Ио — спутник планеты Юпитер: характеристики, особенности, фото, диаметр, параметры орбиты, описание уникальных явлений, история открытия и исследований

Открытие спутника

Открытие Иокрывают с именем итальянского ученого Галилео Галилея. Именно он в 1610 году, вооружившись самодельным телескопом с 20-кратным увеличением, посмотрел на четыре спутника Юпитера. Правда, Европу и Ио он принял за одну точку и только на второй день после открытия понял, что это два разных небесных тела.

Его называют «Адская вершина», «Космический ад», «Вулканическая бездна», «Котел смерти». Эти названия характеризуют спутник не с лучшей стороны.

Поскольку спутник находился ближе всех к Юпитеру, Галилей назвал его Юпитером I. В середине 1800-х немецкий астроном Иоганн Кеплер предложил переименовать спутник в Ио, в честь одного из любимых богов Юпитера. Это название прижилось не сразу, но сегодня оно считается официальным.

Внутренняя структура

Поскольку его средняя плотность составляет 3,5 г/см3, делается вывод, что внутренняя структура спутника каменистая. Спектральный анализ Ио не обнаруживает наличия воды, поэтому наличие льда маловероятно.

По расчетам на основе собранных данных предполагается, что спутник имеет небольшое ядро ​​из железа или железа с примесью серы.

За ним следует каменистая мантия, глубокая и частично расплавленная, и тонкая каменистая кора.

Поверхность окрашена в цвет плохо приготовленной пиццы: красный, бледно-желтый, коричневый и оранжевый.

Первоначально считалось, что кора серая, но инфракрасные измерения показывают, что вулканы извергают лаву при температуре 1500ºC, что свидетельствует о том, что она состоит не только из серы (которая кипит при 550ºC), но и из расплавленной породы.

Еще одно свидетельство наличия гор – наличие гор высотой, похожей на Эверест. Сама сера не могла объяснить эти образования.

Контакт с магнитосферой Юпитера

Контакт атмосферы Ио и магнитного поля центральной планеты вызывает полярное сияние. Самые яркие из них наблюдаются вдоль экватора. Также результатом их взаимодействия является образование облаков из кислорода, серы, калия и натрия на орбите.

Характеристики

Первый спутник имеет сферическую форму. Радиус небесного тела на полюсах составляет 1817 км, на экваторе — 1830 км. Меньшая окружность приплюсностностью шара на половых участках. Из-за влияния гравитационных сил материнской планеты, а также соседних спутников Европы и Ганимеда Ио имеет необычную форму.

Плотность первого спутника немного меньше, чем у Марса, и составляет 3,55 г/м3. Показатели плотности других спутников газового гиганта уменьшаются по мере удаления от него. Например, у самого дальнего спутника Каллисто — 1,83 г/м3.

Периоды вращения вокруг Юпитера и собственной оси на Ио совпадают. Из-за этого он всегда поворачивался к газовому гиганту одной стороной. В перигелии Луна приближается к материнской планете на 422 000 км и удаляется на 423 000 км. Полный оборот вокруг Юпитера занимает 42 земных часа.

Масса и размер

Ио

Тень Ио на Юпитере

Чтобы получить визуальное представление о массе и размере Ио, сравните спутник Юпитера с Землей.

Сравнение Ио и Земли:

Индикаторы	Ио	Земля
Радиус, км	1821 г	6371
Масса, кг	8,93×10²²	5,97×10²⁴
Разница между полярным и экваториальным полюсами, км	25	14.2

Из таблицы можно сделать вывод, что Ио в 3,5 раза меньше и в 67 раз легче нашей планеты. Как и Земля, спутник имеет шаровидную форму, слегка приплюснутую полюсами. Его полярный диаметр на 14,2 км меньше экваториального, а разница между аналогичными показателями на Земле составляет 25 км. Получается, что Ио более плоский, чем поляки.

Состав и поверхность Ио

Плотность этого небесного тела — более 3,5 г/куб см, это самый массивный и плотный из спутников Юпитера. Твердое тело состоит из силикатных пород (мантия и кора) и железа в чистом виде и в виде сульфидов (ядро). Это как планета земного типа.

Если в ядре спутника преобладает чистое железо, то оно может иметь радиус 350-650 км и составлять 20% всей массы небесного тела. Если в его составе есть еще и большое количество серы, то радиус области ядра может составлять 550-900 км. Выше находится мантия, 75% которой состоит из магния и железа. В верхней части коры преобладают сера и базальт. Высота литосферы — 12-40 км.

Это одно из самых сухих мест в космосе. Любая влага, которая могла здесь существовать, давно испарилась, как только начали действовать вулканы, из-за сильного излучения центральной планеты. И все же кое-где на професиия небесного тела отделяемые шапки. Исследователи не исключают полной возможности существования простейшей жизни на Ио: глубоко внутри земной коры ее могут населять организмы.

Красные маркеры — горячие точки и вулканы, синие маркеры — возвышенности и горы на Ио. Авторы и права: НАСА, Галилео.

Карта поверхности

Поверхность Ио практически лишена кратеров. Основные формы рельефа — вулканы, равнины, шурфы, застывшие лавовые потоки. Вулканических гор здесь нет, их средняя высота 6 км, максимальная высота 17,5 км.

Эти образования обособлены от других форм ландшафта, они образовались в результате сжатия в верхней части земной коры, вызванного, в свою очередь, глубинными подвижками. Форма гор может быть разной, чаще всего это плато и наклонные глыбы. Есть и щитовые варианты, они всегда невысокие — 1-2 км.

Оттенок коры — яркий, его альбедо достигает 0,65. Окисленная сера в коре создает светлые территории (серые, белые), чистая сера — желтые, иногда с примесью зеленого. На полюсах есть красные пятна — они образовались в результате радиационного воздействия серы.

Вращательное движение

Период вращения вокруг собственной оси совпадает с периодом обращения спутника, что обусловлено приливной силой, которую Юпитер оказывает на Ио, его величина составляет 1 сутки 18 часов 27,6 секунды.

Наклон оси роцнция неформатый.

Орбита

Он находится на расстоянии 426,7 тысяч миль от Юпитера км. Однако орбита спутника имеет форму эллипса, поэтому он приближается к планете на 421 тысячу км, то отдаляется от нее на 432,4 тыс км.

Спутник движется по орбите со скоростью 17,3 км/с. Один оборот вокруг Юпитера занимает 42,5 часа. В своем вечном движении спутник всегда обращен к планете одной и той же стороной.

Открытие Ио, спутника Юпитера

Когда Галилео Галилей 7 января 1610 года направил свой самодельный телескоп на Юпитер, он обнаружил только три спутника. Ио и Европа слились в один объект, и Галилей не мог их увидеть. Однако уже на следующий день он ясно увидел, что спутников еще четыре, поэтому датой открытия Ио принято считать 8 января 1610 года.

Кстати, Галилей назвал этот спутник Юпитером I, и лишь немногим позже Симон Марий дал ему его нынешнее название, поддержав предложение Иоганна Кеплера назвать все спутники Юпитера в честь возлюбленных бога Зевса (Юпитера). Правда, тогда эти названия не прижились, и только в середине 20 века спутник Ио снова стали так называть — до тех пор это был Юпитер I.

Интересно, что, согласно мифам, Зевс изнасиловал юную Ио, а затем превратил ее в корову, так что женщина — Гера — об этом факте не узнала.

Сравнение Ио и других спутников

Ученые обнаружили у Юпитера 79 спутников. Крупнейшие из них — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто, открытые Галилеем.

Сравнение Ио и других галилеевых спутников Юпитера:

Спутники Юпитера	Плотность, г/см3	Масса, кг	Экваториальный радиус, км
Ио	3,50	8,9х10²²	1821 г
Европа	3.01	4,8х10²²	1659
Ганимед	1,94	1,5х1023	2634
Каллисто	1,83	1,1х1023	2400

Как видите, Ио — третий по величине среди галилеевых спутников Юпитера, третий по массе и первый по плотности. В отличие от других спутников Солнечной системы, которые образованы из водяного льда, Ио состоит из ядра из расплавленного железа или сернистого железа, окруженного силикатными породами.

Основные параметры спутника Ио

Это уникальная луна в юпитерианском мире. У него самая плотная поверхность, на нем расположено много вулканов, но есть и морозные участки.

Размер, масса

Радиус небесного тела составляет около 1800 км, что составляет четверть от размера Земли. Весит Ио 90 квнтлн т (квинтилион — 10 в 18 гради) — всего 1,5% земной массы. Форма объекта сферическая, с небольшим уплощением на полюсах: разница между полярным и экваториальным диаметрами составляет 25 км.

Строение

Она состоит из земной коры, магмы, мантии и ядра. Кора неба имеет глубину 30-50 км. В основном состоит из серы и базальта. Поверхность земной коры, прилегающая к вулканам, покрыта розовыми озерами расплавленной лавы. На темной стороне спутника тянутся обширные равнины застывшего сернистого ангидрида или обычной серы.

Цвет озер и равнин зависит от их химического состава.

Химические вещества, от которых зависит цвет поверхности Ио:

Цвет поверхности	Преобладающие химические страны
Желтый	Чистая сера
Зеленоватый	Чистая сера
Белый	Оксиды серы
Серый	Оксиды серы
Красный	Сера, подвергшаяся воздействию радиации

Под корой Ио есть моря желеобразной раскаленной магмы, которая является топливом для вулканов. Мощность этого слоя составляет 50 км.

Ниже находится мантия, представляющая собой океан расплавленной или частично расплавленной магмы. Мантия на 75% состоит из магния и железа.

В центре Ио находится твердое ядро, вес которого составляет 20% массы небесного тела. Ученые предполагают, что если в ядре преобладает сера, то его радиус составляет 550-900 км, если железа — то 350-650 км.

Атмосфера

Ио имеет тонкий и слабый слой атмосферы, заполненный вулканическими газами. В его состав входят:

• чистая сера;
• кислород;
• простые окись серы;
• двуокись серы;
• хлорид натрия.

Ежесекундно из недр планеты через вулканы производится примерно 100 кг двуокиси серы. Значительная часть этого вещества остается на поверхности небесного тела, остальное попадает в атмосферу.

Читайте также: Военные сборы в 2023 году граждан России, пребывающих в запасе

Атмосфера Ио угасает и воспламеняется

Из-за орбитального движения Ио есть время, кожаный спутник перекрывает замещение света Солнца, назад его затмевает Юпитер. Этот период длится 2 часа и, как и положено, температура падает.

Действительно, когда Ио смотрит на Солнце, ее температура составляет -143 ºC, но когда ее затмевает гигантский Юпитер, ее температура может опускаться до -168 ºC.

Во время затмения разреженная атмосфера спутника конденсируется на поверхности, образуя лед из двуокиси серы, и полностью исчезает.

Затем, когда затмение прекращается и температура начинает повышаться, конденсированный диоксид серы испаряется, и разреженная атмосфера возвращается на Ио. К такому выводу команда НАСА пришла в 2016 году.

Итак, атмосфера Ио образована не вулканическими газами, а сублимацией льда на его поверхности.

Основные исследования Ио

Юпитер и Ио, фото Вояджер-1 Юпитер и Ио, фото Вояджер-1

Планета активно изучается: первые данные о ней были получены в 1973 году с космического аппарата «Пионер». «Пионер-10» и «Пионер-11» пролетали мимо спутника 3 декабря 1973 года и 2 декабря 1974 года. Уточнена масса и получены характеристики плотности, превосходящие все спутники, открытые ученым Галилеем.

Обнаружен радиационный фон и незначительная атмосфера. Позже исследование Ио продолжат «Вояджер-1» и «Вояджер-2», которые пролетят мимо спутника в 1979 году. Благодаря более современному оборудованию с улучшенными характеристиками были получены улучшенные снимки спутника. Снимки с «Вояджера-1» показали наличие вулканической активности на поверхности спутника. «Вояджер-2» изучил спутник 9 июля 1979 года. Изменения вулканической активности изучались при исследовании спутника «Вояджер-1».

Космический корабль «Галилео» пролетел мимо Ио 7 декабря 1995 года. Он сделал множество снимков поверхности Ио, а также обнаружил железное ядро. Миссия «Галилео» завершилась 23 сентября 2003 года, аппарат сгорел в атмосфере Юпитера. Корабль «Галилео» передал на Землю фотографии удивительных спутниковых видов, сделанные на максимальном растоянии (261 км) от поверхности.

Движение переводов

Полный оборот вокруг Юпитера он совершает за 1,7 земных дня, а при каждом обороте спутника его планета-хозяин затмевается на 2 часа.

Из-за огромной приливной силы орбита Ио должна быть круговой, но это не так из-за взаимодействия с другими галилеевыми спутниками, с которыми они находятся в орбитальном резонансе.

Когда Ио проходит 4 раза, Европа — 2, а Ганимед — 1.

Это взаимодействие приводит к тому, что орбита спутника имеет некоторый эксцентриситет, исчисляемый в 0,0041.

Наименьший радиус орбиты (периастр или перигелий) Ио составляет 420 000 км, а наибольший радиус орбиты (апоастр или афелий) — 423 400 км, что дает средний радиус орбиты 421 600 км.

Плоскость орбиты наклонена относительно плоскости орбиты Земли на 0,040 °.

Ио считается ближайшим к Юпитеру спутником, но на самом деле ниже его орбиты находятся еще четыре спутника, хотя они крайне малы.

На самом деле Ио в 23 раза больше, чем самый большой из этих маленьких спутников, которые, вероятно, являются метеоритами, захваченными гравитацией Юпитера.

Названия крошечных лун в порядке близости к их планете-хозяину: Метида, Адрастея, Амальтея и Фивы.

После обращения вокруг Ио следующим спутником является спутник Галилея: Европа.

Несмотря на то, что она очень близка к Ио, Европа совершенно иная по составу и устройству. Считается, что это так, потому что эта небольшая разница в радиусе орбиты (249 тыс км) значительно снижает приливную силу в Европе.

Температура

Спутник имеет самый широкий температурный диапазон среди всех спутников Солнечной системы. В районах с вулканической активностью невероятно жарко. Здесь максимум температуры зафиксирован при 1527 °С. Радом с влакнами плещутся озера расплавленной магмы. Вдали от вулканов средняя температура составляет –163–183°С. Вот густые снежные шапки.

Мощные извержения

Извержения вулканов на Ио в инфракрасном спектре.

На таинственном спутнике Юпитера около 400 вулканов. Извержения некоторых из них настолько мощные, что их можно наблюдать с Земли с помощью телескопа.

Иногда над корой небесного тела поднимаются гигантские фонтаны серых, каменных и твердых частиц. После таких извержений на поверхности Ио появляются лавовые реки протяженностью в сотни километров.

Мощная геологическая активность отделяет Ио от ряда других естественных спутников Солнечной системы. Большинство тел такого размера устойчивы, период их тектонической активности закончился миллионы лет назад, либо перешел в завершающую стадию.

Интересные факты:

• Земля и Ио — два уникальных небесных тела с вулканической активностью в Солнечной системе.
• Во время некоторых извержений выделяется 20 триллионов ватт энергии. Это в тысячи раз больше, чем во время вулканической активности на Земле.
• Высота лавовых фонтанов достигает 500 км. Иногда в космос выбрасываются потоки серого. Частицы этого вещества достигают даже поверхности соседней Европы.

Ледяные шапки и снег из серы

Три стороны спутника Ио, которые были сфотографированы аппаратом «Галилео».

Ученые уверены, что когда Ио формировалась на орбите Юпитера, на ней был лед. Однако из-за излучения главной планеты вода с поверхности спутника испарилась. Если внимательно присмотреться к спутниковым снимкам, то здесь и там можно увидеть обширные снежные шапки. Но это необычный снег, это слои застывшей серы.

Совершая обороты обор Юпитера, Ио его на два часа его в тенях в тенях. Температура на поверхности спутника резко падает и диоксид серы выпадает из атмосферы в виде снега. Газ, выходящий из вулканов, также замерзает и хлопьями оседает на почву.

Когда солнечные лучи снова касаются поверхности спутника, снег тает, а двуокись серы снова принимает газообразную форму и устремляется в атмосферу. Таким образом, слабая, неустойчивая атмосфера Ио находится в бесконечном ритме разрушения и возрождения.

Полярные сияния

Северное сияние на Ио, снятое НАСА в 1998 году.

Как выяснили ученые, поверхность Ио покрыта вулканами, которые выбрасывают плазму в космос в сторону магнитосферы Юпитера. Полярное сияние и облака из кислорода, натрия, калия и серы возникают на границе раздела плазмы и мощного поля Юпитера. Наиболее яркие вспышки появляются вдоль экватора спутника.

Зловоние

Возможно, это прозвучит странно, но Ио — самое злое место в Солнечной системе. Вот запах тухлых яиц. Но откуда берется этот адский янтарь? Все дело в диоксиде серы, который вулканы выбрасывают в атмосферу спутника.

Это химическое соединение является источником неприятного запаха. Что на ваш взгляд лучше: вонючая атмосфера или вакуум? Хотя какая разница, ведь в любом графике человек не может дышать.