najveći orbitalni polumjer (apoaster ili aphelion) 423,400 km, što daje srednji orbitalni polumjer od 421,600 km.

Orbitalna ravnina je nagnuta u odnosu na Zemljinu orbitalnu ravninu za 0,040 °.

Io se smatra Jupiterovim najbližim satelitom, ali u stvarnosti postoje još četiri satelita ispod njegove orbite, iako izuzetno mala.

U stvari je Io 23 puta veći od najvećeg od tih malih satelita, koji su vjerojatno meteoriti zarobljeni u Jupiterovoj gravitaciji.

Imena sićušnih mjeseci, zbog blizine planeta domaćina, su: Metis, Adrastea, Amalthea i Theba.

Nakon Ibove orbite, sljedeći satelit je galilejski: Europa.

Unatoč tome što je jako blizu Iu, Europa je po sastavu i strukturi posve različita. Vjeruje se da je to tako jer mala razlika u orbitalnom polumjeru (249 tisuća km) čini silu plime na Europi znatno manjom.

Orbita Iona i magnetosfere Jupitera

Vulkani na Io puše ionizirane atome sumpora u prostor koji su zarobljeni Jupiterovim magnetskim poljem, tvoreći krofu plazma provodnika koji odgovara orbitu satelita.

To je Jupiterovo magnetsko polje koje nosi ionizirani materijal iz Ioove tanke atmosfere.

Fenomen stvara struju od 3 milijuna ampera koja pojačava Jupiterovo već moćno magnetsko polje da udvostruči vrijednost koju bi imali kad ne bi bilo Io.

Rotacijsko gibanje

Period rotacije oko vlastite osi podudara se s orbitalnim razdobljem satelita, što je uzrokovano plimnom silom koju Jupiter djeluje na Io, čija je vrijednost bila 1 dan, 18 sati i 27,6 sekundi.

Nagib osi rotacije je zanemariv.

Unutarnja struktura

Budući da je njegova prosječna gustoća 3,5 g / cm ^3, zaključuje se da je unutarnja struktura satelita stjenovita. Spektralna analiza Io ne otkriva prisutnost vode, pa postojanje leda nije vjerojatno.

Prema proračunima na temelju prikupljenih podataka, vjeruje se da satelit ima malu jezgru željeza ili željeza pomiješanog s sumporom.

Slijedi ga dubok i djelomično rastopljen stjenovit plašt i tanka, kamenita kora.

Na površini se nalaze boje loše napravljene pizze: crvena, blijedo žuta, smeđa i narančasta.

Prvobitno se smatralo da je kora sumpor, ali infracrvena mjerenja otkrivaju da vulkani izbijaju lavu na 1500 ° C, što ukazuje da se ne sastoji samo od sumpora (koji ključa na 550 ° C), već postoji i rastopljena stijena.

Još jedan dokaz prisutnosti stijena je postojanje nekih planina s visinama koje dupliciraju Mount Everest. Sam sumpor ne bi imao snage objasniti ove formacije.

Unutarnja struktura Io prema teorijskim modelima sažeta je u sljedećoj ilustraciji:

Slika 4. Struktura Io. Izvor: Wikimedia Commons.

Geologija Io

Geološka aktivnost planeta ili satelita utječe na toplinu njegove unutrašnjosti. A najbolji primjer je Io, najunutarnji Jupiterov najveći satelit.

Ogromna masa planeta domaćina velik je privlačnjak za meteorite, poput zapamćene Shoemaker-Levy 9 iz 1994., međutim Io ne pokazuje udarne kratere i razlog je taj što ih intenzivna vulkanska aktivnost briše.

Io ima više od 150 aktivnih vulkana koji sipaju dovoljno pepela za zakopavanje udarnih kratera. Vulkanizam Iona je mnogo intenzivniji od onog na Zemlji i najveći je u cijelom Sunčevom sustavu.

Ono što pojačava erupcije vulkana Io je sumpor otopljen u magmi, koji kada ispušta svoj tlak pokreće magmu, bacajući pepeo i plin do visine od 500 m.

Pepeo se vraća na površinu satelita, stvarajući slojeve krhotina oko vulkana.

Bjelkasta područja primjećuju se na površini Io zbog smrznutog sumpornog dioksida. U pukotinama rastopljenog lava teče i eksplodira prema gore.

Slika 5. Slijed snimljen sondom New Horizons, prikazuje vulkan koji erupcira na površini Io. Izvor: NASA.

Odakle dolazi Ioova energija?

Budući da je Io malo veći od Mjeseca, koji je hladan i geološki mrtav, postavlja se pitanje odakle dolazi energija ovog malog satelita Jovian.

Ne može biti preostala toplina formacije, jer Io nije dovoljno velik da bi je zadržao. Ni radioaktivno propadanje njegove unutrašnjosti, jer u stvari energija raspršena vulkanima lako utrostručuje toplinu zračenja koju tijelo takve veličine emitira.

Izvor energije Io je plimna sila, zbog ogromne gravitacije Jupitera i zbog njegove blizine.

Ta je sila toliko velika da se površina satelita diže i spušta 100 m. Trenje među stijenama je ono što proizvodi ovu ogromnu toplinu, sigurno puno veću od one zemaljske plimne sile, koja jedva pomiče čvrstu površinu kontinenata nekoliko centimetara.

Ogromno trenje uzrokovano gigantskom plimnom silom na Io uzrokuje stvaranje dovoljno topline za otapanje dubokih slojeva. Sumporni dioksid isparava, stvarajući dovoljan pritisak da se magma koju izduvaju vulkani ohladi i pokrije površinu.

Učinak plime smanjuje se s kubom udaljenosti do središta atrakcije, pa je taj efekt manje važan u satelitima udaljenijim od Jupitera, gdje geologija dominira utjecajima meteorita.

Reference

1. 20 minuta. (2016) Promatranje pomračenja u Iu otkriva njegove tajne. Oporavak od: 20minutos.es
2. Kutner, M. (2010) Astronomija: Fizička perspektiva. Cambridge University Press.
3. Sjeme i Backman. (2011). Sunčev sustav. Cengage Learning.
4. Wikipedia. Io (satelit). Oporavak od: es. wikipedia.com
5. Wikipedia. Sateliti Jupitera. Oporavak od: es. wikipedia.com
6. Wikipedia. Galilejski satelit. Oporavilo sa: wikipedia.com