IO (SATELIT): VLASTNOSTI, SLOŽENÍ, OBĚŽNÁ DRÁHA, POHYB, STRUKTURA - ARTE - 2025

Io je součástí čtyř galilejských satelitů (Io, Europa, Ganymede, Callisto), které byly pojmenovány, protože je objevil v roce 1610 Galileo Galilei s rudimentárním dalekohledem, který sám postavil.

Je to třetí největší z galilských satelitů a ze zbývajících 75 družic Jupiter. V pořadí orbitálního poloměru je to pátý satelit a první z Galilejců. Jeho jméno pochází z řecké mytologie, ve které byl Io jednou z mnoha dívek, do nichž se zamiloval bůh Zeus, nazývaný také římskou mytologií Jupiter.

Obrázek 1. Io je součástí čtyř satelitů objevených Galileem Galileim v roce 1610 a ze čtyř je nejblíže k planetě. (wikimedia commons).

Io je jedna třetina průměru Země a asi velikosti našeho satelitu Měsíc. Ve srovnání s ostatními satelity ve sluneční soustavě je Io na pátém místě, kterému předchází Měsíc.

Povrch Io má pohoří, která vystupují z rozlehlých plání. Žádné rázové krátery nejsou pozorovány, což naznačuje, že byly vymazány jejich velkou geologickou a sopečnou aktivitou, považovanou za největší ze všech ve sluneční soustavě. Jeho sopky produkují mraky sloučenin síry, které se zvedají 500 km nad jeho povrchem.

Na jeho povrchu jsou stovky hor, některé vyšší než Mount Everest, které byly vytvořeny kvůli intenzivní sopečnosti satelitu.

Objev Io v roce 1610 a dalších galilských satelitů změnil perspektivu naší pozice ve vesmíru, protože v té době jsme byli považováni za centrum všeho.

Objevením „jiných světů“, jak Galileo nazýval satelity, které se točily kolem Jupiteru, se myšlenka, kterou navrhl Koperník, že naše planeta se točí kolem Slunce, se stala proveditelnější a hmatatelnější.

Díky Io první měření rychlosti světla provedl dánský astronom Ole Christensen Rømer v roce 1676. Uvědomil si, že doba zatmění Io u Jupitera byla o 22 minut kratší, když byla Země blíž k Jupiteru než když to bylo v jeho nejvzdálenějším bodě.

To byl čas, který zabralo světlo, aby projelo zemský orbitální průměr, odtud odhadl Rømer rychlost světla 225 000 km / s, což je o 25% méně než aktuálně akceptovaná hodnota.

Obecné vlastnosti Io

Než se mise Voyager přiblížila k systému Jovian, našla na Io osm erupčních sopek a mise Galileo, i když se nedokázala přiblížit k satelitu, přinesla snímky sopek ve vynikajícím rozlišení. Tuto sondu detekovalo nejméně 100 erupčních sopek.

Obrázek 2. Povrch Io ukazující rozsáhlé pláně a hojné sopky, v pravých barvách fotografovaných sondou Galileo. Zdroj: NASA.

Hlavní fyzikální vlastnosti Io jsou:

-Jeho průměr je 3 643,2 km.

- Hmotnost: 8,94 x 10 ²² kg.

-Average hustota 3,55 g / cm ³.

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

- Zrychlení gravitace na jeho povrchu je 1,81 m / s ² nebo 0,185 g.

-Perioda rotace: 1d 18h ​​27,6m

-Překladové období: 1d 18h ​​27,6m

- atmosféra složená ze 100% oxidu siřičitého (SO2).

Shrnutí hlavních charakteristik Io

Složení

Nejvýraznější vlastností Io je jeho žlutá barva, která je způsobena sírou uloženou na v podstatě sopečném povrchu. Z tohoto důvodu, ačkoli dopady meteoritů, které obří Jupiter přitahuje, jsou časté, rychle se vymažou.

Basaltové jsou v satelitu považováni za hojné, jako vždy zbarvené nažloutlé sírou.

Roztavené křemičitany jsou v plášti hojné (podrobnosti o vnitřní struktuře viz níže), zatímco kůra je složena ze zmrazené síry a oxidu siřičitého.

Io je nejhustší satelit ve sluneční soustavě (3,53 g / cm3) a je srovnatelný s skalnatými planetami. Silikátová hornina pláště obklopuje jádro roztaveného sirníku železa.

Nakonec je atmosféra Io složena téměř ze 100% oxidu siřičitého.

Atmosféra

Spektrální analýzy odhalí tenkou atmosféru oxidu siřičitého. Přestože stovky aktivních sopek spotřebovaly tunu plynů za sekundu, satelit je nemůže udržet kvůli nízké gravitaci a úniková rychlost satelitu není příliš vysoká.

Kromě toho jsou ionizované atomy, které opouštějí okolí Io, zachyceny Jupiterovým magnetickým polem a vytvářejí na své oběžné dráze jakýsi kobliha. Právě tyto ionty síry dávají malému a blízkému satelitu Amalthea, jehož orbita je pod orbitou Io, načervenalé barvy.

Tlak tenké a tenké atmosféry je velmi nízký a jeho teplota je pod -140 ° C.

Povrch Io je vůči lidem nepřátelský kvůli nízkým teplotám, toxické atmosféře a enormnímu záření, protože satelit je uvnitř radiačních pásů Jupiteru.

Ioova atmosféra mizí a vznítí se

Kvůli orbitálnímu pohybu Io je čas, ve kterém satelit přestane přijímat světlo Slunce, protože Jupiter zatmění. Tato doba trvá 2 hodiny a podle očekávání teplota klesá.

Opravdu, když Io čelí Slunci, jeho teplota je -143 ° C, ale když je zatčena gigantickým Jupiterem, jeho teplota může klesnout na -168 ° C.

Během zatmění se na povrchu kondenzuje tenká atmosféra satelitu, čímž se vytváří led oxidu siřičitého a úplně zmizí.

Když zatmění ustane a teplota začne stoupat, zkondenzovaný oxid siřičitý se vypařuje a Ioova tenká atmosféra se vrací. To je závěr, kterého v roce 2016 dosáhl tým NASA.

Atmosféru Io tedy netvoří plyny ze sopek, ale sublimace ledu na jejím povrchu.

Překladové hnutí

Io provede naprostou revoluci kolem Jupiteru za 1,7 Země, a každá zatáčka satelitu se zatmění hostitelskou planetou po dobu 2 hodin.

Kvůli enormní přílivové síle by oběžné dráhy Io měly být kruhové, avšak není tomu tak kvůli interakci s ostatními galilejskými měsíci, s nimiž jsou v orbitální rezonanci.

Když Io otočí 4, Europa otočí 2 a Ganymede 1. Zvědavý jev lze vidět v následující animaci:

Obrázek 3. Orbitální rezonance Io a jeho sesterských satelitů: Ganymede a Europa. Zdroj: Wikimedia Commons.

Tato interakce způsobí, že oběžná dráha satelitu má určitou excentricitu, vypočteno na 0,0041.

Nejmenší orbitální poloměr (periaster nebo perihelion) Io je 420 000 km, zatímco největší orbitální poloměr (apoaster nebo aphelion) je 423,400 km, což dává střední orbitální poloměr 421,600 km.

Orbitální rovina je nakloněna vzhledem k zemské orbitální rovině o 0,040 °.

Io je považován za nejbližší satelit k Jupiteru, ale ve skutečnosti jsou pod jeho orbitou ještě čtyři další satelity, i když extrémně malé.

Ve skutečnosti je Io 23krát větší než největší z těchto malých satelitů, které jsou pravděpodobně meteority uvězněné v Jupiterově gravitaci.

Jména malých měsíců v pořadí podle jejich hostitelské planety jsou: Metis, Adrastea, Amalthea a Thebe.

Po oběžné dráze Io je další satelit Galilean: Europa.

Přestože je Evropa velmi blízko Io, složení a struktura se zcela liší. To se má za to, že díky malému rozdílu v orbitálním poloměru (249 tisíc km) je přílivová síla na Evropu podstatně menší.

Orbita Io a magnetosféry Jupitera

Sopky na Io foukají ionizované atomy síry do vesmíru, které jsou zachyceny Jupiterovým magnetickým polem a vytvářejí koblihu plazmového vodiče, která odpovídá oběžné dráze satelitu.

Jupiterovo vlastní magnetické pole nese ionizovaný materiál z Ioovy tenké atmosféry.

Tento jev vytváří proud 3 miliony ampér, který zesiluje Jupiterovo už tak silné magnetické pole na více než dvojnásobek hodnoty, kterou by měla, kdyby neexistovaly Io.

Rotační pohyb

Období rotace kolem své vlastní osy se kryje s orbitální periodou satelitu, což je způsobeno přílivovou silou, kterou Jupiter vyvíjí na Io, jeho hodnota je 1 den, 18 hodin a 27,6 sekund.

Sklon osy otáčení je zanedbatelný.

Vnitřní struktura

Protože jeho průměrná hustota je 3,5 g / cm3 , dochází k závěru, že vnitřní struktura satelitu je skalnatá. Spektrální analýza Io neodhalí přítomnost vody, takže existence ledu je nepravděpodobná.

Podle výpočtů na základě shromážděných údajů se má za to, že satelit má malé jádro ze železa nebo železa smíchané se sírou.

Následuje hluboký a částečně roztavený skalní plášť a tenká, skalnatá kůra.

Na povrchu jsou barvy špatně vyrobené pizzy: červená, světle žlutá, hnědá a oranžová.

Kůra byla původně považována za síru, ale infračervená měření ukazují, že sopky vybuchují lávu při 1500 ° C, což naznačuje, že není složena pouze ze síry (která má teplotu varu 550 ° C), je zde také roztavená hornina.

Dalším důkazem přítomnosti skály je existence některých hor s výškami, které duplikují Mount Everest. Síra sama o sobě by neměla sílu vysvětlit tyto formace.

Vnitřní struktura Io podle teoretických modelů je shrnuta na následujícím obrázku:

Obrázek 4. Struktura Io. Zdroj: Wikimedia Commons.

Geologie Io

Geologická aktivita planety nebo satelitu je vedena teplem jejího vnitřku. A nejlepším příkladem je Io, nejvnitřnější z největších družic Jupiteru.

Obrovská masa jeho hostitelské planety je velkým lákadlem pro meteority, jako ten, který si pamatoval Shoemaker-Levy 9 v roce 1994, ale Io neukazuje nárazové krátery, a důvodem je, že je intenzivní vulkanická aktivita vymaže.

Io má více než 150 aktivních sopek, které popíjely dost popela, aby pohřbily nárazové krátery. Vulkanismus Io je mnohem intenzivnější než vulkanismus Země a je největší v celé sluneční soustavě.

Co zvyšuje erupce sopek Io, je síra rozpuštěná v magmatu, která, když uvolní svůj tlak, pohání magma a vrhá popel a plyn do výšky 500 metrů.

Popel se vrací na povrch satelitu a vytváří sopky kolem sopek.

Na povrchu Io jsou v důsledku zamrzlého oxidu siřičitého pozorovány bělavé oblasti. Ve štěrbinách poruch roztéká láva a exploduje vzhůru.

Obrázek 5. Sekvence pořízená sondou New Horizons, znázorňující vybuchující sopku na povrchu Io. Zdroj: NASA.

Odkud pochází energie Io?

Když byl Io o něco větší než Měsíc, který je chladný a geologicky mrtvý, člověk se diví, odkud pochází energie tohoto malého jovianského satelitu.

Nemůže to být zbývající teplo formace, protože Io není dostatečně velké, aby si ho udrželo. Není to ani radioaktivní rozpad jeho vnitřku, protože ve skutečnosti energie rozptýlená jeho sopkami snadno ztrojnásobuje radiační teplo, které tělo takové velikosti vyzařuje.

Zdrojem energie Io je přílivová síla díky Jupiterově obrovské gravitaci a kvůli její blízkosti k ní.

Tato síla je tak velká, že povrch satelitu stoupá a padá 100 m. Tření mezi skalami je to, co produkuje toto ohromné ​​teplo, rozhodně mnohem větší než to zemských přílivových sil, které stěží pohybují pevnou plochou kontinentů o několik centimetrů.

Obrovské tření způsobené obrovskou přílivovou silou na Io způsobuje dostatek tepla, které se generuje k roztavení hlubokých vrstev. Oxid siřičitý se odpařuje a vytváří dostatečný tlak na magma, které sopky sopečně ochlazují a zakrývají povrch.

Přílivový efekt se snižuje s krychlí vzdálenosti od středu přitažlivosti, takže tento efekt je méně důležitý v satelitech dále od Jupiteru, kde geologii dominují dopady meteoritu.

Reference

1. 20 minut. (2016) Pozorování zatmění v Io odhaluje jeho tajemství. Obnoveno z: 20minutos.es
2. Kutner, M. (2010) Astronomie: Fyzická perspektiva. Cambridge University Press.
3. Semena a Backman. (2011). Sluneční soustava. Cengage Learning.
4. Wikipedia. Io (satelit). Obnoveno od: es. wikipedia.com
5. Wikipedia. Satelity Jupiteru. Obnoveno od: es. wikipedia.com
6. Wikipedia. Galilejský satelit. Obnoveno z: wikipedia.com